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Gd$$_{2}$$O$$_{3}$$を添加したCeO$$_{2}$$における高エネルギー重イオン照射効果

Radiation effect of high-energy heavy ions on the structure of CeO$$_{2}$$ doped with Gd$$_{2}$$O$$_{3}$$

田原 佑規*; Zhu, B.-L.*; 小杉 晋也*; 堀 史説*; 松井 利之*; 岩瀬 彰宏*; 石川 法人   ; 岡本 芳浩  ; 馬場 祐治  ; 平尾 法恵

Tahara, Yuki*; Zhu, B.-L.*; Kosugi, Shinya*; Hori, Fuminobu*; Matsui, Toshiyuki*; Iwase, Akihiro*; Ishikawa, Norito; Okamoto, Yoshihiro; Baba, Yuji; Hirao, Norie

軽水炉の二酸化ウラン燃料に、希土類を少量ドープすることにより、原子炉の初期出力を制御することができることはよく知られている。実際の燃料は、100MeV前後のエネルギーを持つ核分裂片によって照射を受ける。そこで、本研究ではUO$$_{2}$$燃料の模擬物質として、結晶構造などが類似している二酸化セリウム(CeO$$_{2}$$)を用い、これに少量のガドリニウム酸化物(Gd$$_{2}$$O$$_{3}$$)をドープした試料に200MeVのキセノンイオンを照射し、構造の変化を調べた。X線回折測定の結果、CeO$$_{2}$$にGd$$_{2}$$O$$_{3}$$をドープすることにより、ドープ量に比例してCeO$$_{2}$$の格子定数が増大することが明らかとなった。この増加の割合は、イオン照射に伴いさらに顕著になる。また、放射光を用いたX線吸収端微細構造測定により、Ce-O間の原子間距離が照射により変化すること、X線光電子分光(XPS)測定の結果、Ceの原子価状態が4価から低原子価状態に変化することなども明らかとなった。

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