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論文

Diffusion of tritium in intermetallic compound $$beta$$-LiAl; Relation to the defect structure

須貝 宏行

Solid State Ionics, 177(39-40), p.3507 - 3512, 2007/01

金属間化合物 $$beta$$-LiAl におけるトリチウムの拡散係数及び活性化エネルギ (116.3$$pm$$11.7kJ/mol) が 、700Kから848Kの温度範囲で得られた。この拡散係数は従来報告されている値と同程度であるが、活性化エネルギーは従来の値 (64.9$$pm$$3.8kJ/mol) の2倍近くとなった。従来の報告では、700K以下と700K以上での格子欠陥構造の違いを考慮していないので、以上のようなくい違いを生じたことが明らかとなった。今回得られた活性化エネルギーは、リチウム濃度の増加に伴ってAl-Li系中でのトリチウムの拡散における活性化エネルギーが増加するという系統的な結果と矛盾しないのに対し、従来の結果は矛盾することが示されている。さらに、その結晶構造及び格子欠陥構造を考慮すると、トリチウムは格子間を拡散し、リチウム副格子点のリチウム原子との相互作用によって遅延されることを示した。

論文

Diffusion of tritium in intermetallic compound $$beta$$-LiAl; Relation to the defect structure

須貝 宏行

Solid State Ionics, 177(39-40), p.3507 - 3512, 2007/01

 被引用回数:3 パーセンタイル:80.48(Chemistry, Physical)

原子力機構で実施した37TBq(1kCi)規模の核融合燃料用トリチウムの試験製造においては、Li合金及びLi化合物のターゲットを原子炉照射することで$$^{6}$$Li(n,$$alpha$$)$$^{3}$$H反応により生成したトリチウム($$^{3}$$H)を、ターゲットを加熱することで抽出し、回収した。ターゲットに用いた$$beta$$-LiAl金属間化合物は、熱伝導性が高いため照射中の除熱が容易であり、加えて、融点(966K)が比較的低いため、ターゲットを加熱溶融することで容易にトリチウムを抽出できるなどの特徴を持つ。$$beta$$-LiAlは、Li原子とAl原子それぞれがダイヤモンド構造の副格子を構成し、室温でも3at% 以上のLi原子空孔等を構造欠陥として含む特異な化合物である。また、格子欠陥構造の違いがトリチウムの拡散に大きく影響する。従来は、全く考慮されていなかった700K以下と700K以上における格子欠陥構造の違いを考慮し、この領域における$$beta$$-LiAl中のトリチウムの拡散係数及びその活性化エネルギーの正確な値を得た。

論文

Oxygen potential and defect structure of oxygen-excess pyrochlore Ce$$_{2}$$Zr$$_{2}$$O$$_{7+x}$$

音部 治幹; 中村 彰夫; 山下 利之; 湊 和生

Journal of Physics and Chemistry of Solids, 66(2-4), p.329 - 334, 2005/02

 被引用回数:20 パーセンタイル:35.4(Chemistry, Multidisciplinary)

パイロクロア型ジルコニアは、原子力工学分野で、高レベル放射性廃棄物の処分形として大きな研究興味を惹いている。本研究では、パイロクロアCe$$_{2}$$Zr$$_{2}$$O$$_{7+x}$$の酸素ポテンシャル(g(O$$_{2}$$))と酸素不定比組成(x)と温度(T)の関係をemf測定法で明らかにした。また、その関係をもとに、xが既知のサンプルを作製して、その格子定数(a0)をXRD法で測定した。a0は、xの増加に伴いスムーズに減少した。これは、酸素イオンが格子中に挿入されることによって、Ce$$^{3+}$$がCe$$^{4+}$$になったためである。

論文

Development of a new method for high temperature in-core characterization of solid surfaces

山脇 道夫*; 鈴木 敦士*; 横田 敏彦*; Luo, G.*; 山口 憲司*; 林 君夫

Proceedings of 1st Information Exchange Meeting on Basic Studies on High-Temperature Engineering, p.357 - 364, 1999/09

