Challenging in LIBS technology for decommissioning of damaged reactor "Fukushima Daiichi Nuclear Power Station"

福島第一原子力発電所事故炉の廃止措置のためのLIBS技術における挑戦

若井田 育夫  ; 大場 弘則  ; 大場 正規 ; 松本 歩; Ruas, A.; 利光 正章; 赤岡 克昭 ; 宮部 昌文   

Wakaida, Ikuo; Oba, Hironori; Oba, Masaki; Matsumoto, Ayumu; Ruas, A.; Toshimitsu, Masaaki; Akaoka, Katsuaki; Miyabe, Masabumi

福島第一原子力発電所廃止措置における炉内分析手法として光ファイバを活用したレーザー誘起発光分光法(ファイバLIBS)を提案し、Zr/U酸化物模擬デブリ試料に適用することで、その場分析への適用の可能性を確かめてきた。より長尺の光ファイバ伝搬における減衰を補償するため、100nsのロングパルスレーザーを導入し、レーザー入力の増大が図れることや、時間積分観測による発光信号の増倍が得られることを確認した。さらに、発光信号の増大を図る目的で、レーザー照射時にマイクロ波を重畳するマイクロ波LIBS法を導入し、大気中においても、約10倍程度の発光量の増加も確かめた。冷却水等に溶存する元素分析については、溶液から液体薄膜を形成し、レーザーを照射することで原子発光を得た。Zr硝酸塩水溶液に適用した結果、ppmオーダーの検出下限が得られることが示された。

For the decommissioning of "Fukushima Daiichi Nuclear Power Station", Optical Fiber based LIBS probe is constructed, and under water condition, we have successfully observed some specific spectra from the simulated sample of molten debris made by sintered oxide of Zr and U. For the use of more longer optical fiber, long-pulse laser with the pulse duration about 100 ns will be introduced to compensate the delivery power loss and/or to enhance the emission signal to be about several times by the time integration of emission signal. As for the signal enhancement technique, microwave assisted LIBS technique coupled with simple antenna for the combination use with fiber LIBS will be under developing, and about ten times enhancement was observed under the atmosphere condition. For the application to the liquid phase sample, especially for the analysis of the polluted cooling water, the thin-sheet liquid jets will be also introduced as the convenience and high sensitive monitoring for dissolved elements of nuclear fuel debris.