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Radiation effects on MgAl$$_{2}$$O$$_{4}$$-yttria stabilized ZrO$$_{2}$$ composite material irradiated with Ne$$^{+}$$ ions at high temperatures

高温におけるスピネル-イットリア安定化ジルコニア複合材料のNe$$^{+}$$イオン照射効果

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

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

スピネル及び安定化ジルコニアは原子炉材料として優れた特性が期待されている。従来までのわれわれの研究によって、60keV, Xe$$^{+}$$照射によりスピネルの非晶質化が観測される一方、安定化ジルコニアについては非晶質化が認められないことを明らかにした。本研究ではスピネル-安定化ジルコニア複合材料における欠陥生成過程について透過型電子顕微鏡を用いたイオン照射中のその場観察を行った。30keV, Ne$$^{+}$$を923, 1473Kにおいて毎秒5$$times$$10$$^{13}$$ions/cm$$^{2}$$照射した結果、923Kでは欠陥クラスター及びバブルがジルコニア粒内に均一に生成することが観測された。一方1473Kではバブルの生成のみが観測され、照射量の増加に伴い特にスピネル粒内でバブル径が顕著に増大することを明らかにした。

Spinel and yttria stabilized zirconia (YSZ) are candidates for fuel materials for use in nuclear reactors and the optical and insulating materials for fusion reactors. In the present study, the damage evolution process of polycrystalline spinel-YSZ composite materials has been studied by in situ transmission electron microscope observation during ion irradiation. The irradiation was performed with 30 keV Ne$$^{+}$$ at a flux of 5 $$times$$ 10$$^{13}$$ ions/cm$$^{2}$$ per second at 923 K and 1473 K, respectively. At 923 K, defect clusters and bubbles were formed homogeneously in YSZ grains. On the other hand, at 1473 K, only bubble formation was observed. The bubbles grew remarkably with increasing ion fluence in both grains. Even though the growth of the bubbles was observed in both grains, the average diameter of grown bubbles in spinel grains was larger than those in YSZ ones. The bubbles tended to form along the grain boundary at both temperatures.

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