2号機X-6ペネ調査装置付着物-3(2PEN2103)SEM/EDX

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1 2022/03/30 新規 IRID報告書の内容を転記。 付録-4 原稿作成:鈴木(NFD)

wiki転記:池内(JAEA)

2 2022/11/29 修正 付図4-79 W(L)のマップを削除。 備考欄参照 確認:鈴木(NFD)

wiki転記:池内(JAEA)

3 2022/11/29 承認 池内(JAEA)

SEM観察用試料の分取 

 図1~2に示すように、汚染物試料2PEN2103から、SEM観察用試料を採取した。黒色の汚れが中央付近に明確に付着している2PEN2103-1をSEM観察試料とし、2PEN2103-2試料は予備試料として観察せずに保管した。

着目領域の位置

 図3に、SEM観察用試料の全体SEM像と各着目領域の位置を示す。黒色の汚れ付近を中心に着目元素の探索を行い、着目領域として23箇所を設定した。その内訳は、U濃縮部分に着目して14箇所、Zr濃縮箇所に着目して4箇所、また特異元素濃縮部分としてNiに着目して2箇所、Pbに着目して1箇所、Tiに着目して1箇所、Cuに着目して1箇所である。
 なお、U濃縮部分及びZr濃縮部分は概ね各探索画面に常に1個以上存在しており、Uに着目した着目領域を14箇所設定したところでU濃縮部分の探索を終了した。一方、Cs濃縮箇所は、約1 mm四方に相当する面積まで探索を行ったが、見つからなかった。

各着目領域の概要

(Below, the Japanese word "領域" in figures means "Region" in English.)

領域01~02

 図4に示すように、着目領域01及び02は、SEM観察用試料の黒色の汚れ付近をランダムに選んだ視野上で、Uの濃縮が比較的濃く大きく観察された2点をランダムに選定して設定した。
 図5に示すように、領域01及び02の近傍は、スミア繊維上に大量のFe及びOが存在し、C、Caの濃縮箇所があり、わずかにAl、Si、S、Cr、Ni、Zr、Pb、U の濃縮箇所も見られた。このうち、UとZrの濃縮箇所は明確に相関している。
 図6~図7に示すように、領域01のU含有領域は約3 μmの細長い形状であり、その中央部分を中心とした点分析スペクトルからは、C及び蒸着材料であるPtとPdを除いて、主にO、Fe、Zr、Uが見られた。
 図8~図9に示すように、領域02のU含有領域は数 [μm] の扇形の形状であり、その中央部分を中心とした点分析スペクトルからは、C及び蒸着材料であるPtとPdを除いて、主にO、Fe、U、Zr、Alが見られた。



領域03~05

 図10に示すように、着目領域03は、SEM観察用試料の黒色の汚れ付近をランダムに選んだ視野上で、Uの濃縮が比較的濃く大きく観察された1点をランダムに選定して設定した。また、着目領域04及び05は、同視野で、Zrの濃縮部分が明確に現れている2点を、領域03と重複しないように設定した。

 図11に示すように、領域03~05の近傍も領域01~02の近傍とほぼ同様であるほか、Na、Cl、Cuの濃縮箇所がわずかに見られた。

 図12~図13に示すように、領域03のU含有領域は約6 μmの細長い形状であり、その中央部分を中心とした点分析スペクトルからは、C及び蒸着材料であるPtとPdを除いて、主にO、Fe、Zr、Uが見られた。

 図14~図17に示すように、領域04のU含有領域は直径10 μm程度、領域05は数 [μm] 程度の丸みを帯びた形状であり、それらの中央部分を中心とした点分析スペクトルからは、C及び蒸着材料であるPtを除いて、いずれも主にFe、Zr、O、Uが見られた。なお、領域05の近傍にも2 μm程度の丸みを帯びたU濃縮箇所があった。

