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Effects of ion-track formation and its overlapping in uranium dioxide ceramics irradiated by swift heavy ions

ウラン酸化物セラミックスにおける高速重イオン照射に伴うイオントラック形成とその重畳の効果

石川 法人   ; 園田 健*; 澤部 孝史*; 左高 正雄

Ishikawa, Norito; Sonoda, Takeshi*; Sawabe, Takashi*; Sataka, Masao

UO$$_{2}$$は蛍石型結晶構造を有しており、耐照射損傷性が高い物質である。核燃料セラミックスでもあるUO$$_{2}$$の非常に高い耐照射損傷性の起源を探るために、セラミックスの照射損傷素過程を系統的に調べた研究結果を報告する。100MeVレベルの高いエネルギーのイオンがセラミックス中を通過する際に、イオンの軌跡に沿ってイオントラックと呼ばれる欠陥集合体が観測される。本研究では、その際の欠陥生成断面積を支配するパラメータが、電子的阻止能(高エネルギーイオンからターゲットの電子系に伝達されるエネルギー密度)であることを実験的に示した。ただし、局所的な熱スパイクが照射損傷の起源であるとする従来の解釈モデル(熱スパイクモデル)では、現象を説明できないエネルギー領域が存在することも本研究によって判明した。従来モデルの修正のために考慮すべきプロセスについて議論する。また、ナノメートル寸法のイオントラックが重畳することによって、サブミクロン寸法の微細組織が形成されていることを透過型電子顕微鏡の観察結果に基づいて指摘し、そのプロセスを説明できる合理的な損傷形成モデルを提案する。

UO$$_{2}$$ is highly radiation-resistant material, and the origin of the radiation-resistance is analyzed in this study.

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