Development of stress-strain analysis with synchrotron radiation X-ray for simulated waste glass samples

放射光X線を用いた模擬ガラス固化試料測定手法の開発

冨永 亜希; 菖蒲 敬久  ; 佐藤 誠一*; 畠山 清司*; 永井 崇之  

Tominaga, Aki; Shobu, Takahisa; Sato, Seiichi*; Hatakeyama, Kiyoshi*; Nagai, Takayuki

高レベルの放射性ガラス化物質は、保管施設で数十年、最終処分場では数万年以上にわたって監視の対象となる。長期保管には十分な構造的安定性が必要であるが、高充填化の観点から機械的および化学的完全性と両立しないことが懸念される。準備中に得られたガラスの不均一性は、ガラスの不安定性を引き起こす。残留応力は、ガラス化された材料の安定性を評価するための重要なパラメータの1つである。ひずみゲージを使用した従来の応力測定では、試験片全体の平均応力が明らかになるが、局所的な応力も変形や亀裂の原因となる可能性があるため重要である。そこで、高エネルギーシンクロトロンX線応力測定を用いた方法を開発し、ガラス化した材料の局所的なひずみを明らかにした。このことで、ガラス固化体に存在する微小な結晶質領域、また非晶質の散乱からのガラス質領域のひずみの値を分離して評価した。

High level radioactive vitrified materials are subject to monitoring during decades at storage facilities and over tens of thousands of years at final disposal sites. Although sufficient structural stability for long-term storage is necessary, high effluent filling which is often incompatible with mechanical and chemical integrity are required. The inhomogeneity of the glass yielded in preparation will cause the instability of the glass. Residual stress is one of the important parameters for evaluating the stability of the vitrified materials. Conventional stress measurement using a strain gauge reveal the averaged stress of whole specimen, however, local stress is also important because it can be an origin of the deformation or crack. Therefore, we developed a method using high-energy synchrotron X-ray stress measurements to clarify the local strain of the vitrified materials. Moreover, stress of each structural component such as crystalline and glass matrix can be separated by the method.