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Suppression of MOX fuel used in LWR swelling caused by development of gas babble resulted from He accumulated during long-term storage

ヘリウムガスバブル成長に起因するプルサーマル燃料のスエリング抑制

芹澤 弘幸 ; 近藤 創介*; 檜木 達也*

Serizawa, Hiroyuki; Kondo, Sosuke*; Hinoki, Tatsuya*

照射材料工学研究グループは、CeO$$_{2}$$薄膜を用いて、ヘリウム析出によるFCC-タイプの物質の組織変化を研究している。製膜した薄膜を、1273Kで2時間熱処理してエピ成長させた後、TIARAを用いて130-keVで4価のヘリウムをイオン注入した。イオン注入後の試料を更に熱処理した後、FIBを用いてSTEM観察用試料を準備した。薄膜表面には、多くのブリスタが形成された痕跡が認められた。観測されたブリスタは、表面直下でのヘリウム析出に伴うガスバブルに由来するものであると考えられる。ブリスタのふたの部分は、セラミックス材料であるために、欠落していた。薄膜断面には、30-100nmのガスバブルが多数発現していた。ガスバブルの形状は14面体であり、明らかにボイドの集積により形成されるキャビティーとは異なる形状であった。この結果は、ヘリウムの析出がガスバブルの形状に影響を与えることを、明確に示している。

Pieces of CeO$$_{2}$$ (100) thin film were heat treated at 1273 K for 2h. The films were irradiated with 130-keV He$$_{4}$$$$^{+}$$ ions using 400-keV ion implanter of TIARA. The ion doped film was heat treated at 1773 K for 2 h in air. After the heat treatment, the sample for STEM analysis was prepared for STEM analysis by FIB. It was found that many blisters were formed on the surface of the thin film. The blisters are considered to be formed by gas babble accompanied by the precipitation of He beneath the surface. The lid of the blister is blown away since the sample is ceramics. Many gas babbles are formed in the thin film. The size of the gas bubble falls within the range from 30 to 100 nm in diameter. The shape of the gas bubble is truncated octahedron but clearly different from that of void, which mean that the existence of He in the gas bubble effect on the shape of the gas bubble.

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