Thermal expansion and self-irradiation damage in curium nitride lattice

窒化キュリウムの格子熱膨張と自己照射損傷

高野 公秀 ; 林 博和 ; 湊 和生 

Takano, Masahide; Hayashi, Hirokazu; Minato, Kazuo

結晶格子の熱膨張データ取得を目的とし、酸化物の炭素熱還元により窒化キュリウム(CmN)の粉末試料を調製した。Cmの純度は96%で、不純物として0.35%のPuと3.59%のAmを含有する。室温で自己照射損傷による格子定数の時間変化を測定した結果、3日間で0.43%膨張して一定値に飽和した。この値は超ウラン元素の蛍石型構造の二酸化物より大きい。また、これにより297Kでの未損傷状態の格子定数として0.50261nmを得た。次に高温X線回折測定により、室温から1375Kの範囲で格子定数を温度の関数として定めた。その結果、293Kから1273Kまでの線熱膨張は0.964%で、平均線熱膨張係数は9.8410Kであった。他のアクチノイド窒化物のデータと比較して、CmNは高熱膨張の窒化物(PuN及びAmN)と低熱膨張の窒化物(UN及びNpN)のほぼ中間に位置することを明らかにした。

A powder sample of curium nitride (CmN) containing 0.35%-PuN and 3.59%-AmN was prepared by carbothermic nitridation of the oxide. The lattice expansion induced by self-irradiation damage at room temperature was measured as a function of time. The saturated a/a value was 0.43%, which is greater than those for transuranium dioxides available in literature. The undamaged lattice parameter at 2971 K was determined to be 0.502610.00006 nm. Temperature dependence of the lattice parameter was measured by a high temperature X-ray diffractometer in the temperature range up to 1375 K. The linear thermal expansion of the lattice from 293 to 1273 K is 0.964% and the corresponding thermal expansion coefficient is 9.84 10 K. Comparing with the other actinide nitrides, it was found that CmN lies between the higher expansion nitrides (PuN and AmN) and the lower expansion nitrides (UN and NpN).