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海老原 健一; 杉山 優理*; 松本 龍介*; 高井 健一*; 鈴土 知明
Metallurgical and Materials Transactions A, 52(1), p.257 - 269, 2021/01
被引用回数：9 パーセンタイル：51.51(Materials Science, Multidisciplinary)応力腐食割れの原因の1つと考えられている水素脆化に関し、近年、材料の変形時に水素により過剰生成した空孔が直接の原因と考える水素助長ひずみ誘起空孔モデルが提案されている。しかし、その定量的考察はあまりなされておらず、誘起空孔の挙動の定量的評価が必要である。このことから、本研究では、水素添加と同時にひずみを与えた純鉄の薄膜試料の水素熱脱離スペクトルを、空孔及び空孔クラスターの挙動を考慮したモデルでシミュレーションした。モデルでは、9個の空孔からなる空孔クラスター(
)までを考慮し、空孔及び空孔クラスターの水素トラップエネルギーとして、分子静力学で見積もった値を用いた。また、拡散に関するパラメータも原子レベル計算で評価した値を用いた。結果として、モデルは、全体としてスペクトルを再現し、時効処理の温度に対するスペクトルの変化も再現した。一方、実験との2つの特徴的な違いも現れ、その考察から、
及び
の拡散はモデルより遅いこと、また、水素と共にひずみを与える際に、空孔クラスターも生成されることの可能性が見出された。本モデルは、照射で生成した空孔の挙動の考察にも応用可能と考える。
高野 和也; 丸山 修平; 羽様 平; 宇佐美 晋
Proceedings of Reactor Physics Paving the Way Towards More Efficient Systems (PHYSOR 2018) (USB Flash Drive), p.1725 - 1735, 2018/04
2010年に実施した、もんじゅ炉心確認試験における炉心反応度の照射依存性について評価した。ゼロ出力で実施した炉心確認試験において、
Puの崩壊に伴う反応度低下以外に、照射量増加に伴う正の反応度増加を確認した。照射依存の反応度増加は炉心確認試験開始から約1ヶ月(
10
fissions/cm
)でほぼ飽和する。照射依存の反応度増加は、自己照射損傷に伴い蓄積した格子欠陥が炉心起動中の核分裂片照射により回復したことに起因すると仮定すると、運転前にMOX燃料に蓄積した自己照射損傷に伴う格子欠陥の約47%が回復したことに相当する。
Son, N. T.*; 梅田 享英*; 磯谷 順一*; Gali, A.*; Bockstedte, M.*; Magnusson, B.*; Ellison, A.*; 森下 憲雄; 大島 武; 伊藤 久義; et al.
Physica B; Condensed Matter, 376-377, p.334 - 337, 2006/04
被引用回数：3 パーセンタイル：17.99(Physics, Condensed Matter)六方晶炭化ケイ素(4H-SiC)の固有欠陥解明研究の一環として、P6/P7とラベル付けされた格子欠陥(センター)を電子常磁性共鳴(EPR)法及び理論計算(ab initio)法を用いて調べた。室温または850
Cでの3MeV電子線照射により4H-SiC中にP6/P7センターを導入し、EPR測定を行った結果、P6/P7センターの近接炭素及びシリコン原子の超微細相互作用定数が電気的に中性の複空孔(V
V
)に対する計算値と非常によく一致することがわかった。これにより、正に帯電した炭素空孔と炭素アンチサイト対の光励起三重項状態(VC
)と従来考えられていたP6/P7センターが、C
/C
対称性を有するVVの三重基底状態に起因すると結論できた。
-implanted ZnO studied using a slow positron beamChen, Z. Q.; 前川 雅樹; 河裾 厚男; 鈴木 良一*; 大平 俊行*
Applied Physics Letters, 87(9), p.091910_1 - 091910_3, 2005/08
被引用回数：31 パーセンタイル：71.4(Physics, Applied)N
