Computer simulation of structural modifications induced by highly energetic ions in uranium dioxide

篠嶋 妥*; 長田 卓也*; 石川 法人; 岩瀬 彰宏*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 314, p.195 - 201, 2013/11

https://doi.org/10.1016/j.nimb.2013.04.068

高エネルギーイオン照射による単結晶ウラン酸化物における結晶構造変化について、分子動力学法によって計算シミュレーションを行った。具体的には、一つのイオンが試料内を通過して試料に高密度のエネルギーが付与されることによって最終的に結晶構造がどう変化するかを調べるために、高密度のエネルギーを試料中心部のナノメートル半径の柱状領域だけに付与し、その時点から数psecまでの試料全体の結晶構造の変化を調べた。sub-psecの時間範囲においては、エネルギーを付与した領域だけでなく周りの原子まで運動エネルギーが分配され、比較的大きい柱状領域内の結晶構造が崩れて非晶質になった。さらに数psecまで時間が進むと、非晶質だった領域の周辺部から結晶性が急速に回復し、最終的には狭い領域が結晶性の乱れた領域として残るということが分かった。ウラン副格子はほぼ完全に回復し、酸素副格子だけが結晶性の乱れた状態として残ることもわかった。付与したエネルギー付与密度と、最終的に残る結晶性の乱れた柱状領域の寸法との関係が、定性的には熱スパイクモデルで予測される関数系と一致することがわかった。