レーザーによる非接触・遠隔分析技術開発; レーザーブレークダウン発光分光特性,2

Development of laser remote analysis; Basic characteristics in impurity analysis of uranium oxide by Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS), 2

若井田 育夫  ; 赤岡 克昭 ; 大場 正規 ; 丸山 庸一郎; 宮部 昌文   ; 音部 治幹  ; 加藤 政明; 仁木 秀明*

Wakaida, Ikuo; Akaoka, Katsuaki; Oba, Masaki; Maruyama, Yoichiro; Miyabe, Masabumi; Otobe, Haruyoshi; Kato, Masaaki; Niki, Hideaki*

次世代高速炉燃料として低除染TRU燃料が注目されている。化学操作の必要がなく迅速で簡便なその場分析が求められることから、レーザーブレークダウン発光分光法(LIBS)とレーザーアブレーション共鳴分光法とを組合せた分析手法の開発を行っている。本報告では、LIBS分析で重要な、母材と不純物の時間,空間的な発光挙動の同一性,レーザー強度依存性における発光挙動の同一性等について調べ、分析性能を評価した。ウラン(U)にカルシウム(Ca)を不純物として混入させた酸化物仮焼結試料による測定から、時間空間依存性については、レーザー入射後一定時間以上の遅延時間で観測すれば安定すること、レーザー強度の変動に伴うプラズマ温度変化の影響は、UとCaとで同程度のエネルギー準位からの遷移を比較すれば抑制できること等が確かめられた。この測定条件で、Ca濃度の異なる試料を準備し、Uの発光線の中に埋もれたCaの発光線強度をデコンボリューション法により導出して検量線を得た。発光強度の不確定性が標準偏差程度であるとして、得られた検量線から検出下限を評価した結果、約70ppmが得られ、遠隔簡易分析法として必要な感度を有することが確認できた。

Basic study of the quick, simple and onsite remote analysis without chemical separation is required for the analysis of Low-decontaminated TRU fuel for FBR of the next generation. LIBS will be one of the useful techniques for the remote analysis, and we are studying about the emission characteristics such as time-spatial phenomenon and laser power dependence in the uranium oxide contained with calcium impurity. The influence by the change of plasma temperature will be able to control by the selection of the emission energy level. The strength of the impurity emission is estimated by the deconvolution technique and calibration characteristic is obtained. By the comparison with the standard deviation, the detection limit of 70 ppm () in the impurity analysis of uranium oxide fuel will be determined.