TEM observation of growth process of zirconium hydride in zircaloy-4 during hydrogen ion implantation

水素イオン注入ジルカロイ-4中におけるジルコニウム水素化物の成長過程のTEMその場観察

篠原 靖周*; 阿部 弘亨*; 岩井 武雄*; 関村 直人*; 木戸 俊哉*; 山本 博之; 田口 富嗣

Shinohara, Yasunari*; Abe, Hiroaki*; Iwai, Takeo*; Sekimura, Naoto*; Kido, Toshiya*; Yamamoto, Hiroyuki; Taguchi, Tomitsugu

ジルカロイ4内のジルコニウム水素化物の生成過程を検討するために、TEM付設のイオン加速器を用いて水素イオン注入のTEMその場観察を行った。照射損傷の効果を検討するため、幾つかの試料において水素イオン注入の前に、4MeVのNiイオンを用いたイオン照射を行った。その結果、転位の生成を伴うジルコニウム水素化物の成長過程が観察された。また、ジルコニウム母相とジルコニウム水素化物間の結晶学的関係は、過去の研究と一致した。すなわち、ジルコニウム粒間及び粒内に存在する水素化物は、110方向に成長する傾向にあった。この成長は、ジルコニウム結晶内のせん断機構に起因すると考えられる。Niイオン照射試料において、水素化物の生成速度が抑制されたが、水素化物の成長方向は照射により生成した欠陥の影響を受けなかった。Niイオン照射により生成した黒点は、水素イオン照射中に成長することが観察されたが、これは欠陥において水素化物が生成する過程を示唆している。

observation during hydrogen ion implantation was performed with a TEM installed in an ion accelerator to investigate the growth process of Zr hydride in Zicaloy-4. To clarify the effect of radiation damage, some samples were irradiated with 4 MeV Ni ions prior to hydrogen implantation. Growth processes of Zr hydrides accompanying the formation of dislocations were observed. The crystallographic relationship between the Zr matrix and Zr hydrides was identical with that found in previous studies: inter- and intragranular hydrides exhibiting a tendency to grow in the 110 direction. This growth can be attributed to a shear mechanism. In specimens preirradiated with Ni ions, the growth rate of hydrides was suppressed, but the growth direction was not affected by radiation defects. It was also confirmed that the black spots induced by Ni ion irradiation grew during hydrogen ion implantation, suggesting the formation of hydrides at the defects.