, Oイオンを酸化亜鉛結晶に注入、あるいは共注入した。これにより空孔集合体が導入されることが陽電子消滅法により示された。800Cでアニールを行うと、Nイオン注入によって発生した空孔集合体はその一部が消失するに留まるのに対し、酸素イオン注入の場合には全量が消失する。これは、窒素と空孔集合体の間には強い相互作用があることを示している。空孔欠陥を検出限界以下とするためには1250Cでの高温アニールが必要である。さらに、窒素はアクセプタとして作用すると思われたが、実際にはn型の伝導型を示すことがホール測定により示された。一方、O/Nイオンの共注入ではほとんどの空孔集合体が800Cで消失する。これは窒素-酸素複合体の形成のために酸素が窒素を捕獲し、空孔集合体の消失が促進されるためであると考えられる。これはO/Nイオン共注入により、非常によく補償された半絶縁層を形成できることを示している。
Chen, Z. Q.; 河裾 厚男; Xu, Y.; 楢本 洋*; Yuan, X. L.*; 関口 隆史*; 鈴木 良一*; 大平 俊行*
Physical Review B, 71(11), p.115213_1 - 115213_8, 2005/03
被引用回数：106 パーセンタイル：93.71(Materials Science, Multidisciplinary)20-80keVに加速させた水素イオンを、総量4.4
10
cm
までZnO結晶に注入した。陽電子消滅測定により、水素原子で満たされた亜鉛空孔が形成されることがわかった。200-500Cのアニール後、この空孔は水素バブルへと発展する。600-700Cのさらなるアニールにより、バブルから水素が脱離し、多量のマイクロボイドが残る。これらのマイクロボイドは、1000Cの高温で消失する。カソードルミネッセンス測定から、水素イオンは、サンプルから脱離する前に、深いレベルの発光中心も不活性化し、紫外光の放出を促すことがわかった。
Chen, Z. Q.; 河裾 厚男; Xu, Y.; 楢本 洋; Yuan, X. L.*; 関口 隆史*; 鈴木 良一*; 大平 俊行*
Journal of Applied Physics, 97(1), p.013528_1 - 013528_6, 2005/01
被引用回数：147 パーセンタイル：96.39(Physics, Applied)リンイオンを、50-380keVのエネルギーで、10
-10cmの線量でZnO結晶に注入した。注入後、空孔クラスターが形成することが、陽電子消滅測定により示された。600Cのアニール後、これらの空孔クラスターはマイクロボイドに発展し、1100Cで消失する。ラマン分光測定により、酸素空孔(V
)の生成が示された。これらは、700Cまでに空孔クラスター集合の形成を伴って、アニールされる。ZnOの発光は、注入により導入した非発光中心により抑えられる。光放出の回復は、600Cより上で起こる。陽電子により検出した空孔型欠陥は、非発光中心の一部であると思われる。またホール測定は、リン注入したZnO層において、n型伝導性を示す。これはリンが両性不純物であることを示唆している。
Chen, Z. Q.; 前川 雅樹; 河裾 厚男; 山本 春也; Yuan, X. L.*; 関口 隆史*; 鈴木 良一*; 大平 俊行*
JAERI-Review 2004-025, TIARA Annual Report 2003, p.193 - 195, 2004/11
20-80keVの水素イオンを、4.410cmの線量までZnOの単結晶中に注入した。低速陽電子ビームを用いた消滅測定により、注入後、水素不純物で満たされた空孔が導入されることを明らかにした。アニール後、空孔を満たしたこれらの水素は大きい水素バブルに発展する。500-700Cのアニール温度で、これらの水素不純物はバブルから放出され、空のマイクロボイドが残る。これらのマイクロボイドは、1100Cで最終的に消失する。ZnOにおける水素注入の光ルミネッセンスへの効果も議論する予定である。
ion-implantation-induced defects in ZnO studied with a slow positron beamChen, Z. Q.; 関口 隆史*; Yuan, X. L.*; 前川 雅樹; 河裾 厚男
Journal of Physics; Condensed Matter, 16(2), p.S293 - S299, 2004/01
被引用回数：25 パーセンタイル：71.56(Physics, Condensed Matter)高純度酸化亜鉛に対して、50keVから380keVの窒素イオンを10
/cm
から10
