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Variation in the surface morphology of polycrystalline UO$$_{2}$$ powder induced by helium precipitation

ヘリウム析出によって生じる多結晶UO$$_{2}$$粉末の表面組織の変化

芹澤 弘幸; 松永 純治*; 白数 訓子; 中島 邦久; 樫部 信司*; 加治 芳行

Serizawa, Hiroyuki; Matsunaga, Junji*; Shirasu, Noriko; Nakajima, Kunihisa; Kashibe, Shinji*; Kaji, Yoshiyuki

焼結過程で粉末中に溶解したヘリウムが拡散して粒界にガスバブルを形成すると、焼結が抑制されて密度が上がらないために問題である。本研究では、HIPを用いてUO$$_{2}$$多結晶粉末にヘリウムを溶解させ、その後高温で加熱してヘリウムを放出させた試料の表面状態をBET及びFE-SEMによって観察した。ヘリウム放出後の試料の表面には、ふちが六角形をした浅いくぼみが多数見られた。これは、ヘリウムにより形成されたブリスタが破裂したために形成されたものと考えられる。この結果は、ヘリウムの析出に伴い、粒界領域にネガティブクリスタルが形成された可能性を示唆している。

This report addresses the precipitation of helium in polycrystalline UO$$_{2}$$, which deforms the morphology of the grains and their surfaces Helium was injected into pulverized UO$$_{2}$$ particles at 1473 K by hot isostatic pressing (HIP). The specific surface area measured by volumetric gas adsorption instrument implied that small pores should exist on the as-helium-treated sample surface. Field-emission scanning electron microscopy observations showed that numerous shallow basins (approximately 500 nm in radius) with hexagonal fringe were formed on the surface. The basin resembles a ruptured blister whose lid has been forced open. SEM observations showed a uniform polygonal-shaped section of the gas bubble on the fracture surface; this implies that precipitated helium forms a negative crystal in the grain.

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