領域06~09

 図18に示すように、着目領域06及び07は、SEM観察用試料上の黒色の汚れ付近をランダムに選んだ視野上で、Uの濃縮が比較的濃く大きく観察された2点をランダムに選定して設定した。また着目領域08及び09は、同視野から、それぞれ領域08はNiの濃縮部分を、領域09はPbの濃縮部分を設定した。
 図19に示すように、領域06~09の近傍も、Alは見られなかったが領域01~02の近傍とほぼ同様であるほか、Mgの濃縮箇所がわずかに見られた。
 図20~図23に示すように、領域06のU含有領域は約30 μm、領域07のU含有領域は約5 μmのやや丸みを帯びた形状であり、それらの中央部分を中心とした点分析スペクトルからは、C及び蒸着材料であるPtやPdを除いて、いずれも主にO、Fe、U、Zrが見られた。
 図24~図25に示すように、領域08のNi含有領域は約10 μmの丸みを帯びた形状であり、その中央部分を中心とした点分析スペクトルからは、C及び蒸着材料であるPtとPdを除いて、主にFe、O、Ni、S、Crが見られた。
 図26~図27に示すように、領域09のPb含有領域は約4 μmの丸みを帯びた形状であり、その中央部分を中心とした点分析スペクトルからは、C及び蒸着材料であるPtやPdを除いて、主にFe、O、S、Pbが見られ、若干のAl、Si、Sbが見られた。

領域10~11

 図28に示すように、着目領域10及び11は、SEM観察用試料上の黒色の汚れ付近をランダムに選んだ視野上で、Uの濃縮が比較的濃く大きく観察された2点をランダムに選定して設定した。

 図29に示すように、領域10~11の近傍も、領域01~02の近傍とほぼ同様であるほか、Mg、Ti、Snの濃縮箇所がわずかに見られた。

 図30~図33に示すように、領域10のU含有領域は約10 μmのやや細長い形状、領域11のU含有領域は約10 μmのやや丸みを帯びた形状であり、それらの中央部分を中心とした点分析スペクトルからは、C及び蒸着材料であるPtとPdを除いて、それぞれ、主にO、Fe、Cr、U、Zr、主にO、U、Fe、Alが見られた。

領域12~13

 図34に示すように、着目領域12及び13は、SEM観察用試料上の黒色の汚れ付近をランダムに選んだ視野上で、Uの濃縮が比較的濃く大きく観察された2点をランダムに選定して設定した。

 図35に示すように、領域12~13の近傍も、領域01~02の近傍とほぼ同様であるほか、Mg、Ti、Cu、Znの濃縮箇所がわずかに見られた。

 図36~図39に示すように、領域12及び領域13のU含有領域は約5 μmのやや丸みを帯びた形状であり、それらの中央部分を中心とした点分析スペクトルからは、C及び蒸着材料であるPtやPdを除いて、主にFe、O、Zr、Uが見られた。

領域14~16

 図40に示すように、着目領域14及び15は、SEM観察用試料上の黒色の汚れ付近をランダムに選んだ視野上で、Uの濃縮が比較的濃く大きく観察された2点をランダムに選定して設定した。また、着目領域16は、同視野で、Zrの濃縮部分が明確に現れている1点を領域14及び領域15と重複しないように設定した。

 図41に示すように、領域14~16の近傍も、Pbは見られなかったが領域01~02の近傍とほぼ同様であるほか、Mg、Tiの濃縮箇所がわずかに見られた。

 図42~図45に示すように、領域14は約20 μm、領域15は数 [μm] のやや丸みを帯びた形状であり、それらの中央部分を中心とした点分析スペクトルからは、C及び蒸着材料であるPtとPdを除いて、主にO、Fe、Zr、Uが見られた。

 図46~図47に示すように、領域16のZr含有領域は約30 μmの丸みを帯びた形状で、ごく近傍にはUがあるが、その中央部分を中心とした点分析スペクトルからは、C及び蒸着材料であるPtを除いて、Uが検出されず、主にZr、O、Feが見られた。