/cm注入した。陽電子消滅測定から、注入層の損傷が検出された。原子空孔型欠陥の濃度は、注入量とともに増加することが見いだされた。損傷の焼鈍過程は二つの段階からなることがわかった。前者は、原子空孔集合体の形成とその消失、後者は、原子空孔と窒素イオンの複合体形成と消失である。全ての検出可能な損傷は1200Cまでの焼鈍によって消失することがわかった。発光測定から、注入によって生じた損傷が非発光中心として作用し、紫外発光強度を抑制することが明らかになった。陽電子測定で見られた損傷の消失と紫外発光の回復はよく一致していることが明らかになった。窒素イオンはp型不純物の候補と考えられているが、ホール効果測定の結果、焼鈍後の試料の伝導型はn型であった。
-implanted ZnO probed by a slow positron beamChen, Z. Q.; 前川 雅樹; 山本 春也; 河裾 厚男; Yuan, X. L.*; 関口 隆史*; 鈴木 良一*; 大平 俊行*
Physical Review B, 69(3), p.035210_1 - 035210_10, 2004/01
被引用回数：91 パーセンタイル：93.47(Materials Science, Multidisciplinary)低速陽電子ビームによりアルミニウムイオン注入後の酸化亜鉛欠陥の生成とそのアニール過程を調べた。アルミニウムイオン注入後には、原子空孔型欠陥が生成していることが見いだされた。注入量を10Al/cm
まで増加させることで注入層が非晶質化することが見いだされた。600Cまでの熱処理によってポジトロニウムの形成が見られ、これよりボイドが生成していることが確認された。600C以上のアニールによって再結晶化に伴いボイドが消失することがわかった。また、注入されたアルミニウムイオンがほぼ完全に電気的に活性になりn型伝導に寄与し、結晶性が注入前に比べて改善されることが見いだされた。
Chen, Z. Q.; 前川 雅樹; 関口 隆史*; 鈴木 良一*; 河裾 厚男
Materials Science Forum, 445-446, p.57 - 59, 2004/00
アルミニウムイオン注入によって酸化亜鉛中に生成する損傷の熱的振る舞いをエネルギー可変低速陽電子ビームを用いて調べた。イオン注入量が10Al/cm以上に増加すると、注入層が非晶質化することが見いだされた。また、その後の600Cまでの熱処理によってポジトロニウム(陽電子と電子の安定結合状態)が生成することから、注入層にはサイズの大きなボイドが形成することが判明した。そのボイドは、600C以上の熱処理で注入層の再結晶化に伴って消失することが見いだされた。その後、注入されたアルミニウムイオンはほぼ完全に電気的に活性化されn型伝導に寄与することがわかった。電子移動度も注入以前に比べて向上することが知られた。さらに、カソードルミネッセンス測定からは、紫外発狂強度が著しく増加することがわかった。以上の知見から、酸化亜鉛の電気的・光学的特性は、アルミニウムイオン注入とその後の熱処理によって改善されることが言える。
Chen, Z. Q.; 前川 雅樹; 山本 春也; 関口 隆史*; 河裾 厚男
JAERI-Review 2003-033, TIARA Annual Report 2002, p.209 - 211, 2003/11
無添加酸化亜鉛(ZnO)に対して、アルミ及び窒素イオンの個別イオン注入とアルミ窒素の共注入を行い、表層に生成する注入欠陥の回復過程を低エネルギー陽電子ビームによって調べた。アルミイオン注入後の空孔型欠陥は、二段階のアニールで消失することが見いだされた。第一段階では寸法の大きな原子空孔集合体が形成されるが、第二段階でそれらは完全に除去される。このことから注入層は非晶質化していると考えられる。一方、窒素イオン注入と共注入した場合では、アルミイオン注入では見られない高温の回復段階が見いだされた。これは、窒素と原子空孔の相互作用によるものと考えられる。ホール測定の結果、注入されたアルミイオンは、ほぼ全量が電気的に活性な状態にあることがわかったが、窒素イオン注入または共注入の場合には電気的活性化が抑制されることが明らかになった。
SrCaCuO
single crystals by neutron irradiation followed by thermal annealing中野 牧人*; 荻窪 光慈*; 寺井 隆幸*; 山口 憲司; 山脇 道夫*
Physica C, 357-360(Part.1), p.277 - 279, 2001/09
BiSrCaCuO単結晶の中性子照射とその後の熱アニールによる特性変化について報告する。臨界電流密度(
