Laser remote spectroscopy for elemental and isotope analysis of nuclear fuel materials

核燃料物質の元素・同位体組成分析のためのレーザー遠隔分光

若井田 育夫  ; 赤岡 克昭 ; 宮部 昌文   ; 大場 弘則  ; 音部 治幹  ; 丸山 庸一郎; 加藤 政明; Khumaeni, A.; 反保 元伸

Wakaida, Ikuo; Akaoka, Katsuaki; Miyabe, Masabumi; Oba, Hironori; Otobe, Haruyoshi; Maruyama, Yoichiro; Kato, Masaaki; Khumaeni, A.; Tampo, Motonobu

原子力施設の廃止措置、とりわけ汚染による過酷な環境や燃料が損傷した場合などにおいては、その手法判断や計画立案のために、燃料の組成、状況を遠隔で把握することが求められている。レーザー誘起発光分光法(LIBS)やアブレーション共鳴吸収分光法により元素組成や同位体組成を分析する手法は、その有力な手法の一つである。観測手法の開発では、マイクロ波による発光強度の増大や液体薄膜LIBSによる溶液の高感度分析に成功した。また、遠隔その場分析のために、光ファイバーを用いたプローブの開発も行っている。一方発光スペクトルの解析には核燃料物質の基礎分光データベースの整備が不可欠である。MOX燃料の分光データを得るために、遠隔操作で分光可能なシステムをグローブボックス内に構築し、ウラン中のプルトニウムについても、識別分光が可能となった。

In decommissioning of nuclear power plant especially in damaged core, development of onsite remote diagnostic methods will be strongly required for planning and the view point of the safeguard. We are now developing the remote diagnostic technique for simultaneous analysis of element and isotope ratio by the combination of laser induced breakdown spectroscopy (LIBS) and ablation resonance absorption spectroscopy. For the development of diagnostic technique, microwave assisted LIBS was studied and enhancement of emission intensity was obtained. For liquid phase sample, ultra-thin laminate flow as the target was accomplished high sensitivity. For onsite diagnostic, Optical Fiber LIBS Probe is now under construction. For analytical development, basic database of optical emission of nuclear fuel materials are indispensable for the analysis of the complex spectra. To obtain emission spectra from MOX sample, we have constructed the remote diagnostic setup in the globe box.