領域17~18

 図48に示すように、着目領域17は、SEM観察用試料上の黒色の汚れ付近をランダムに選んだ視野上で、Uの濃縮が比較的濃く大きく観察された1点をランダムに選定して設定した。また着目領域18は、同視野で、特異元素の濃縮部分として、Niの濃縮部分を設定した。

 図49に示すように、領域17~18の近傍も、領域01~02の近傍とほぼ同様であるほか、Tiの濃縮箇所がわずかに見られた。

 図50~図51に示すように、領域17は約15 μmのやや丸みを帯びた形状であり、その中央部分を中心とした点分析スペクトルからは、C及び蒸着材料であるPtとPdを除いて、主にO、U、Zr、Feが見られた。

 図52~図53に示すように、領域18のNi含有領域は数 [μm] の丸みを帯びた形状で、その中央部分を中心とした点分析スペクトルからは、C及び蒸着材料であるPtとPdを除いて、主にO、Fe、S、Niが見られた。

19~23

 図54に示すように、着目領域19及び20は、SEM観察用試料上の黒色の汚れ付近をランダムに選んだ視野上で、Uの濃縮が比較的濃く大きく観察された2点をランダムに選定して設定した。着目領域21は、同視野で、Zrの濃縮部分が明確に現れている1点を領域19及び領域20と重複しないように設定した。また、特異元素の濃縮部分として、着目領域22は同視野でTiの濃縮部分、着目領域23は同視野でCuの濃縮部分を設定した。

 図55に示すように、領域19~23の近傍も、領域01~02の近傍とほぼ同様であるほか、Na、Mg、Cl、Ti、Cu、Znの濃縮箇所がわずかに見られた。

 図56~図61に示すように、領域19及び領域20は約10 μm、領域21は約5 μmのやや丸みを帯びた形状であり、それらの中央部分を中心とした点分析スペクトルからは、C及び蒸着材料であるPtとPdを除いて、主にO、Fe、U、Zrが見られた。

 図62~図65に示すように、領域22のTi含有領域、領域23のCu含有領域とも約10 μmの細長い形状で、その中央部分を中心とした点分析スペクトルからは、C及び蒸着材料であるPtとPdを除いて、それぞれ、主にO、Fe、Ti、Si、主にCu、Znが見られた。

各領域中心部を中心としたEDS点分析定量結果 

 各着目領域の中心部付近でのEDX点分析において、EDX付属のソフトウェアによる各元素の半定量値の出力結果を、一次データとして表1に示す。この一次データは、疑似信号や有効数字の評価を行っておらず、表に示す元素の合計を100 at%として表示している。すなわち、Cや蒸着膜材の元素(Pt、Pd)については、それらのEDX信号が有意に見られる場合も表示していない。ただし、各点分析位置のスペクトルにおいて、これらの元素(Pt、Pd、C)及び表に示した元素以外の元素からのEDXピークは有意に存在しなかった。なお、領域09では、Sbの有意な信号が検出されたため、ソフトウェアによる半定量において、対象元素にSbを加えた。同様に、領域23ではCuの有意な信号が検出されたため、Cuを対象元素に加えた。
 表1の一次データをもとに、スペクトルの精査を経て、定量可能な元素の合計を100 at%として元素組成比を再計算した結果を、半定量分析結果として表2に示す。