Li$$_{2}$$O,Li$$_{4}$$SiO$$_{4}$$,Li$$_{2}$$TiO$$_{3}$$,Li$$_{2}$$ZrO$$_{3}$$,LiAlO$$_{2}$$のような核融合炉ブランケット用のセラミックス製トリチウム増殖材料の炉内照射試験においては、照射及びスイープガスのトリチウム抽出速度論に対する効果は、極めて重要である。格子欠陥生成及び吸脱着平衡に関連した気体-固体表面反応の測定は、高温で制御された雰囲気において仕事関数を測定できる高温ケルビン計によって行える。Li$$_{4}$$SiO$$_{4}$$及びLi$$_{2}$$ZrO$$_{3}$$の場合には、測定した仕事関数の酸素分圧への依存性から、酸素空孔の形成が示唆された。一方、Li$$_{2}$$O,Li$$_{2}$$TiO$$_{3}$$,LiAlO$$_{2}$$の場合には、酸素空孔形成は観察されず、吸脱着反応が観察された。プロトンビーム照射下において、標準電極として用いる金について仕事関数を測定したところ、照射初期に急激に低下するが、照射後には徐々に回復することがわかった。第2回目の照射では、金の仕事関数は小さい値となった。これらの結果は、固体試料の表面近傍領域における欠陥形成について、原子炉等による照射下での固体表面のモニタリングの目的のために、高温ケルビン計を採用できる可能性があることを支持している。この方法の最近の開発状況について発表する。

論文

Radiation damage in UO$$_{2}$$ bombarded with iodine and nickel ions at energies around 100 MeV

林 君夫; 菊地 啓修; 福田 幸朔

Advances in Science and Technology, 24, p.439 - 446, 1999/00

軽水炉燃料の高燃焼度時の組織変化(リム効果)に関連して、UO$$_{2}$$を核分裂片に相当するエネルギーのヨウ素及びニッケルイオンで照射した。核的及び電子的エネルギー付与の深さ方向分布をSRIM-96コードで計算した。異なったイオン種について、X線回折法で求めた表面における格子定数変化は、核的エネルギー付与のみを考慮したdpaの計算値によって妥当なスケーリングを行うことができた。しかし同時に、そのスケーリング結果は、電子的エネルギー付与による欠陥生成が付加的に生じていることを示唆した。

論文

Radiation damage of UO$$_{2}$$ by high-energy heavy ions

林 君夫; 菊地 啓修; 福田 幸朔

Journal of Nuclear Materials, 248, p.191 - 195, 1997/00

 被引用回数:16 パーセンタイル:22.3(Materials Science, Multidisciplinary)

軽水炉燃料の高燃焼度照射時に観察されるリム効果は、低温領域における核分裂片損傷効果によるものと考えられている。この照射損傷プロセスを解明するため、原研タンデム加速器で高エネルギーの重イオンをUO$$_{2}$$に照射して、表面構造変化(SEM)および格子定数変化(X線回折)を調べた。100MeVヨウ素イオン照射では、製造時の気孔の消滅、溶融に似た状態が観察された。100MeVのヨウ素とニッケルの照射効果を比較すると、核的エネルギー付与のみから求めたdpaで規格化した格子定数変化率は、表面での電子的エネルギー付与がより大きいヨウ素イオン照射のほうが大きかった。そのほか、表面での格子定数変化率の入射イオンエネルギー依存性などにおいても、電子的エネルギー付与による格子欠陥生成を示唆する結果が得られた。

論文

A Positron lifetime study of defects in neutron-irradiated Si

A.Li*; H.Huang*; D.Li*; S.Zheng*; H.Du*; S.Zhu*; 岩田 忠夫

Japanese Journal of Applied Physics, 32(3), p.1033 - 1038, 1993/03

 被引用回数:8 パーセンタイル:54.35(Physics, Applied)

中性子照射したSiについて陽電子寿命測定を行い、100~800$$^{circ}$$Cにおける欠陥のアニーリングを調べた。陽電子寿命スペクトルの2成分フィッティングを行った。第1成分は完全結晶中のfreeな陽電子及びmonovacancy-substitutional oxygen complexesに捕獲された陽電子の平均に対応し、第2成分はdivacancyまたはdivacancy-substitutional oxygen complexes及びquadrivacancy-substitutional oxygen complexesに捕獲された陽電子の平均に対応するものであることを示した。2成分データをトラッピング模型によって解析し、これらのvacancy型欠陥による陽電子捕獲率(欠陥濃度に比例する)を求めた。これらの欠陥のアニーリングを議論した。