)と見かけのピン止めエネルギー(
)を求め、これらが過剰な照射により減少するものの、照射後のアニールにより増加することを見いだした。673Kでアニールした試料では、20,40Kにおけるとは、アニール開始24時間後まで増加した。一方、1073Kでアニールした試料では、とはアニール開始数時間後まで増加した後、現象に減じた。これらの結果は、熱アニールによる欠陥構造の変化に違いが生じたことを示している。
福本 一郎; 大村 悦二*
精密工学会誌, 67(6), p.916 - 921, 2001/06
高ピークパワーの超短パルスレーザーをターゲットに照射すると、照射領域が極短時間で蒸発し、熱伝導による影響の極めて小さい加工を行うことができる。そのため、精密・微細加工への応用が期待されている。超短パルスレーザーの加工分野への応用には、微視的アブレーションプロセスの解明が不可欠である。そこで、本論文では、金属ターゲットにガウシアンビームを照射した際に起こる微視的現象を、分子動力学法を用いてシミュレーションした。その結果、レーザー照射直後に表面下に強い衝撃波が発生し、表面上のレーザー照射部を起点として、円形に広がっていくことがわかった。また、この衝撃波の強度は、進行方向に対し一様ではなく、表面の垂線に対し15~40度の方向に強く現れることを示した。さらに、衝撃波が固液界面を通過する際、多数の転位が発生し、その一部は衝撃波とともに材料内に伝播することなどを明らかにした。
須貝 宏行
JAERI-Research 99-041, 164 Pages, 1999/07
JAERI-Research-99-041.pdf:6.7MB
トリチウム製造用の
Li-Al合金は、
相(Al)と
相(金属間化合物-LiAl)からなり、-LiAlは多量のLi原子空孔及び置換型の格子欠陥を含む特異な化合物である。本研究では、-LiAl中の格子欠陥によるキャリアの散乱モデルを提案し、このモデルにより、中性子照射前及び後の-LiAlの電気抵抗率を矛盾なく説明した。このデータ解析の過程で、これまで明らかでなかった複合欠陥(Li原子空孔とAl格子点の置換Li原子からなる)の濃度(0.8at%)を求めた。さらに、Li-Al合金中におけるトリチウム挙動を合金中の格子欠陥との関連で明らかにし、Li-Al合金からのトリチウム抽出の温度条件を求め、37TBq(1,000Ci)規模のトリチウム製造に応用した。
80K知見 康弘; 岩瀬 彰宏; 石川 法人
Journal of Nuclear Materials, 271-272, p.236 - 240, 1999/00
被引用回数：8 パーセンタイル：53.62(Materials Science, Multidisciplinary)核融合炉に用いられる材料は常に放射線に曝されるため、その照射挙動を調べることは重要なことである。これまでFCC金属については電子線、イオン、中性子照射での挙動が調べられているが、BCC金属については電子線、中性子照射がおもに行われ、イオン照射はあまり行われていない。そこで今回、代表的なBCC金属である鉄について低温でイオン照射を行い、そのときに導入される格子欠陥の蓄積挙動を調べた。スパッタリングでサファイア基板上に作製した鉄薄膜(厚さ~200nm)に0.52.0MeVの
H,
He,C,
Ne,
Arを80Kで照射し、そのときの電気抵抗変化をその場測定した。導入された欠陥の照射量依存性を示す曲線から、欠陥生成断面積、欠陥消滅断面積、損傷効率といった基礎データが各イオンについて求められた。一次はじき出し原子の平均エネルギーが大きくなるにつれて、損傷効率は減少していき~0.3でほぼ一定になる傾向が得られた。
板倉 充洋*; 蕪木 英雄; 楠 克之*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 153(1-4), p.122 - 125, 1999/00
被引用回数：2 パーセンタイル：27.57(Instruments & Instrumentation)確率的手法であるモンテカルロ法とランジュバン法を用いて鉄の格子間原子の移動をEAMポテンシャルによりシミュレートした。その結果、ランジュバン法の方がベクトル化及び並列化が容易で、ベクトル計算機で性能が出ることがわかった。そこでMPIを用いてランジュバン法のコードを並列化し、3格子間原子クラスタの移動プロセスを調べた。格子間原子クラスタの移動は非常に直線的であることが知られていて、3格子間原子クラスタの場合は1000Kでは100回の移動に1回程度の割合で移動方向が変化するが、4格子間原子クラスタ以上の場合はシミュレーション可能なタイムスケールでは方向転換が起こらない。3格子間原子クラスタの方向転換を詳しく調べることにより方向転換の障壁エネルギーを見積もり、4格子間原子クラスタ以上の場合に外挿してその方向転換の頻度を見積もった。
