Nondestructive detection and assay of nuclear material by laser Compton -rays from energy-recovery linacs

エネルギー回収型リニアックによる大強度線の発生と放射性核種の非破壊分析への利用

羽島 良一; 菊澤 信宏 ; 早川 岳人; 峰原 英介

Hajima, Ryoichi; Kikuzawa, Nobuhiro; Hayakawa, Takehito; Minehara, Eisuke

エネルギー回収型リニアックによる大電流高輝度電子ビームを利用したレーザーコンプトン線の発生では、従来の光源を大きく上回る線フラックス(photon/sec/keV)が得られる見込みである。この線ビームを使って、原子核共鳴散乱(NRF)反応を起こすことで、任意の原子核を非破壊で検出することができる。本稿では、線源の概念設計,非破壊検出のモンテカルロシミュレーション結果について述べ、本手法の原子力廃棄物の処理処分への利用を展望する。

Nondestructive assay of nuclear materials is one of the most urgent research issues for the management of nuclear waste. We apply nuclear resonant fluorescence (NRF), a fingerprint of each isotope, to the nondestructive detection. Detection of NRF signals from objectives irradiated by quasi-monochromatic -rays enables one to make quantitative assay of nuclear materials in a nondestructive manner. In order to obtain high-flux -rays for the above purpose, we propose to utilize an energy-recovery linac (ERL), which produces a high-brightness electron beam with high-average current. A design study of high-flux -ray source based on an ERL shows that a -ray flux of ph/sec/keV is obtained and detection of U-238 of 1 Bq/g in a concrete drum is possible within 1 second. In this paper, we present a design of the assay system and results of Monte Carlo simulations of NRF.