1号機PCV底部堆積物（X-100B直下）堆積物D（1PCV1701D）／TEM
FE-SEM/EDS観察によりSTEM/EDS 及びTEM 観察対象として設定したU 含有領域01、02、03、04、15、22をFIB 加工装置にて採取し，STEM/EDS 及びTEM によるその領域の断面観察を実施して，U 含有領域の詳細な情報を得た。
試料は，U 含有領域を周辺組織ごと一旦切り取って保護膜を施して固定した後，U 含有領域の外周を一部を残して深く掘り，試料を傾けて下端部を切断することで，平板状のTEM 試料をU含有領域から採取し，それをMo もしくはCu 製メッシュに貼り付けて厚さ100 nm 程度になるように薄膜化した。
主要化学組成の推定、TEM回折図形から導かれるTEM回折分析結果
FE-SEM/EDS 及びSTEM/EDS 点分析では，各元素の特定にあたって，特性X 線の重なりに関して表1のように評価した。本報告では点分析結果において，低濃度では誤差が大きく，多元素を扱うため暫定的に小数点以下1 桁の記載とした。明確なEDS 信号が確認できなかったものはBLQ: 定量限界以下(below the limit of quantification)とした。得られたEDS 信号の分離が出来ないものは，Na+Zn，Ti+Ba，Mo+S として表記し，EDS 信号は確認できるが定量はできないため「-」と記載した。よって，図表中のこれらが示す存在割合は確定できないため，測定した元素の存在割合の合計は100%になっていない。
なお，本測定では，測定対象元素を定めて測定を行い，主な元素についてのみ報告している。さらに，粒子の形状，大きさ，厚み，測定面の凹凸，及び粒子表面並びに周囲の元素の影響を受けていることに留意が必要である。また，1号機PCV底部堆積物（X-100B直下）堆積物サンプルには鉄さびが混在していることを確認している。これらの理由によりU 含有粒子そのものの分析結果ではないことに留意が必要である。その他，FIB 加工時に蒸着したW 保護膜や照射したGa 原子，FIB 加工前のFE-SEM観察前に蒸着したPt，Pd が残留している可能性がある。分析機器構成元素からの信号の影響として，メッシュ材（Mo もしくはCu）やその他の分析機器構成元素（Al, Co, Fe, Cr）の影響を受けている可能性があることにも留意が必要である。これらについては，各試料の結果に個別に記載した。
EDS マッピングは，各位置から得られた各元素のEDS 信号のカウント数の大小を色の濃さで示したものである。しかし，そのカウント数の大小は，基本的にEDS 信号を発した試料表面の元素の量を示しているが，周囲の元素種や試料の形状・密度に影響を受ける。従って，EDS マッピングの色の濃さは，原則的に電子線照射位置の当該元素の量を示しているが，必ずしも各元素濃度の定量比に対応しているわけではない。また，発生するEDS 信号のカウント数は元素の種類によって異なるため，各元素のマッピング間で色の濃さを比較することはできない。さらに，各元素からのEDS 信号には，他の元素のEDS 信号が重なっているケースがあり，明るい部分に必ずしも当該元素が存在するわけではない。電子数の多い対象元素以外の元素の存在する位置では相対的にそのEDS 信号（バックグラウンド）が大きくなる傾向がある。これらの影響を受けていることを考慮した上で同定した元素をキャプションに示した。
TEM 回折分析に関しては，一般的に試料サイズや測定領域が大きい場合は，試料の角度を変えて複数方向から取得する方法もある。しかし本報告では，試料の角度を変えると，設定した点分析位置に合わせることが困難であるため，1方向のみで取得した。さらに，STEM/EDS 点分析結果による主な元素を踏まえて考えられる結晶構造として，c-UO2，t-ZrO2，α -Zr やspinel(Fe3O4)といった基本的な結晶構造を参照し，ある結晶方位のある方位において矛盾なく回折図形を説明できることを確認して同定した。ここで，t-ZrO2 とα-Zr に関しては，方位によっては回折図形がそれぞれ近くなるケースがあり判別は困難である。しかし，若干でもどちらかにより近いと見られる場合は，そちらを記した。また，TEM 回折分析結果と，STEM /EDS 点分析の半定量分析結果から化学組成を推定し，主要化学組成の推定を記した。ここで，c: cubic，t: tetragonal を示す。
| Element | Determination logic in this report | Analyzed Characteristic
X-rays |
Energy
（keV） |
Interfering elements | Characteristic X-rays | Energy
（keV） |
| O | ・Cr が大量に存在しない限り妨害元素の影響はない。
・軽元素、コンタミの影響等のため定量性は低い。 |
Kα | 0.525 | Cr | Lα | 0.573 |
| Na | ・Zn が存在しない限り妨害元素の影響はない。
・ZnK のEDS 信号を確認できた場合、NaK とZnL の EDS 信号は分離できないため、定量を行わず「-」と記した。 ・多くの試料でZnK のEDS 信号と比例関係は確認できないため、Na は存在する可能性があると考えた。 |