表1 2PEN2103 FE-SEM/EDX点分析(領域01~23)の一次出力データ
(単位:at%)
領域No. O K Na K Mg K Al K Si K S K Cl K Ag L Cd L U M Sn L Ca K Sb L Te L Cs L Ba L Ti K Cr K Fe K Ni K Cu K Zn K Pb L Zr K Mo K Total
01 70.0 0.0 0.5 1.3 0.7 0.2 0.0 0.0 0.2 4.4 0.0 0.5 - 0.0 0.1 0.0 0.0 0.4 15.5 0.2 - 0.0 0.0 5.6 0.5 100
02 52.3 0.1 0.4 5.2 0.6 0.1 0.0 0.0 0.0 7.8 1.5 1.5 - 0.1 0.1 0.0 0.0 0.6 22.4 0.3 - 0.1 0.1 5.0 1.9 100
03 36.0 0.0 0.3 3.2 1.4 0.3 0.1 0.0 0.0 11.8 1.0 0.3 - 0.0 0.3 0.0 0.0 1.5 28.0 1.8 - 0.0 0.1 13.2 0.6 100
04 18.8 0.0 0.0 0.7 1.8 0.7 0.0 0.0 0.0 2.4 0.2 0.4 - 0.0 0.0 0.0 0.0 1.2 53.4 1.5 - 0.1 0.1 18.7 0.0 100
05 14.0 0.0 0.0 1.9 1.0 0.2 0.0 0.0 0.0 1.4 0.2 0.3 - 0.0 0.0 0.0 0.0 0.5 62.7 1.3 - 0.1 0.3 16.3 0.0 100
06 54.6 0.0 0.7 2.7 0.8 0.3 0.1 0.0 0.0 12.6 1.1 0.1 - 0.0 0.2 0.0 0.0 0.8 13.3 0.3 - 0.0 0.1 11.9 0.4 100
07 34.5 0.0 0.3 3.5 1.0 0.2 0.1 0.0 0.0 11.8 1.1 0.4 - 0.0 0.3 0.0 0.0 1.2 31.7 0.8 - 0.0 0.2 12.8 0.4 100
08 28.9 0.0 1.3 1.3 1.3 9.1 0.3 0.0 0.0 0.0 0.6 0.3 - 0.0 0.0 0.0 0.0 5.4 33.8 16.8 - 0.1 0.2 0.2 0.4 100
09 16.7 0.0 0.4 2.0 2.2 9.4 0.9 0.1 0.2 0.0 0.0 0.6 2.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.2 58.2 1.0 - 0.2 5.6 0.2 0.0 100
10 41.7 0.0 0.6 1.9 0.7 0.1 0.1 0.0 0.0 6.7 0.6 0.3 - 0.0 0.1 0.0 0.0 18.6 21.4 0.4 - 0.1 0.1 6.6 0.1 100
11 44.8 0.0 1.2 5.5 0.4 0.0 0.2 0.0 0.0 27.3 2.7 0.0 - 0.0 0.5 0.0 0.0 0.2 13.2 0.6 - 0.0 0.0 2.3 1.2 100
