Development of laser remote analysis for nuclear fuel materials under severe environments

過酷環境下における核燃料物質の遠隔分析技術開発

若井田 育夫  ; 赤岡 克昭 ; 宮部 昌文   ; 大場 弘則  ; 佐伯 盛久; 伊藤 主税   ; 大場 正規 ; 加藤 政明

Wakaida, Ikuo; Akaoka, Katsuaki; Miyabe, Masabumi; Oba, Hironori; Saeki, Morihisa; Ito, Chikara; Oba, Masaki; Kato, Masaaki

福島第一原子力発電所の廃炉措置では、極めて高い放射線環境におけるその場分析技術の開発が求められている。日本原子力研究開発機構では、廃炉国際共同研究センターを設立し、廃炉に求められる基盤技術開発を開始した。光をプローブとして用い、光で分析することをコンセプトとした分析手法は、遠隔その場分析法の有力な手法である。核燃料物質を対象としたレーザー誘起ブレークダウン分光法(LIBS)による元素組成分析やアブレーション共鳴吸収分光による同位体組成分析技術では、相対偏差5%以内の分析を5分間の計測時間で実現できることを示した。また、耐放射線性光ファイバーを用いたLIBSプローブの開発では、線量率10kGy/h、照射線量2MGyという過酷な環境でのレーザー伝送・スペクトル観測に成功するとともに、ウラン, ジルコニウム酸化物からなる模擬デブリに適用し、元素識別・定量分析が可能であることを示した。

For the decommissioning of "Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant", development of onsite and in-situ remote diagnostic/analysis techniques under high radioactive environments will be strongly required. For the basic R&D on the decommissioning, Japan Atomic Energy Agency has opened the new research center "Collaborative Laboratories for Advanced Decommissioning Science". The concept of probing by light and diagnostic by light will be one of the powerful choices to accomplish these requirements. So, we are now developing the remote diagnostic technique for onsite, in-situ monitoring of nuclear debris. Optical Fiber based LIBS probe made by radiation resistant optical fiber was constructed, and we have successfully observed some specific spectra from the simulated sample of molten debris made by sintered oxide of Zr and U under the severe environment such as radioactive condition of 10 kGy/h and after total dose of 2 MGy.