論文

Defect recovery and radiation annealing in FCC metals irradiated with high energy ions

岩瀬 彰宏; 岩田 忠夫; 仁平 猛*; 佐々木 茂美

Radiat. Eff. Defects Solids, 124(1), p.117 - 126, 1992/00

極低温で高エネルギー重イオン照射したFCC金属において現れる特異な実験結果(ステージIの消失、照射アニーリング断面積の異常に大きな値)について述べ、これらの現象が電子的阻止能や電子格子相互作用の大きさと大きく関連していることから、イオンによって励起された電子のエネルギーが格子に伝達されて照射アニーリングを増大させた結果であると結論した。

論文

Effect of additives on irradiation-induced change of lattice parameter in ThO$$_{2}$$

赤堀 光雄; 福田 幸朔

Journal of Nuclear Science and Technology, 28(9), p.841 - 847, 1991/09

少量の添加物(Nb$$_{2}$$O$$_{5}$$,CaO,Y$$_{2}$$O$$_{3}$$)を加えたThO$$_{2}$$の照射による格子定数変化を調べた。照射による格子定数の増加は、純ThO$$_{2}$$及び(Th,U)O$$_{2}$$よりも大きくなるが、添加物の種類、量による差異は認められなかった。また、結晶粒径の効果に関した簡単なモデルを提案した。

報告書

FCC金属のイオン照射損傷における電子励起効果

岩瀬 彰宏

JAERI-M 89-071, 86 Pages, 1989/06

JAERI-M-89-071.pdf:2.13MB

FCC金属を0.5-126MeVの各種イオンで、液体ヘリウム温度において照射した。照射後のアニーリング実験の結果、高エネルギー重イオン照射したAl、Niでは、ステージIにおける欠陥回復量が著しく減少、あるいは消滅した。またあらかじめ単純な欠陥をドープしたNiにおける照射アニーリングの実験結果を解析した結果、非常に大きな欠陥消滅断面積の値を得た。これらの現象は電子的阻止能と大きく関連しており、さらに電子格子相互作用の小さいCu,Agにおいては観測されない。以上のことから、Al、Niにおいては、高エネルギー重イオンによって高密度励起された電子のエネルギーが電子格子相互作用を通じて格子系に伝達され、照射欠陥の一部を消滅させたものである、と結論した。

論文

Differential scanning calorimetric study of quenched-in vacancies in NiAl

下斗米 道夫*; 岩田 忠夫; 堂山 昌男*

Philos.Mag.Lett., 51(4), p.L49 - L53, 1985/00

単結晶NiAl合金に1400$$^{circ}$$Cからの急冷によって空孔し、示差走査熱量測定により空孔の熱的挙動を調べた。320$$^{circ}$$C及び480$$^{circ}$$Cに中心がある二つのピークが見出された。それぞれの反応次数、活性化エネルギー及び振動数因子を求め、議論した。

論文

金属中の格子間原子

前田 裕司

フィジクス, 5(1), p.834 - 842, 1984/00

金属中の格子間原子の構造をX線Huang散乱の測定でまた異方性の大きい結晶(HCP)では格子定数の測定から、更に強磁性体中の誘導磁気異方性の測定より、それぞれ決定する方法及び実験について紹介する。X線Huang散乱の測定では、その特徴および得られた結果を紹介した。またLHTLで5Kで中性子照射したAgの測定結果より、カスケード損傷における格子間原子の不均一分布について評価した。格子定数の測定では、HCP金属であるMgを5Kで中性子照射後、C軸および$$alpha$$軸方向を測定し、Mg中の格子間原子は底面に垂直な面上に析出していることを示した。磁気異方性の測定では、FeおよびNi中の格子間原子は(110)および(100)dumbbell型であることを確認した。磁気異方性による測定は点欠陥の対称性及び構造を調べるのに非常に有力な方法であることをこれらの実験で示した。

