Loop formation by ion irradiation in yttria stabilized zirconia

イオン照射によるイットリア安定化ジルコニア中のループ形成

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

イットリア安定化ジルコニア(YSZ)は原子炉材料として優れた特性が期待されている。このためYSZの耐照射性を評価することはその利用のうえで不可欠である。本研究ではYSZに30keV, Neを723-1123Kで照射し、その際に生じる構造変化について透過型電子顕微鏡を用いその場観察を行った。この結果、1023Kでは欠陥クラスター及びバブルが均一に生成することが確認された。一方1123Kでは照射初期においてバブルの生成がみられたが、照射量の増加に伴い転位ループの形成が顕著となった。さらに確認されたバブルはその多くがループ面に沿って観測されること,転位ループはおもに(100), (111), (112)面に存在することなどを明らかにした。

Yttria stabilized zirconia (YSZ) is a candidate material focused as optical and insulating materials in nuclear reactors. Therefore, it is useful to investigate defect formation during irradiation, in order to assess YSZ resistance to radiation damage. In the present study, in situ transmission electron microscopy (TEM) observations were performed on YSZ during 30 keV Ne irradiation in the temperature range of 723-1123 K. For irradiations below 1023 K, defect clusters and bubbles were formed simultaneously. On the other hand, at 1123 K, only bubbles were formed in the initial stage of irradiation. Loops formed later following the bubble formation. It was also observed that, in the early stage of irradiation above 923 K, larger bubbles were formed along the loop planes compared with other areas. TEM observations indicated that dislocation loops formed on three kinds of crystallographic planes: namely, (100), (111) and (112) planes.