12 14.1 0.0 0.0 4.2 0.3 0.1 0.0 0.0 0.0 10.7 1.6 0.0 - 0.0 0.3 0.0 0.0 2.1 45.2 0.3 - 0.0 0.2 20.0 1.0 100
13 45.0 0.0 0.2 3.1 0.9 0.3 0.1 0.0 0.0 12.2 1.3 0.1 - 0.0 0.3 0.0 0.0 1.5 20.9 0.8 - 0.0 0.0 13.0 0.5 100
14 37.4 0.0 0.2 4.7 0.6 0.3 0.2 0.0 0.0 20.8 2.5 0.0 - 0.0 0.5 0.0 0.0 1.9 9.6 0.2 - 0.0 0.1 20.4 0.8 100
15 47.8 0.0 0.5 2.1 1.2 0.3 0.0 0.0 0.0 6.7 0.6 0.3 - 0.0 0.1 0.0 0.0 1.2 28.9 0.6 - 0.0 0.1 9.0 0.7 100
16 36.7 0.0 0.0 1.0 0.5 0.7 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.1 - 0.0 0.0 0.0 0.0 0.3 17.1 0.4 - 0.0 0.2 43.0 0.0 100
17 57.7 0.0 0.9 2.0 1.0 0.4 0.1 0.0 0.0 13.3 1.3 0.0 - 0.0 0.3 0.0 0.0 1.6 8.0 0.4 - 0.0 0.0 12.3 0.7 100
18 40.3 0.0 0.5 1.2 1.2 13.3 0.1 0.1 0.0 0.0 0.1 0.2 - 0.0 0.0 0.0 0.0 0.1 31.2 10.5 - 0.1 0.1 0.1 0.9 100
19 41.6 0.0 0.7 2.5 2.3 0.8 0.0 0.0 0.0 4.2 0.5 0.4 - 0.0 0.1 0.0 0.0 4.0 33.9 4.5 - 0.0 0.1 4.2 0.4 100
20 56.8 0.0 0.2 0.7 1.1 0.5 0.0 0.0 0.0 5.6 0.7 0.1 - 0.0 0.1 0.0 0.0 5.7 23.7 0.7 - 0.0 0.1 3.9 0.1 100
21 46.0 0.0 0.6 1.7 2.0 1.0 0.0 0.0 0.0 1.0 0.1 0.6 - 0.0 0.0 0.0 0.0 0.4 13.6 1.3 - 0.1 0.1 31.5 0.3 100
22 37.4 0.1 2.3 2.9 9.1 0.2 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 1.0 - 0.0 0.0 0.0 22.4 0.2 23.6 0.5 - 0.1 0.1 0.1 0.0 100
23 4.9 25.3 0.0 2.1 1.1 0.1 0.0 0.1 0.0 0.0 1.6 0.3 - 0.0 0.0 0.0 0.0 0.1 4.0 0.3 53.7 5.6 0.0 0.2 0.5 100

