次世代核燃料物質のレーザー遠隔分析,1; 背景と概要

Laser remote spectroscopy for next generation nuclear fuel, 1; Background and summary

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*

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

持続可能なエネルギー源確保,環境負荷低減性,核拡散抵抗性及び再処理プロセスの簡略化の観点から、次世代高速炉燃料としてマイナーアクチノイドを含有したMOX燃料の使用が有望視されており、燃料の迅速・遠隔・その場分析法の開発が不可欠になっている。そこで原子力機構では、「低除染TRU燃料の非破壊・遠隔分析技術開発」という課題の下でレーザーブレークダウン発光分光法による組成・不純物分析とレーザーアブレーション共鳴分光法による同位体分析とを組合せたレーザー遠隔分析法の研究開発を実施してきた。本報告では、背景と成果について簡単に報告する。レーザーブレークダウン発光分光法では、母材スペクトルとの強度比及びスペクトルのデコンボリューションにより感度の直線性と100ppmオーダーの検出下限を得た。レーザー二重照射法による高感度化では、大気圧中でも従来の100倍近い発光強度を得る条件を見いだした。アブレーション共鳴分光法による同位体分析では、共鳴対象となるアブレーションプルームの運動特性評価により最適条件を見いだし、検出下限で0.3%以上を実現して天然ウラン中に0.7%含まれるUの測定に成功した。

In the Fast Reactor nuclear fuel cycle system of the next generation, the development and utilization of the low-decontaminated nuclear fuel will be strongly required from the viewpoint of sustainable use of nuclear fuel resources, reduction of the environmental burden, simplification of the reprocessing process and resistance to nuclear proliferation. In JAEA, we are now developing the remote analytical technique for simultaneous measurement of the element, impurity and the isotope ratio by the combination of Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) and resonance absorption spectroscopy for ablated plume. In this presentation, some topical results on the conventional LIBS of the detection limit of order 100 ppm, double pulse LIBS for higher sensitivity and the performance in isotopic measurement of the detection limit of 0.3 % and the success to detect U in natural uranium, will be described.