報告書

鉄中の水素の溶解および拡散挙動の解析

木内 清

JAERI-M 83-052, 66 Pages, 1983/03

JAERI-M-83-052.pdf:1.84MB

最近すべての型の原子炉において、環境側と構造材料との表面反応による水素の溶解および透過や水素脆性など水素と金属材料とに関係した多くの工学的な問題が指摘されてきている。鉄鋼材料は原子炉圧力ベウンダリー材料の中でも数多く使用されており、鉄中の水素の溶解および拡散挙動は、実用問題の解析のための基礎データとして十分に把握しておく必要がある。しかしまだこれらの基礎的な性質自体も不明な点が多い。本報では、まずこの研究の一環として今までに出されている測定データの解析を主体とした検討を行ない、鉄中の水素の溶解および拡散の機構を明らかにした。また測定法にかかわるいくつかの問題点も指摘した。さらに実用材料での問題として重要である変形と水素の溶解および拡散の問題について新しいモデルを導出した。

論文

Thermal coductivity of(Pu$$_{1}$$$$_{-}$$$$_{x}$$,Nd$$_{x}$$)O$$_{2}$$$$_{-}$$$$_{y}$$ and(Pu$$_{1}$$$$_{-}$$$$_{x}$$,Y$$_{x}$$)O$$_{2}$$$$_{-}$$$$_{y}$$ solid solutions

福島 奨; 大道 敏彦; 前多 厚; 半田 宗男

Journal of Nuclear Materials, 115, p.118 - 127, 1983/00

 被引用回数:14 パーセンタイル:19.12(Materials Science, Multidisciplinary)

(Pu$$_{1}$$$$_{-}$$$$_{x}$$,Rx)O$$_{2}$$$$_{-}$$$$_{0}$$$$_{.}$$$$_{5}$$$$_{x}$$(R=Nd,Y;0~10mol%RO$$_{1}$$$$_{.}$$$$_{5}$$含有)の熱伝導度をレーザフラッシュ法によって700~1450Kで測定し、熱伝導度の温度およびRO$$_{1}$$$$_{.}$$$$_{5}$$濃度依存性を調べた。その結果、次のことが判った。(1)熱伝導度の温度変化はフオノン伝導の式K=(A+BT)$$^{-}$$$$^{1}$$$$pm$$7%以内で満足する。格子欠陥熱抵抗(=A)はRO$$_{1}$$$$_{.}$$$$_{5}$$濃度とともにほぼ直線的に増大するが、温度係数Bはほぼ一定である。(2)格子欠陥熱抵抗の増大はPu$$^{4}$$$$^{+}$$、R$$^{3}$$$$^{+}$$およびO$$^{2}$$$$^{-}$$イオンおよび酸素空孔子をフオノンの散乱中心と考えた格子欠陥モデルによって精度よく予測できる。(3)格子欠陥熱抵抗におよぼす化学量論組成の効果は、金属イオンの効果に比べて約1.3倍大きい。(4)格子欠陥熱抵抗におよぼす格子の歪の効果は、質量の効果に比べて大きい。

論文

Thermal conductivity of stoichiometric (Pu,Nd)O$$_{2}$$ and (Pu,Y)O$$_{2}$$ solid solutions

福島 奨; 大道 敏彦; 前多 厚; 半田 宗男

Journal of Nuclear Materials, 114, p.260 - 266, 1983/00

 被引用回数:13 パーセンタイル:20.46(Materials Science, Multidisciplinary)