(注意事項)
・このデータは、SEM-EDX装置に付属したソフトウェアによる各元素の半定量比の出力値をそのまま表示したものであり、疑似信号や有効数字の評価を行っていない取得データである。
・本表は、本表に示す元素の合計を100%として表示したものであり、Cや蒸着膜材の元素(Pt, Pd)については、それらのEDX信号が有意に見られる場合も含めていない。
・元素記号横のK,L,Mは、定量に用いた特性X線の種別を示す。


表2 2PEN2103 着目領域のSEM/EDX点分析による半定量分析結果
(単位:at%)
領域No. 着目元素 O Na Mg Al Si S Cl Ag Cd U Sn Ca Sb Te Cs Ba Ti Cr Fe Ni Cu Zn Pb Zr Mo Total 分類
01 U 72 n.d. n.d. 1 1 n.d. n.d. n.d. n.d. 4 n.d. L.O.Q. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. L.O.Q. 16 L.O.Q. n.d. n.d. n.d. 6 n.d. 100 U-Zr
02 U 55 n.d. n.d. 5 1 n.d. n.d. n.d. n.d. 8 n.d. 2 n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. 1 23 L.O.Q. n.d. n.d. n.d. 5 n.d. 100 U-Zr
03 U 37 n.d. n.d. 3 1 n.d. n.d. n.d. n.d. 12 n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. 2 29 2 n.d. n.d. n.d. 14 n.d. 100 U-Zr
04 Zr 19 n.d. n.d. 1 2 n.d. n.d. n.d. n.d. 2 n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. 1 54 2 n.d. n.d. n.d. 19 n.d. 100 Zr
05 Zr 14 n.d. n.d. 2 1 n.d. n.d. n.d. n.d. 1 n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. L.O.Q. 64 1 n.d. n.d. n.d. 17 n.d. 100 Zr
06 U 56 n.d. n.d. 3 1 n.d. n.d. n.d. n.d. 13 n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. 1 14 L.O.Q. n.d. n.d. n.d. 12 n.d. 100 U-Zr
07 U 35 n.d. n.d. 4 1 n.d. n.d. n.d. n.d. 12 n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. 1 33 1 n.d. n.d. n.d. 13 n.d. 100 U-Zr
08 Ni 30 n.d. n.d. 1 1 9 n.d. n.d. n.d. n.d. L.O.Q. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. 6 36 17 n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. 100 Ni-S
09 Pb 18 n.d. n.d. 2 2 10 n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. 2 n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. 59 1 n.d. n.d. 6 n.d. n.d. 100 Pb-S
10 U 42 n.d. n.d. 2 1 n.d. n.d. n.d. n.d. 7 n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. 19 22 L.O.Q. n.d. n.d. n.d. 7 n.d. 100 U-Zr
11 U 48 n.d. n.d. 6 n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. 29 n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. 14 1 n.d. n.d. n.d. 2 n.d. 100 U
12 U 15 n.d. n.d. 4 n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. 11 n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. 2 47 n.d. n.d. n.d. n.d. 21 n.d. 100 U-Zr
13 U 46 n.d. n.d. 3 1 n.d. n.d. n.d. n.d. 13 n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. 2 21 1 n.d. n.d. n.d. 13 n.d. 100 U-Zr
14 U 39 n.d. n.d. 5 1 n.d. n.d. n.d. n.d. 22 n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. 2 10 n.d. n.d. n.d. n.d. 21 n.d. 100 U-Zr
15 U 49 n.d. n.d. 2 1 n.d. n.d. n.d. n.d. 7 n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. 1 30 1 n.d. n.d. n.d. 9 n.d. 100 U-Zr
16 Zr 37 n.d. n.d. 1 1 n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. L.O.Q. 17 L.O.Q. n.d. n.d. n.d. 44 n.d. 100 Zr
17 U 60 n.d. n.d. 2 1 n.d. n.d. n.d. n.d. 14 n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. 2 8 L.O.Q. n.d. n.d. n.d. 13 n.d. 100 U-Zr
18 Ni 41 n.d. n.d. 1 1 14 n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. 32 11 n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. 100 Ni-S
19 U 43 n.d. n.d. 3 2 n.d. n.d. n.d. n.d. 4 n.d. L.O.Q. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. 4 35 5 n.d. n.d. n.d. 4 n.d. 100 U-Zr
20 U 57 n.d. n.d. 1 1 n.d. n.d. n.d. n.d. 6 n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. 6 24 1 n.d. n.d. n.d. 4 n.d. 100 U-Zr
21 Zr 47 n.d. n.d. 2 2 n.d. n.d. n.d. n.d. 1 n.d. 1 n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. 14 1 n.d. n.d. n.d. 32 n.d. 100 Zr
22 Ti 38 n.d. 2 3 9 n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. 1 n.d. n.d. n.d. n.d. 23 n.d. 24 L.O.Q. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. 100 Ti
23 Cu 7 n.d. n.d. 3 2 n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. 2 n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. 5 L.O.Q.. 73 8 n.d. n.d. n.d. 100 Cu

(注意事項)
・“n.d.”は、EDX信号のエネルギースペクトルにピークが確認されず、検出限界以下と判断した元素である。
・“L.O.Q”.は、スペクトルにピークが確認できるものの、本表に示す元素を100%とした場合に0.5at%未満となり、定量下限以下と判断した元素である。
・本表の数値は、“n.d.”及び“L.O.Q.”を除いた半定量性を持つデータを示していると判断した元素を100%として規格化して表示した。ただし、C、及び蒸着膜材の元素(Pt, Pd)については、それらのEDX信号が有意に見られる場合も含めていない。
・本表の数値は、着目元素を含む粒子の平均組成を表すものではなく、粒子とその近傍の構成元素やその多寡といった傾向を概略把握するための概数値である。

