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Crystal structure of U$$_{1-y}$$Ln$$_{y}$$O$$_{2-x}$$ (Ln = Gd, Er) solid solution

U$$_{1-y}$$Ln$$_{y}$$O$$_{2-x}$$ (Ln=Gd, Er)固溶体の結晶構造

Pham, V. M.*; 有馬 立身*; 稲垣 八穂広*; 出光 一哉*; 秋山 大輔*; 永井 崇之  ; 岡本 芳浩  

Pham, V. M.*; Arima, Tatsumi*; Inagaki, Yaohiro*; Idemitsu, Kazuya*; Akiyama, Daisuke*; Nagai, Takayuki; Okamoto, Yoshihiro

純Ar及びAr-10%H$$_{2}$$雰囲気1973Kで8時間焼結させた(1-x)UO$$_{2}$$-xLnO$$_{1.5}$$ (Ln=Gd or Er; x= 0 to 0.4)試料の結晶構造変化を評価した。UO$$_{2}$$に対してLnO$$_{1.5}$$を添加した場合の構造への影響を、X線回折(XRD)及びX線吸収微細構造(XAFS)法によって調べた。UO$$_{2}$$にLnO$$_{1.5}$$を添加していくと、40mol%LnO$$_{1.5}$$組成まで、UO$$_{2}$$-LnO$$_{1.5}$$固溶体の格子定数が減少していった。これらの試料の格子定数の値は、化学量論比(U,Ln)O$$_{2.00}$$の固溶体とほぼ同じであったことから、試料中のO/M比は2.00に近い状態にあるとみられる。U原子L$$_{3}$$吸収端のXANES解析は、試料中のUの酸化数に関して、4価に加えて、より高い5価あるいは6価の生成を示した。また、EXAFS解析から、U-OとGd-Oの原子間距離はxの増加とともに減少したが、Er-Oの原子間距離は単調に減少しないことがわかった。

The crystal structure change was evaluated for (1-x)UO$$_{2}$$-xLnO$$_{1.5}$$ (Ln=Gd or Er; x = 0 to 0.4) samples sintered at 1973 K for 8 h under Ar and Ar-10%H$$_{2}$$ atmospheres. The effect of LnO$$_{1.5}$$ doping on the crystal structure of UO$$_{2}$$ was investigated by X-ray diffraction (XRD) and X-ray absorption fine structure (XAFS). LnO$$_{1.5}$$ doping into UO$$_{2}$$ reduced the lattice parameter of UO$$_{2}$$-LnO$$_{1.5}$$ solid solutions up to 40mol% LnO$$_{1.5}$$. The lattice parameters of these samples were comparable to those of stoichiometric (U,Ln)O$$_{2.00}$$ solid solutions, that is, the O/M ratios were close to 2.00. The U L$$_{3}$$-edge XANES analysis showed that higher U oxidation states of +5 or +6 formed, in addition to + 4. The EXAFS analysis indicated that the interatomic distances of U-O and Gd-O decreased with increasing x, whereas those of Er-O may not decrease monotonically.

使用言語

 :

English

掲載資料名

 :

Journal of Nuclear Materials

巻

 :

556

号

 :

ページ数

 :

p.153189_1 - 153189_9

発行年月

 :

2021/12

発表会議名

 :

開催年月

 :

開催都市

 :

開催国

 :

キーワード

 :

XANES; EXAFS; ウラン酸化物; 固溶体; 結晶構造

特許データ

 :

PDF

 :


論文URL

 :

https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2021.153189

研究データの公開先DOI

 :

使用施設

 :

広報プレスリリース

 :

論文解説記事
(成果普及情報誌)

 :

受委託・共同研究相手機関

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Access

 :

- Accesses

InCites™

 :

パーセンタイル：16.35

分野：Materials Science, Multidisciplinary

Altmetrics

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