セラミックス中に発生する形状制御可能なキャビティー; イメージクリスタル

Shape controlable polyhedron-type cavity; Image crystal

芹澤 弘幸  ; 大石 佑治*; 芳賀 芳範   ; 山中 伸介*; 都留 智仁   ; 加治 芳行  ; 松永 純治*; 樫部 信司*

Serizawa, Hiroyuki; Oishi, Yuji*; Haga, Yoshinori; Yamanaka, Shinsuke*; Tsuru, Tomohito; Kaji, Yoshiyuki; Matsunaga, Junji*; Kashibe, Shinji*

崩壊により生成したヘリウムは、昇温過程においてペレットから放出され、燃料棒の内圧上昇を引き起こす原因となるため、その挙動に関する研究は、軽水炉用MOX燃料に関心を寄せるヨーロッパの国々において積極的に進められている。我が国では原子力機構が、MA-MOX燃料健全性評価の観点からヘリウム挙動を解明すべく、文部科学省原子力システム開発事業の受託研究を、平成21年3月まで三年間にわたって実施した。この受託研究では、単結晶及び多結晶のUO、PuuOを用いたヘリウムの拡散係数の測定及び常陽照射済み燃料からのガス放出試験結果に基づく燃料振る舞いコードのヘリウム放出サブルーチンの作成等の当初予定していた成果を取得する一方で、溶解したヘリウムを放出させた後の試料に、多数のネガティブクリスタルが形成されること、またその形状が温度履歴により異なることを明らかにした。われわれは、このように形状をコントロールできるネガティブクリスタルをイメージクリスタルと名付け、さらに詳細な研究を進めている。本報告は、その成長・変形過程について、SEM観察等によりこれまでに得られた知見及び考察である。

We found that porous UO grain was formed by the precipitation of helium injected by HIP. SEM analysis showed that polyhedral negative crystals were formed in the sample. The shape of the negative crystal changes dramatically with the conditions of helium precipitation. The change in the precipitation condition means the variation in the activity of helium in matrix. So, our study implies that the shape of the negative crystal should changes depending on the helium inner pressure enclosed in the negative crystal. It is difficult to arbitrarily control the shapes of these polyhedral negative crystals embedded in a solid medium. However, the shape of the negative crystal can easily be controlled by helium injection method. In this article, we call shape controlled negative crystal as image crystal. Here, we report a relationship between the surface energy and the shape and discuss the transformation mechanism of image crystal.