各領域からのTEM観察対象試料の選定

 各着目領域中心部のEDX点分析による半定量分析結果に基づき、各領域を次のように分類した(表2の最右列参照)。なお、試料自体にFe及びOが大量に含まれており、各領域の半定量分析結果に影響を与えていると考えられることから、下記分類においてFe及びOは考慮していない。
 ・ 種別 “U-Zr”:UとZrの双方を含む領域として、13領域(領域01、02、03、06、07、10、12、13、14、15、17、19、20)が該当。
 ・ 種別 “U”:Zrが極端に少なくUが多い領域として、1領域(領域11)が該当。
 ・ 種別 “Zr”:Uが極端に少なくZrが多い領域として、4領域(領域04、05、16、21)が該当。
 ・ 種別 “Ni-S”:NiとSを含む領域として、2領域(領域08、18)が該当。
 ・ 種別 “Pb-S”:PbとSを含む領域として、1領域(領域09)が該当。
 ・ 種別 “Ti”:Tiを含む領域として、1領域(領域22)が該当。
 ・ 種別 “Cu”:Cuを含む領域として、1領域(領域23)が該当。
 2PEN2103各領域の中からTEM観察候補を選定した。各領域の分類結果のうち、種別U-Zrに分類された領域には、UとZrを両方含む粒子が存在すると期待される。このとき、Uを高濃度に含む相(U-rich相)とZrを高濃度に含む相(Zr-rich相)が相分離している可能性がある。粒子の生成過程でこのような相分離が起きている場合、各相の元素組成等の情報から、粒子の成り立ちや事故炉内雰囲気等を推定できる可能性がある。このため、TEM観察候補としては種別U-Zrから選ぶこととした。さらに、種別U-Zrの中で酸素の定量値を見ると、酸素濃度が比較的高い領域と低い領域が存在した。U-Zr-O系状態図を参考にすると、相分離の過程で、高酸素濃度条件ではZr含有率の異なる二種類の酸化物相((U, Zr)O2と(Zr, U)O2)に、低酸素濃度条件では酸化物相と金属相の組み合わせ(例えば(U, Zr)O2とZr(O)等)に分離すると考えられる[25]。このように、共存する相の組み合わせから粒子生成時の酸素ポテンシャルの推定に役立てられる可能性があることから、酸素濃度の大小をパラメータにTEM観察領域を選定することとした。さらに、U含有領域のサイズが大きく多くの情報が得られること、TEM観察試料の採取が現実的に可能であること等も考慮した。
 以上の観点から、TEM観察領域として、種別U-Zrの中から、高酸素濃度の領域として領域06及び領域14、低酸素濃度の領域 として領域05及び領域12の合計4箇所を選定した。

SEM観察結果のまとめ

 表面には、スミア繊維上に大量のFe及びOが存在し、C、Caの濃縮箇所があり、わずかにNa、Mg、Al、Si、S、Cl、Ti、Cr、Ni、Cu、Zn、Zr、Sn、Pb、U の濃縮箇所も見られた。このうち、UとZrの濃縮箇所は明確に相関していた。また、このうちAl、Si、Cr、Niについては、複数の領域で濃縮箇所が検出された。
 着目領域は23箇所設定した。U濃縮箇所に着目して14箇所、Zr濃縮箇所に着目して4箇所、また特異元素濃縮箇所としてNiに着目して2箇所、Pbに着目して1箇所、Tiに着目して1箇所、Cuに着目して1箇所設定した。各領域の特徴は以下の通り。
 ・ U濃縮箇所のほとんどでZrも検出され、Zr濃縮箇所のほとんどでUも検出された。
 ・ ランダムに選定したU濃縮箇所14箇所のうち、UとZrの両方を含む領域(種別U-Zr)が13箇所、Zrをほとんど含まずUのみ含む領域が1箇所であり、前者の割合が圧倒的に多いことがわかった。
 ・ Niの濃縮箇所及びPbの濃縮箇所ではSが見られた。これらは硫酸塩あるいは硫化物となっている可能性がある。
 ・ Ti濃縮箇所では、Tiに隣接してSiを含有する部分があるが、この位置ではSiとともにMgやAlも多くなっていた。
 ・ Cuの濃縮箇所では、Znが同位置に見られた。極端にOが少ないことから、Cu-Zn系合金の微粒子である可能性がある。
 TEM観察対象領域としては、種別U-Zrの中から、高酸素濃度の領域として領域06及び領域14、低酸素濃度の領域として領域05及び領域12の計4箇所を選定した。