Investigation on imagecrystal and future prospect

イメージクリスタルの研究と展望

芹澤 弘幸  

Serizawa, Hiroyuki

照射材料工学研究グループは、セラミックス中に負結晶を作為的に発現させ、その形状を制御できることを発見した。このように形状コントロールが可能な負結晶を、イメージクリスタルと呼んでいる。これまでにFCCタイプのセラミックス中に見られたイメージクリスタルは、14面体, 38面体, 60面体の三種類である。イメージクリスタルは、HIPを使用してHeを溶解させたセラミックスを熱処理することによって形成される。発現するイメージクリスタルの形状は、He析出時の温度履歴によって変化する。表面積が大きくなる12面体のイメージクリスタルが形成されなかったことから、イメージクリスタルの形状は、内圧だけではなく、表面積にも依存することが判明した。現在我々は、ボイドからミクロンサイズまでのイメージクリスタルの成長過程を明らかにするための研究を実施している。その研究の一環として、Xe型超高温炉を用いた空気中での加熱による、バルクサイズの二酸化セリウム製造試験を開始した。二酸化セリウムは、高温では容易に還元されてしまうため、これまでに単相の単結晶を製造できたという報告はない。今後はヘリウム注入用の母材としてバルクサイズの二酸化セリウムを製造し、研究を進める。

We found that porous uranium dioxide grain was formed by the precipitation of helium injected by HIP. Scanning electron microscopy analysis showed that polyhedral negative crystals were formed in the sample. The shape of the negative crystal changes dramatically with the conditions of helium precipitation. A truncated octahedron-type, an octatriacontahedron-type, and a pentacontahedron-type negative crystal were observed. Our study implies that the shape of the negative crystal should change depending on the helium inner pressure enclosed in the negative crystal. It is difficult to arbitrarily control the shapes of these polyhedral negative crystals embedded in a solid medium. However, the shape of the negative crystal can easily be controlled by the helium injection method. In this article, we call the shape controlled negative crystal an image crystal. Here, we report a relationship between the surface energy and the shape and discuss the transformation mechanism of the image crystal.