核燃料物質のレーザー遠隔分析技術開発,1; 研究開発の概要とトピックス

Development of laser remote analysis for nuclear fuel materials, 1; Summary and topics of research

若井田 育夫  ; 赤岡 克昭 ; 大場 正規 ; 丸山 庸一郎; 宮部 昌文   ; 反保 元伸; 大場 弘則  ; 音部 治幹  ; 加藤 政明; 池田 裕二*; 仁木 秀明*; 作花 哲夫*

Wakaida, Ikuo; Akaoka, Katsuaki; Oba, Masaki; Maruyama, Yoichiro; Miyabe, Masabumi; Tampo, Motonobu; Oba, Hironori; Otobe, Haruyoshi; Kato, Masaaki; Ikeda, Yuji*; Niki, Hideaki*; Sakka, Tetsuo*

「次世代燃料の遠隔分析技術開発とMOX燃料による実証的研究」について、研究開発の背景及び平成22年度,23年度の成果を概説する。レーザー誘起発光分光法(LIBS)による元素組成分析では、発光スペクトル幅が十分狭いことが確認されたことから、スペクトルの分離観測が可能な高分解能分光器を導入し、デコンボリューション解析を要しない分析を可能とした。紛体を対象とした分析では、粉末圧縮体を用いることで、固体の1/2程度の発光強度が得られ、直接分析できる条件・可能性を見いだした。LIBSではアブレーションされた試料のうち、発光に寄与するのは一部である可能性が示唆されたため、レーザーに加えてマイクロ波を照射するマイクロ波併用LIBSを試みた。その結果、発光量の増大と発光持続時間の延長が確認された。アブレーション共鳴吸収分光法による同位体分光では、プルームの運動を詳細に観測することにより、同位体分析に不適当な観測時間帯を見いだすとともに高分解能と高感度の同時達成を実現した。再処理工程への適用を考慮し、液相へのLIBSの適用を試みた。液体薄膜を用いた分析特性から、ICP-AESに匹敵する感度が得られる可能性を見いだした。

The research program of "Development of laser remote analysis for next generation nuclear fuel and demonstration study by MOX sample" will be introduced and recent topical results will be described. For elemental analysis in uranium oxide sample, laser induced breakdown spectroscopy (LIBS) using by the high resolution spectrometer was performed and good linearity and low detection limit were accomplished without deconbolution analysis. For a powder phase sample, good performance was obtained by compressed molding powder. Basic characteristics of microwave assisted LIBS were studied, and atomic emission of higher intensity and longer emission time were realized. In isotope analysis moving characteristics of ablate plume were observed and high resolution and high sensitivity was simultaneously achieved. For the application of liquid phase sample, high sensitivity like ICP-AES was successfully realized by LIBS using ultra thin liquid flow.