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Microstructural evolution in UO$$_{2}$$ under accumulation of ion tracks by high energy fission products

高エネルギー核分裂生成物によるイオントラックの蓄積に伴うUO$$_{2}$$中の微細組織形成

園田 健*; 石川 法人  ; 左高 正雄; 澤部 孝史*; 北島 庄一*; 木下 幹康*

Sonoda, Takeshi*; Ishikawa, Norito; Sataka, Masao; Sawabe, Takashi*; Kitajima, Shoichi*; Kinoshita, Motoyasu*

高エネルギー核分裂生成物の通過に伴ってUO$$_{2}$$中に欠陥集合体(イオントラック)が形成され、特にそのイオントラックが何重にも重畳する高照射量領域において形成される微細組織を透過型電子顕微鏡で調べた。5$$times$$10$$^{14}$$ ions/cm$$^{2}$$の照射量で、UO$$_{2}$$製造時に生成されていた球状のポアが照射方向に延び、転位組織が形成され始める。1$$times$$10$$^{16}$$ ions/cm$$^{2}$$の照射量では、結晶粒の細粒化が認められ、転移密度の増加は照射量に対して飽和する傾向があることがわかった。イオントラックの重畳によって点欠陥だけでなく転位の運動が促進されて、結果的に細粒化が進行するという微細組織形成モデルに基づいて、観測結果を議論した。

Microstructural evolutions of ion-irradiated UO$$_{2}$$ were observed by use of a 300 kV FE-TEM and a FE-SEM at CRIEPI. For understanding the effects of accumulation of ion tracks in UO$$_{2}$$, 210 MeV Xe+16 ions irradiation up to a fluence of 1.5 e16 ions/cm$$^{2}$$ were done. At a fluence of 5e14 ions/cm$$^{2}$$ (overlapping num. of tracks: 1e2), elliptical changes of fabricated pores and the formation of dislocations are started. Over 1e16 ions/cm$$^{2}$$ (overlapping num. of tracks: 2e3), the grain sub-divisions are observed and the dislocation density does not tend to increase. These drastic changes in UO$$_{2}$$ indicate that the overlapping of ion tracks will cause the point defects, enhance the diffusion of point defects and dislocations, and form the sub-grains at relatively low temperature.

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