Kα | 1.041 | Zn | Lα | 1.012 |
| Mg | ・軽元素のため定量性は低い | Kα | 1.253 | |||
| Al | ・軽元素のため定量性は低い | Kα | 1.486 | |||
| Si | ・FE-SEM/EDS では W 保護膜を使用していないため、妨害元素の影響はない。STEM/EDS では W 保護膜を使用しているため、 W の影響を受ける。
・軽元素のため定量性は低い。 |
Kα | 1.739 | W | M | 1.774 |
| Mo | ・Mo 又は S の EDS 信号を確認できた場合、MoL とSK のEDS
信号は分離できないため、定量を行わず「-」と記した。 ・多くの試料で MoK とUL の EDS 信号は分離できないため、Moが有意に存在していることが確認できない。よって、S が有意に存在している可能性もあると考えた。 ・FE-SEM/WDX 分析においても Mo は同定されていない。 |
Lα | 2.293 | S | Kα | 2.307 |
| [Lβ1] | [2.394(45)] | [S] | [Kβ] | [2.465(7)] | ||
| [U] | [ζ1] | [2.507(2.3)] | ||||
| [Kα] | [17.441] | [U] | [Lβ1] | [17.217(50)] | ||
| Cl | ・U のサブピークに留意して同定した。 | Kα | 2.621 | [U] | [M3N1] | [2.862(1.3) 他] |
| [Ru] | [Lα] | [2.558] | ||||
| U | ・U 領域を選定しているため EDS 信号も強く、妨害元素の影響はない。 | M | 3.165 | |||
| [Lα] | [13.612] | |||||
| [ULβ1] | [17.217(50)] | |||||
| [ULβ2] | [16.425(20)] | |||||
| [M5N3(ζ1)] | [2.507(2.3)] | |||||
| [M3N1] | [2.862(1.3)] | |||||
| [M5N6(α2)〜M5N7(α1)] | [3.162〜3.171(100)] | |||||
| [M4N6(Mβ)] | [3.337(60)] | |||||
| [M3N5(Mγ)] | [3.562(6)] | |||||
| [M3O5] | [4.206(1.5)] | |||||
| Sn | ・U のサブピークに留意して同定した。 | Lα | 3.443 | [U] | [M4N6(Mβ)] | [3.337(60) 他] |
| Ca | ・U のサブピークに留意して同定した。 | Kα | 3.690 | [U] | [M3N5(Mγ)] | [3.562(6) 他] |
| Cs | ・U のサブピークに留意して同定した。 | Lα | 4.286 | [U] | [M3O5] | [4.206(1.5) 他] |
| Ti | ・Ti 又はBa の EDS 信号を確認できた場合、TiK とBaL の EDS 信号は分離できないため、定量を行わず「-」と記した。
・一部の試料でBa のサブピークと推測される EDS 信号も確認できることから、Ba が有意に存在している可能性もあると考えた。 |
Kα | 4.508 | Ba | Lα [Lβ1] | 4.465
[4.827(50)] |
| Cr | ・有意な妨害元素の影響はない。 | Kα | 5.411 | |||
| Mn | ・Cr が存在しない限り妨害元素の影響はない。
・MnK とCrKβ のEDS 信号は分離できないため、Cr Kα のEDS信号を確認できる場合は、定量を行わず「-」と記した。 |
Kα | 5.894 | Cr | Kβ | 5.946(12) |
| [Kα] | [5.411] | |||||
| Fe | ・有意な妨害元素の影響はない。 | Kα | 6.398 | |||
| [Lα] | [0.705] | |||||
| [Kβ] | [7.057(13)] | |||||
| Zn | ・ZnL は NaK の影響を受けるため、ZnK で定量。有意な妨害元素の影響はない。 | Kα | 8.630 | [Na] | [Kα] | [1.041] |
| [Kβ] | [9.57(13)] | |||||
| [Lα] | [1.012] | |||||
| Zr | ・FE-SEM/EDS は Pt の影響を避けるためZrK で定量。 ・STEM/EDS はW 保護膜の影響を避けるため ZrK で定量。 |
Kα | 15.744 | [Pt] | [M] | [2.048] |
| [Lα] | [2.042] | |||||
| [Lα] | [9.441(100)] | |||||
| [Lβ1] | [11.069(50)] | [W] | [M] | [1.774] | ||
| [Lβ2] | [11.249(29)] | |||||
| Pt | ・ FE-SEM/EDX で蒸着に使用されている。 | [M] | [2.048 ] | |||
| [Lα] | [9.441(100)] | |||||
| [Lβ1] | [11.069(50)] | |||||
