核燃料模擬材料セリア固溶体の電子密度分布における添加物効果

Dopant effect of simulated nuclear fuel, ceria solid solution on electron density distribution

田口 富嗣; 三輪 周平  ; 井川 直樹   ; 美留町 厚; 山口 憲司; 逢坂 正彦  

Taguchi, Tomitsugu; Miwa, Shuhei; Igawa, Naoki; Birumachi, Atsushi; Yamaguchi, Kenji; Osaka, Masahiko

核燃料であるUOは、希土類等の核分裂生成物が生成され、これらと固溶体を形成する。固溶体の熱伝導率や拡散係数等の諸特性は希土類等に起因する結晶構造変化の影響を受ける。本報では、核燃料模擬材料CeOの固溶体を用いて、これら諸特性に影響を与える電子分布状態に着目し、希土類添加による変化についてX線回折法を用いたリートベルト法/最大エントロピー法による解析を行った。その結果、固溶体中では電子が各イオンサイトから広がり、酸素イオン-酸素イオン間及び酸素イオン-金属イオン間に3次元的に拡散するパスが観測され、特に酸素イオン-酸素イオン間ではパスの形状や密度は添加物によって変化していることがわかった。

The crystal structure and electron density distribution of simulated nuclear fuel, ceria solid solution were analyzed by the Rietveld method and the maximum entropy method using X-ray powder diffraction. The crystal structure was refined with the space group, , the same as UO. We observed that the electron density distributed between metal- oxygen site and oxygen-oxygen sites with the isosuface level of 0.4 e/. Two-dimentional electron density distribution maps on (004) plain of the ceria solid solutions indicate that the shape and density of the electron diffusion path were affected by the dopants.