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ガドリニウムに添加した銅のレーザーブレークダウン発光分光分析(受託研究)

Laser-induced breakdown spectroscopy analysis of the copper added to gadolinium (Contract research)

赤岡 克昭 ; 丸山 庸一郎; 大場 正規 ; 宮部 昌文  ; 若井田 育夫 

Akaoka, Katsuaki; Maruyama, Yoichiro; Oba, Masaki; Miyabe, Masabumi; Wakaida, Ikuo

レーザーブレークダウン発光分光分析法を核燃料物質の不純物分析に適用するためには、ウラン(U)やプルトニウム(Pu)等の、複雑で密度が高いスペクトルに混在する不純物のスペクトルを定量化する手法の確立が重要となる。そこで、ウランと同様にスペクトルが複雑なガドリニウム(Gd)を母材とし、これに銅(Cu)を添加した模擬試料を用いて評価手法を検討し、分析性能を評価した。レーザー光強度変動の影響は、エネルギー準位の近い母材のスペクトル強度で発光スペクトルを規格化することで抑制した。不純物スペクトルの強度は、規格化されたスペクトルを成分ごとに分解して、その和が実験結果に一致するようピークフィッティングすることにより導出した。得られたスペクトル強度比から不純物の検量線を算出するとともに、スペクトルの標準偏差から検出下限値を評価した結果、検出下限として約70ppmが得られた。さらに、異なるレーザー照射条件において、評価手法の有効性を検証した。

For applying LIBS to the analysis of nuclear fuel materials, it is very important to investigate the analytical method to identify the emission spectrum and its intensity on impurities intermingled within complex emission spectra of matrix elements such as uranium and plutonium. Experiments using gadolinium as simulated sample, in which several 100 ppm of copper was contained, were performed and the analytical performance was estimated. The spectrum was decomposed into each peak of some spectra component on Gd and Cu. And the result, intensity of Cu component intermingled in Gd was determined quantitatively. In order to evaluate the linearity in the impurity analysis, the experiments with various concentration of Cu were carried out. The detection limit was determined to be about 70 ppm from the equivalent noise level which was estimated from the standard deviation in wavelength. The results curried out under the other laser conditions (intensity and wavelength) ware also evaluated.

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