| [Lβ2] | [11.249(29)] |
結果は、以下の各領域TEM分析結果ページを参照。
領域01TEM分析結果：領域01TEM分析結果ページを参照。
領域02TEM分析結果：領域02TEM分析結果ページを参照。
領域03TEM分析結果：領域03TEM分析結果ページを参照。
領域04TEM分析結果：領域04TEM分析結果ページを参照。
領域15TEM分析結果：領域15TEM分析結果ページを参照。
領域22TEM分析結果：領域22TEM分析結果ページを参照。
公開報告書[3]へのリンク先を表示した。
- 領域01
- 付図 2.38 1uPCV④サンプル中のU 含有領域01 の採取箇所及び分析・観察方向
- 付図 2.39 1uPCV④サンプル中のU 含有領域01 のミクロ組織のZ コントラスト像
- 付図 2.40 1uPCV④サンプル中のU 含有領域01 のEDS マップ
- 付図 2.41 1uPCV④サンプル中のU 含有領域01 の線分析結果
- 付図 2.42 1uPCV④サンプル中のU 含有領域01 の点分析結果
- 付図 2.43 1uPCV④サンプル中のU 含有領域01 の周辺部の点分析結果
- 付図 2.44 1uPCV④サンプル中のU 含有領域01 から取得した回折図形
- 領域02
- 付図 2.45 1uPCV④サンプル中のU 含有領域02 の採取箇所及び分析・観察方向
- 付図 2.46 1uPCV④サンプル中のU 含有領域02 のミクロ組織のZ コントラスト像
- 付図 2.47 1uPCV④サンプル中のU 含有領域02 のEDS マップ
- 付図 2.48 1uPCV④サンプル中のU 含有領域02 の線分析結果
- 付図 2.49 1uPCV④サンプル中のU 含有領域02 の点分析結果
- 付図 2.50 1uPCV④サンプル中のU 含有領域02 から取得した回折図形
- 領域03
- 付図 2.51 1uPCV④サンプル中のU 含有領域03 の採取箇所及び分析・観察方向
- 付図 2.52 1uPCV④サンプル中のU 含有領域03 のミクロ組織のZ コントラスト像
- 付図 2.53 1uPCV④サンプル中のU 含有領域03 のEDS マップ
- 付図 2.54 1uPCV④サンプル中のU 含有領域03 の線分析結果
- 付図 2.55 1uPCV④サンプル中のU 含有領域03 の点分析結果
- 付図 2.56 1uPCV④サンプル中のU 含有領域03 から取得した回折図形
- 領域04
- 付図 2.57 1uPCV④サンプル中のU 含有領域04 採取箇所及び分析・観察方向
- 付図 2.58 1uPCV④サンプル中のU 含有領域04 のミクロ組織のZ コントラスト像
- 付図 2.59 1uPCV④サンプル中のU 含有領域04 のEDS マップ
- 付図 2.60 1uPCV④サンプル中のU 含有領域04 の線分析結果
- 付図 2.61 1uPCV④サンプル中のU 含有領域04 の点分析結果
- 付図 2.62 1uPCV④サンプル中のU 含有領域04 の周辺部の点分析結果
- 付図 2.63 1uPCV④サンプル中のU 含有領域04 から取得した回折図形
- 領域15
- 図 4.2.4.1-1 1uPCV サンプル中のU 含有領域15 の採取箇所及び分析・観察方向
- 図 4.2.4.1-2 1uPCV サンプル中のU 含有領域15 のミクロ組織のZ コントラスト像
- 図 4.2.4.1-3 1uPCV サンプル中のU 含有領域15 のEDS マップ
- 図 4.2.4.1-4 1uPCV サンプル中のU 含有領域15 の線分析結果
- 図 4.2.4.1-5 1uPCV サンプル中のU 含有領域15 の点分析結果
- 図 4.2.4.1-6 1uPCV サンプル中のU 含有領域15 から取得した回折図形
- 領域22
- 図 4.2.4.2-1 1uPCV サンプル中のU 含有領域22 の採取箇所及び分析・観察方向
- 図 4.2.4.2-2 1uPCV サンプル中のU 含有領域22 のミクロ組織のZ コントラスト像
- 図 4.2.4.2-3 1uPCV サンプル中のU 含有領域22 のEDS マップ
- 図 4.2.4.2-4 1uPCV サンプル中のU 含有領域22 の線分析結果
- 図 4.2.4.2-5 1uPCV サンプル中のU 含有領域22 の点分析結果
- 図 4.2.4.2-6 1uPCV サンプル中のU 含有領域22 から取得した回折図形
- ↑ J. McNab and A. Sandborg:The EDAX EDITOR, Vol. 14, No. 1
- ↑ Jan Dellith et al, “Reinvestigation of the M Emission Spectrum of Uranium-92”, Microsc. Microanal. 17, 296–301, 2011
- ↑ 仲吉 彬，三次 岳志，佐々木 新治，前田 宏治．“平成29, 30年度福島第一原子力発電所の炉内付着物の分析; 平成28年度補正予算「廃炉・汚染水対策事業費補助金」(燃料デブリの性状把握・分析技術の開発)”,JAEA-Data/Code 2021-011. https://jopss.jaea.go.jp/search/servlet/search?5068839