核燃料物質のレーザー遠隔分析技術開発,3-1; 研究開発の概要と結果

Development of laser remote analysis for nuclear fuel materials, 3-1; Outline and results of research and development

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*; 清水 修

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

「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」及び関連研究に関するシリーズ発表において、研究開発の背景及びMOX試料を用いた実証試験の結果について概説する。Pu酸化物試料の取り扱いを可能とするため、原子力機構NUCEF施設内のグローブボックス内にレーザー遠隔分光システムを構築した。本装置を用い、元素組成分析については、MOX試料によるLIBS分光により、母材であるU中においても、Puの発光線を分解識別することに成功し、Puの検量線がPu量に対して良い線形性を示すことを確認した。同様に同位体分析については、アブレーション共鳴吸収分光により、U中においてもPuとPuの同位体をU同位体と分別識別することに成功した。同位体の共鳴吸収量の比は同位体比を表すとともに、Pu量に対して良い線形性を示すことも確認した。さらに、これらの分光操作に要する実質的な操作時間は、数分程度であることも確認できた。この結果は、本手法が、MOX試料中のPu元素組成・同位体組成の非接触・直接・迅速な定量分析に適用可能であることを実証するものである。これはまた、福島原子力発電所事故における溶融デブリのその場分析にも適用できる可能性を示唆したものと考えられる。

The background and recent results of the R&D titled of "Development of laser remote analysis for next generation nuclear fuel and applied study by MOX sample" entrusted to Japan Atomic Energy Agency by the Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology of Japan (MEXT) will be summarized as the first speaker of the series lecture consist with four titles. We had developed the laser remote spectroscopy system in the glove box at NUCEF facility in JAEA, and applied to oxide samples of Pu, U and Pu mixed in U. For elemental analysis, quantitative determination by Laser Induced Breakdown Spectroscopy will be demonstrated. For isotopic analysis, isotope ratio of Pu and Pu will be quantitatively determined in U oxide base matrix by ablation resonance absorption spectroscopy. Application for the molten debris in the accident of Fukushima power plant will be also discussed.