ガス中のアブレーション原子の動的挙動の研究

Study on dynamic behaveier of ablated species in gas environment

宮部 昌文   ; 大場 正規 ; Jung, K.; 赤岡 克昭 ; 若井田 育夫  

Miyabe, Masabumi; Oba, Masaki; Jung, K.; Akaoka, Katsuaki; Wakaida, Ikuo

炉心溶融で生じた燃料デブリの核種組成分析のため、レーザーアブレーション法を用いる遠隔分析法の開発を行っている。この方法では、発生するプルームと雰囲気ガスの相互作用がプルームの時間発展に大きな影響を与え、分析性能にも影響する。そこで共鳴蛍光法や共鳴吸収法を用いてプルームや雰囲気ガスの挙動を調べ、ガスとアブレーション粒子によって形成されるプルームの立体構造を明らかにした。特に、大気中のアブレーションでは、ガスとプルームの接触面に微粒子やクラスタが生成され、中性原子はその中心部分に存在することや、その存在時間が明らかになった。これらの知見は、アブレーション共鳴吸収・蛍光分析法やレーザー誘起ブレイクダウン分析法の測定条件の最適化や、高感度化研究において重要と考えられる。

In order to analyze isotopic composition of fuel debris generated in melted reactor core, a remote analytical method is developed based on laser ablation technique. In this method, the interaction between ablated and gas species affects time evolution of the plume structure, which also affects on analytical performance. Thus we investigate time evolution of ablated and gas species using resonance fluorescence and absorption techniques. As a result, it was found that the interaction between gas and ablated species leads complicated three dimensional structure. In particular, in the case of atmospheric air condition, it was found that many particulates and clusters are produced at the contact layer between gas and plume, and the neutral atoms stays near the center of the clusters. These findings is of great importance for future development of various laser-ablation-based analytical techniques.