化学量論に近い(Pu,R)O$$_{2}$$固溶体(R=Nd,Y;0~10mol%RO$$_{1}$$$$_{.}$$$$_{5}$$含有)の熱伝導度をレーザフラッシュ法によって700°~1400°Kで測定した。また、その結果について誘電体の格子欠陥モデルによる理論的解析を試みた。その結果、次のことが判った。(1)熱伝導度の温度変化はフオノン伝導の高温近似式K=(A+BT)$$^{-}$$$$^{1}$$$$pm$$6%以内で満足した。(2)格子欠陥熱抵抗(=A)はRO$$_{1}$$$$_{.}$$$$_{5}$$濃度とともにほぼ直線的に増大するが、固有格子熱抵抗(=BT)はPuO$$_{2}$$のそれにほぼ等しい。(3)熱伝導度の実験値はPu$$^{4}$$$$^{+}$$、Pu$$^{5}$$$$^{+}$$およびR$$^{3}$$$$^{+}$$イオンをフオノンの散乱中心と考えた格子欠陥モデルから求めた計算値とよい一致を示した。(4)(3)の格子欠陥モデルを熱伝導度の実験値に当てはめることによって求めた格子歪のパラメータ($$varepsilon$$)は、(Pu,Nd)O$$_{2}$$では85、(Pu,Y)O$$_{2}$$では93であった。

論文

Thermal conductivity of near-stoichiometric(U,Pu,Nd)O$$_{2}$$ and(U,Pu,Eu)O$$_{2}$$ solid solutions

福島 奨; 大道 敏彦; 前多 厚; 半田 宗男

Journal of Nuclear Materials, 116, p.287 - 296, 1983/00

 被引用回数:28 パーセンタイル:8.29(Materials Science, Multidisciplinary)

化学量論的〔(U$$_{0}$$$$_{.}$$$$_{8}$$,Pu$$_{0}$$$$_{.}$$$$_{2}$$)$$_{1}$$$$_{-}$$$$_{x}$$,Rx〕O$$_{2}$$固溶体(R=Nd,Eu;x=0~0.1)の熱伝導度をレーザフラッシュ法によって700~1900°Kで測定し、R濃度依存性を調べた。(1)熱伝導度の温度変化は700~1550Kでフオノン伝導の近似式:K=(A+BT)$$^{-}$$$$^{1}$$を満足した。(2)熱伝導度はR濃度が増大するとともに次第に減少した。しかし、R濃度依存性は温度が増大するとともに減少した。(3)格子欠陥熱抵抗(=A)のR濃度変化は、U$$^{4}$$$$^{+}$$、U$$^{5}$$$$^{+}$$,Pu$$^{4}$$$$^{+}$$およびR$$^{3}$$$$^{+}$$イオンをフオノンの散乱中心と考えた格子欠陥モデルに基づく計算結果とよく一致した。(4)格子欠陥熱抵抗におよぼす格子歪の効果は、質量差の効果に比べて約15倍大きい。(5)格子歪のパラメータ($$varepsilon$$)は(U,Pu,Nd)O$$_{2}$$で98、(U,Pu,Eu)O$$_{2}$$で103であった。

論文

The Effect of gadolinium content on the thermal conductivity of near-stoichiometric(U,Gd)O$$_{2}$$ solid solutions

福島 奨; 大道 敏彦; 前多 厚; 渡辺 斉

Journal of Nuclear Materials, 105(2), p.201 - 210, 1982/00

 被引用回数:69 パーセンタイル:1.89(Materials Science, Multidisciplinary)

BWR用バーナブルポイゾンとして使用されているUO$$_{2}$$-GdO$$_{1}$$$$_{.}$$$$_{5}$$系燃料のうち、化学量論に近い(U,Gd)O$$_{2}$$(0~15モル%GdO$$_{1}$$$$_{.}$$$$_{5}$$含有)の熱伝導度をレーザフラッシュ法により700~2000Kで測定した。その結果、次のことが明らかになった。(1)熱伝導度はドリニウム濃度が増大するとともに次第に減少する。(2)熱伝導度の温度変化は約1600Kまでフォノン伝導の式:K=(A+BT)$$^{-}$$$$^{1}$$を満足する。(3)格子欠陥熱抵抗の測定値は、結晶格子中のU$$^{4}$$$$^{+}$$,U$$^{5}$$$$^{+}$$およびGd$$^{3}$$$$^{+}$$イオンをフォノン散乱の点欠陥と考えた格子欠陥モデルに基づいて計算した結果とよく一致する。(4)格子欠陥熱抵抗に及ぼす結晶格子の歪の効果は、質量の違いの効果に比べて大きい。(5)1600Kまでの熱伝導度は次式で一般に表される。K=K$$_{U}$$$$_{O}$$$$_{2}$$/(K$$_{U}$$$$_{O}$$$$_{2}$$・We+1)(K$$_{U}$$$$_{O}$$$$_{2}$$:UO$$_{2}$$の熱伝導度、We:(3)のモデルに基づく欠陥熱抵抗)