山下 利之; 大内 金二*; 辻 利秀*; 加藤 徹也*; 落田 学*; 岩下 充成*
Journal of Alloys and Compounds, 271-273, p.400 - 403, 1998/00
被引用回数：4 パーセンタイル：39.22(Chemistry, Physical)(Np
U
)O
(y=0.1,0.2)の電気伝導率(
)を1000C、酸素分圧10
~10
Paの範囲で、直流4端子法により測定した。電気伝導率の酸素分圧性は4領域に分割できる。10
Pa以下の領域では、は酸素分圧にほとんど依存しない。10~10
Pa及び10~10Paの領域では、はそれぞれ、10
及び10
の傾きで酸素分圧と共に増加する。このことから、これらの領域での主要な格子欠陥種は、それぞれ、Willisの(2:1:2)及び(2:2:2)の複合欠陥であると推定される。10Pa以上の領域では、の増加率は減少する。これらのlog vs.log(PO)曲線の特徴は、UOのものと基本的に同じであることがわかった。電気伝導率の温度依存性から求めた活性化エネルギーは、約0.3eVで、Np濃度に依存しない。
80K with energetic particles知見 康弘; 岩瀬 彰宏; 石川 法人
Mat. Res. Soc. Symp. Proc., 504, p.221 - 226, 1998/00
従来、金属の照射損傷は入射粒子とターゲット原子との間の弾性的相互作用のみで起こると考えられてきたが、最近十年間で、高エネルギー(100MeV)重イオン照射による高密度電子励起に起因する原子変位がFCC金属結晶中で起こりうることが発見された。また、BCC金属である鉄をGeVイオンで照射したときにも原子変位が観測されている。今回は、100MeV領域の重イオン、1MeV領域のイオン及び2MeV電子線を鉄薄膜に低温照射して格子欠陥を導入し、そのときの電気抵抗変化をその場観測した。各照射での欠陥蓄積挙動の違いから照射中の欠陥生成及び欠陥消滅における電子励起効果を評価した。その結果、高エネルギー重イオン照射において高密度電子励起によると思われる欠陥生成及び消滅(照射アニーリング)が観測された。
河裾 厚男; 伊藤 久義; 岡田 漱平; D.Cha*
Mater. Sci. Forum, 264-268, p.611 - 614, 1998/00
3MeV電子線照射によって6H-SiC中に生ずる欠陥の性質を陽電子寿命と電子スピン共鳴により研究した。陽電子寿命測定から、照射により空孔型欠陥が生成していることが見出された。一方、三種類の電子スピン共鳴吸収スペクトルが観測された。陽電子寿命と電子スピン共鳴のアニール特性を比較することにより、観測された電子スピン共鳴スペクトルが空孔型欠陥に起因していることが明らかになった。欠陥の構造モデルとアニール機構について可能な説明を加える。
not registered
PNC TN1340 97-004, 170 Pages, 1997/12
特集「常陽」20周年によせて, 「常陽」20年の歩み, 「常陽」を用いた高速炉技術開発, 高速炉の運転及び保守技術の実績, 高速炉の運転管理及び保守技術の開発, 高速炉の放射線管理と技術開発, 照射試験実績と照射技術, 「常陽」の高度化と利用計画, 「常陽」20周年特集のむすびに, 技術概要:「陸地地下構造フロンティア研究」の現状, 技術報告:TRU廃棄物の処分施設に関する設計研究-岩盤の力学特性及び発熱性廃棄体の影響を考慮した処分空洞径の検討-, 解析的手法によるプラズマジェットトーチの最適化-デコミッショニング技術の開発-, 研究報告:低溶存酸素条件下における炭素鋼の腐食挙動の実験的検討, 高品位ウラン鉱石の密度推定方法, 吸着によるウランと不純物の分離回収法の開発, 概況(平成9年度第2四半期):高速増殖炉の開発, 新型転換炉の開発, ウラン資源・炭鉱と技術開発, ウラン濃縮技術の開発, 核燃料サイクルの開発, 使用済燃料の再処理, 放射性廃棄物の環境技術開発, 新技術開発(フロンティア研究), 核物質管理と核不拡散対応, 安全管理と安全研究, 国際協力:国際会議、海外派遣等, 活動:外部発表、特許・実用新案紹介
