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X-ray study of radiation damage in UO$$_{2}$$ irradiated with high-energy heavy ions

高エネルギー重イオンを照射したUO$$_{2}$$についてのX線を利用した照射損傷研究

石川 法人  ; 園田 健*; 岡本 芳浩 ; 澤部 孝史*; 竹ヶ原 圭介; 小杉 晋也*; 岩瀬 彰宏*

Ishikawa, Norito; Sonoda, Takeshi*; Okamoto, Yoshihiro; Sawabe, Takashi*; Takegahara, Keisuke; Kosugi, Shinya*; Iwase, Akihiro*

高エネルギー粒子照射環境下のUO$$_{2}$$における照射損傷モデルの検証を目的として、210-MeV Xeイオン照射したUO$$_{2}$$試料についてX線回折法、X線微細構造解析法を用いて結晶構造変化を評価し、イオン照射によるイオントラック損傷形成モデルに基づいて損傷蓄積挙動の解釈を試みた。その結果、nmサイズのイオントラック形成を反映して、10$$^{16}$$ions/m$$^{2}$$の比較的低照射量において明確な結晶構造劣化が観測されることがわかった。また、10$$^{19}$$ions/m$$^{2}$$の比較的高照射量に至るまで照射損傷が照射量に対して単調に増加し蓄積されることがわかり、イオントラック損傷がUO$$_{2}$$試料を埋め尽くして多重に重畳する高照射量においても結晶構造を維持していることがわかった。イオントラックの重畳度と結晶性劣化の関係を明らかにした。

In order to characterize the radiation damage due to ion-track formation in UO$$_{2}$$, polycrystalline samples have been irradiated with 210-MeV Xe ions, and measured with XRD (X-ray diffraction) technique using Cu X-ray. We have also tried EXAFS (extended X-ray absorption fine structure) measurement using X-ray near U L$$_{3}$$-edge. The results show that XRD technique detects damage at relatively low fluence of 10$$^{16}$$ ions/m$$^{2}$$ and higher, while the irradiation-induced change of EXAFS spectra is not observed even at highest fluence of 10$$^{19}$$ ions/m$$^{2}$$. The damage detection may be critically influenced by the depth profile of X-ray penetration.

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パーセンタイル:53.57

分野:Materials Science, Multidisciplinary

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