論文

Characterization of graphites by positron lifetimes

岩田 忠夫; 福島 博*; 下斗米 道夫*; 堂山 昌男*

Japanese Journal of Applied Physics, 20(10), p.1799 - 1806, 1981/00

 被引用回数:18 パーセンタイル:33.8(Physics, Applied)

各種黒鉛(ガラス状炭素、原子炉用黒鉛、熱分解黒鉛、天然黒鉛等)において陽電子の寿命を測定した。トラッピング模型にもとづいた解析により、陽電子は結晶粒界面、気孔やボイドのまわりの内部表面などに捕獲されて寿命がのびることがわかった。完全な黒鉛結晶格子の中における陽電子の寿命は215$$pm$$10psと推定される。比較的結晶性のよい熱分解黒鉛と天然黒鉛において観測されるもう一つの寿命400$$pm$$20psは結晶粒界面に捕獲された陽電子の寿命であると解釈した。各種の黒鉛材料のキャラクタリゼーションを陽電子寿命のデータによって行なうことが可能である。

論文

The Effect of yttrium content on the thermal conductivity of near-stoichiometric(U,Y)O$$_{2}$$ solid solutions

福島 奨; 大道 敏彦; 前多 厚; 渡辺 斉

Journal of Nuclear Materials, 102, p.30 - 39, 1981/00

 被引用回数:41 パーセンタイル:3.72

FPが酸化物燃料の熱伝導度に及ぼす効果の研究の一環として、(U,Y)O$$_{2}$$$$_{.}$$$$_{0}$$$$_{0}$$(0~15モル%YO$$_{1}$$$$_{.}$$$$_{5}$$含有)の熱伝導度をレーザフラッシュ法により温度範囲700~2000°Kで測定した。その結果、次のことが明らかになった。(1)熱伝導度はイットリウム濃度が増大するとともに次第に減少する。(2)熱伝導度の温度変化は約1600°Kまでフォノン伝導の式K=(A+BT)$$^{-}$$$$^{1}$$を満足する。(3)イットリウム固溶に伴う熱抵抗は、結晶格子中のU$$^{4}$$$$^{+}$$、U$$^{5}$$$$^{+}$$あるいはU$$^{6}$$$$^{+}$$,Y$$^{3}$$$$^{+}$$イオンをフォノン散乱の点欠陥と考えた格子欠陥モデルにより説明できる。(4)格子欠陥によって生じる熱抵抗に及ぼす格子の歪の効果は、質量の違いの効果に比べて大きい。(5)約1600°Kまでの熱伝導度(K)はUO$$_{2}$$の熱伝導度(KUO$$_{2}$$)と格子欠陥モデルに基づく欠陥熱抵抗(We)を用いて次式により表わされる。K=K$$_{U}$$$$_{O}$$$$_{2}$$/(K$$_{U}$$$$_{O}$$$$_{2}$$・We+1)

論文

Thermal conductivity of electron-irradiated pyrolytic graphite

仁平 猛*; 岩田 忠夫

Journal of the Physical Society of Japan, 49(5), p.1916 - 1919, 1980/00

 被引用回数:6 パーセンタイル:47.34(Physics, Multidisciplinary)

(JAERI-memo 8480を推敲したもの) 電子照射した黒鉛の熱伝導度を5-80Kの範囲で測定して、格子間原子によるフォノン散乱を調べた。照射は2MeV VdGを用いて80K附近で行った。格子間原子によるフォノン散乱の緩和時間はフォノンの振動数の1乗に逆比例することがわかった。即ち、T$$^{-}$$$$^{1}$$=B・W、ここでBは1ppmの格子間原子に対して1.14$$times$$10$$^{-}$$$$^{5}$$である。また、弾性定数C$$_{4}$$$$_{4}$$の照射による変化も熱伝導度の解析よりきめることができた。

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