原子炉に使われる黒鉛IG-110のセグメンテーションされた緻密な粒子領域とその間にある細孔の3D再構築

エネルギー材料

原子力

ゼロ・エミッションのクリーンエネルギー源

原子力は世界で2番目に大きな低炭素エネルギー源です。気候変動の脅威との戦いには、絶え間ない原子力技術の研究開発が必要です。それにより、2050年までに各国がカーボン排出ネットゼロを達成することを目指しています。

原子力はゼロ・エミッションのクリーンエネルギー源で、太陽光や風力から作られるグリーン電力を補うのに最適です。効率化と安全性の向上によって、原子力は環境への負担の少ない未来の実現に欠かせないものとなっています。

材料特性が鍵

原子力発電では、材料の性能を最適化することが重要です。たとえば、炉心で使われる黒鉛には減速材や緊急停止の手段としての働きがあります。そのような重要な機能に必要な特性や能力は、黒鉛の微細構造によって決まり、ねじれ、細孔の形、異等方性、結合性などの特性は材料の働きに大きく影響します

しかし、こういった微細構造は評価が難しいのが特徴です。材料は、大きさや形の異なる様々な微細構造の繰り返しによって構成されています。原子炉用黒鉛の空隙率、硬度、構造も同様に複雑であり、FIBによる調製には困難が伴い、時間もかかります。

最先端の顕微鏡を活用

ZEISSは原子力材料の特性評価のための優れたソリューションを提供し、環境への負担の少ない未来を実現します。ZEISS FIB-SEMにレーザーを搭載したLaserFIBによって、高分解能イメージング用の試料を高速、ハイスループットで調製することができます。さらに、X線顕微鏡を組み合わせた相関解析も可能です。

次のステップ

原子力材料向けZEISS解析ツールの詳細をご覧ください。

アプリケーション例

LaserFIBでレーザー加工した原子力グレード黒鉛IG-110上のマイクロピラー、ナノスケールのX線顕微鏡（Xradia Ultra）での取得のために調製。加工時間13分。
原子炉に使われる黒鉛IG-110のセグメンテーションされた緻密な粒子領域とその間にある細孔の3D再構築、X線顕微鏡（Xradia Versa）でイメージング。右側はボール（細孔サイズ）と棒（細孔の結合）を使って細孔ネットワークを表現したもの。
レーザー加工された600合金シートの表面にEBSDマップをオーバーレイ。Crossbeam LaserFIBによる試料の調製とイメージング。
X線顕微鏡による閉じ込め用TRISO粒子燃料のバーチャル断面像、Xradia VersaとDeben社CT-5kNステージを使ったin situ圧縮実験。（左）粒子の上方と下方に亀裂が入っている。（右）コーティング層の脆性破壊がみられる。