Compositional changes of loops in YSZ by Ne irradiation

Ne照射によりイットリウム安定化ジルコニア中に生じるループの組成変化

北條 智博*; 安原 聡*; 山本 博之; 相原 純 ; 古野 茂実*; 沢 和弘; 佐久間 隆*; 北條 喜一

Hojo, Tomohiro*; Yasuhara, Akira*; Yamamoto, Hiroyuki; Aihara, Jun; Furuno, Shigemi*; Sawa, Kazuhiro; Sakuma, Takashi*; Hojo, Kiichi

イットリア安定化ジルコニア(YSZ)は酸素イオン伝導性や遮熱性等の特長を持ち、耐放射性材料として期待される物質の一つである。本研究では、高温(923K)でのNe照射(30keV, 310ions/cm)に伴うYSZの変化、特に照射により生じるループ周辺のナノ領域における組成変化に注目して検討を行った。透過型電子顕微鏡及びこれに付設したイオン照射装置,X線分光装置(EDS)を用いた照射・分析の結果、以下の点を明らかにした。YSZ母材の平均組成に比べ、(1)ループの中心に近づくに従いOは約10%減少する。(2)これに対しZrは約10%増加する。(3)注入したNeはループ中心で約20%高い強度で観測される。これらの結果から注入されたNeはループ中心でバブルとして存在する傾向にあることが示唆された。

Yttria stabilized zirconia (YSZ) is a candidate material as optical and insulating materials in nuclear reactors. The investigation of defect formation under the ion irradiation is therefore required to assess YSZ resistance for radiation damage. Ion irradiation and nanostructural observations were simultaneously performed by transmission electron microscope (TEM) equipped with ion accelerator and X-ray spectrometer (EDS). YSZ was irradiated with 30 keV Ne ions with a flux of 310 ions/cm at 923 K. It is clearly observed that the dislocation loops are formed along (110) crystal plane. The measurements across the loops by EDS show that the composition of oxygen on loops decreases and zirconium increases compared with the matrix. It is also shown that the intensity of Ne increases at the loop. From the previous studies, it was observed that bubbles were formed preferentially on loop planes. It is implied that the irradiated Ne tends to exist in the loops as bubbles.