Basic study on remote analysis for low-decontaminated TRU fuel by combination of laser induced breakdown spectroscopy (LIBS) and ablation initiated resonance absorption spectroscopy (AIRAS)

レーザー誘起発光分光法,アブレーション共鳴吸収分光法による低除染TRU燃料の遠隔分析に関する基礎的研究

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  ; 仁木 秀明*; 勝村 聡一郎; 瀬谷 道夫

Wakaida, Ikuo; Akaoka, Katsuaki; Oba, Masaki; Maruyama, Yoichiro; Miyabe, Masabumi; Otobe, Haruyoshi; Niki, Hideaki*; Katsumura, Soichiro; Seya, Michio

日本原子力研究開発機構では、次世代燃料の迅速,その場分析を目指し、組成・不純物分析にレーザー誘起プラズマ発光分光法(LIBS)を、同位体分析にアブレーション共鳴吸収分光法(AIRAS)を用いた遠隔分析法の基礎研究を行っている。スペクトルの複雑なランタノイドやウラン酸化物が母材の不純物分析では、観測遅延時間やガス圧力条件の最適化とスペクトルの逆畳み込み法により、%オーダーまでの感度の直線性,約100ppmの検出下限,高濃度において3%の繰り返し測定誤差を得た。また同位体分析では、波長を安定化した分光用波長可変半導体レーザー装置を開発し、減圧希ガス中で800MHzの波長分解能を得る条件を見いだし、天然ウラン中に0.72%含有するUの観測を実現した。これらの結果は、LIBSとAIRASとの組合せによる非接触分析法が、Heガスを用いた中性子計測によることなく、次世代燃料の迅速な保障措置分析に適用できる可能性のがあることを示唆したものである。今後はグローブボックス中にコンパクト化したシステムを構築し、MOX中のPu分析を実証していく予定である。

Basic study on remote analysis by combination of LIBS and AIRAS were performed. For the impurity measurement, detection linearity to % order, the detection limit of order 100 ppm and the error of about 3% based on statistical fluctuation were obtained by the use of Lanthanide or Uranium oxide sample. For the isotope analysis, by using the laser system specialized for the resonance spectroscopy, spectrum resolution of 800 MHz was performed and U in natural uranium was clearly detected. These results suggest that the combination of LIBS and AIRAS will be one of the alternative techniques applicable for the safeguards analysis of next generation fuels without neutron detection by He gas. In the next stage, we are going to apply this remote analysis to the measurement of Pu in MOX fuel. In this program, we develop the compact system inside the grove-box and will plan to accomplish the elemental and isotopic analysis of Pu and U within several ten minutes.