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Lattice expansion in ZrN and Dy$$_{0.3}$$Zr$$_{0.7}$$N irradiated by 200 MeV Xe ions

200MeV Xeイオンを照射したZrNおよびDy$$_{0.3}$$Zr$$_{0.7}$$Nの格子定数変化

高木 聖也 ; 高野 公秀 ; 石川 法人  

Takaki, Seiya; Takano, Masahide; Ishikawa, Norito

ZrNやTiNは燃料としての熱的な特性に優れており、マイナーアクチノイド(MA)の核変換用の不活性母材燃料として研究開発が進められている。このような燃料は様々な放射線が存在する環境下で使用されるため、種々の放射線照射下での微細構造安定性を評価することは重要である。特に核分裂片により誘起される高密度電子励起損傷に関する理解は燃料の安全裕度を評価する上で不可欠であるが、窒化物燃料に関してそのような損傷に関する知見はほとんどない。そこで本研究ではZrN不活性母材とMA核変換用窒化物燃料の模擬物質としてDy$$_{0.3}$$Zr$$_{0.7}$$Nを用い、高速重イオン照射することで、窒化物燃料に関する高密度電子励起損傷の知見を得ることを目的とした。照射した窒化物試料のX線回折測定から、ZrNおよびDy$$_{0.3}$$Zr$$_{0.7}$$Nにおいて照射量の増加に伴い、格子定数が増加することや、回折図形のプロファイルフィッティングから結晶中の格子歪みが増加していることが明らかとなった。

NaCl-type structured nitrides, such as ZrN and TiN, have potential applications to inert matrix fuels for the transmutation of minor actinides (MA) in accelerator-driven systems (ADS), because of their excellent thermal properties. Understanding of radiation damage with fission fragments is one of the essentials to clarify the microstructural stability of those materials under high-density electronic excitation induced by swift heavy ions. However, very little information about such damage in nitride fuels is available. The present study aims to obtain the knowledge of high-density electronic excitation damage in nitride fuels. XRD analysis has shown that the lattice parameter and the lattice strain of the irradiated ZrN and Dy$$_{0.3}$$Zr$$_{0.7}$$N increase with increasing ion fluence.

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