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佐伯 盛久; 岩撫 暁生; 伊藤 主税; 若井田 育夫; Thornton, B.*; 作花 哲夫*; 大場 弘則
Journal of Nuclear Science and Technology, 51(7-8), p.930 - 938, 2014/07
被引用回数：70 パーセンタイル：98.67(Nuclear Science & Technology)高放射線環境下でかつ水中に存在する固体試料を遠隔元素分析するための、ファイバーカップリングレーザー誘起ブレークダウン(LIBS)分光装置を設計・開発した。通常水中でLIBSを行うと、レーザーアブレーションにより生成したプラズマが水によりすぐ冷却されてしまうため、そこからの発光を効率よく観測することができない。そこで我々は、ガスフローシステムまたはダブルレーザーパルスシステムをLIBSシステムに取り入れること により、レーザーアブレーションプラズマの周辺だけに擬大気環境を発生させ、水中でも効率よくLIBS測定がで きるようにした。また、放射線照射した時のファイバーの光学透過特性試験を行い、放射線照射前後において近赤 外(700-1100nm)領域では透過特性が変化しないことを見出した。さらに、分析を行うために最低必要なレーザーパワーを測定し、その結果を基にLIBSシステムの要であるレーザーを小型なもので置き換えることに成功した。以上の結果を基に、可搬型のファイバーカップリングレーザーLIBS分析システムを試作し、その性能評価を行った。
利光 正章; 佐伯 盛久; 杉山 僚; 大場 弘則; Thornton, B.*; 作花 哲夫*
no journal, ,
高放射線量環境下の原子炉内における遠隔・迅速・その場モニタリングの方法として、光ファイバを用いたレーザー誘起ブレークダウン分光法(LIBS)の適用について検討している。今回われわれは、検知部をガスパージするファイバ伝送LIBS技術を開発し、鉄,ステンレス,ジルカロイなどの金属及び金属酸化物の元素分析に利用できるか検証したので、その結果について報告する。
利光 正章; 佐伯 盛久; 大場 弘則; Thornton, B.*; 作花 哲夫*
no journal, ,
光ファイバーを用いたレーザー誘起ブレークダウン分光法(Laser-induced breakdown spectroscopy: LIBS)により、水中の固体試料を元素分析する技術の開発を行った。水中の試料表面に空気を吹き付け、光ファイバーにより伝送したレーザーパルスを試料に照射してアブレーションによるマイクロプラズマを発生させて、試料からの発光を集光して分光分析を行った。鉄, SUS304ステンレス鋼,ジルカロイ-2, 酸化ジルコニウムなどの金属,合金及び金属酸化物の発光スペクトルを、波長730nmから870nm付近において明瞭に観測できた。
佐伯 盛久; 岩撫 暁生; 伊藤 主税; 若井田 育夫; Thornton, B.*; 作花 哲夫*; 大場 弘則
no journal, ,
高放射線環境下でかつ水中に存在する固体試料を遠隔元素分析するための、ファイバーカップリングレーザー誘起ブレークダウン(LIBS)分光装置を設計・開発した。通常水中でLIBSを行うと、レーザーアブレーションにより生成したプラズマが水によりすぐ冷却されてしまうため、そこからの発光を効率よく観測することができない。そこで我々は、ガスフローシステムまたはダブルレーザーパルスシステムをLIBSシステムに取り入れることにより、レーザーアブレーションプラズマの周辺だけに擬大気環境を発生させ、水中でも効率よくLIBS測定ができるようにした。また、放射線照射したときのファイバーの光学透過特性試験を行い、放射線照射前後において近赤外(700-1100nm)領域では透過特性が変化しないことを見いだした。そして、この結果をもとに、近赤外レーザーでアブレーションを行い、近赤外の発光を観測する手順を確立した。
佐伯 盛久; 岩撫 暁生; 伊藤 主税; 若井田 育夫; Thornton, B.*; 作花 哲夫*; 大場 弘則
no journal, ,
高放射線環境下でかつ水中に存在する固体試料を遠隔元素分析するための、ファイバーカップリングレーザー 誘起ブレークダウン(LIBS)分光装置を設計・開発した。通常水中でLIBSを行うと、レーザーアブレーションに より生成したプラズマが水によりすぐ冷却されてしまうため、そこからの発光を効率よく観測することができな い。そこで我々は、ガスフローシステムまたはダブルレーザーパルスシステムをLIBSシステムに取り入れることにより、レーザーアブレーションプラズマの周辺だけに擬大気環境を発生させ、水中でも効率よくLIBS測定がで きるようにした。また、放射線照射した時のファイバーの光学透過特性試験を行い、放射線照射前後において近赤 外(700-1100nm)領域では透過特性が変化しないことを見出した。そして、この結果を基に、近赤外レーザーでアブ レーションを行い、近赤外の発光を観測する手順を確立した。
大場 弘則; 佐伯 盛久; 宮部 昌文; 赤岡 克昭; 若井田 育夫; 岩撫 暁生; 伊藤 主税; 田辺 里枝*; 伊藤 義郎*; 作花 哲夫*; et al.
no journal, ,
上記シンポジウムにおいて、原子力分野におけるレーザーによる遠隔分光分析技術の適用についての基調講演を行う。はじめに、原子力分野における過酷環境下での分析に関する問題点の提起と、それを解決するための手段としてのレーザー誘起ブレークダウン分光(LIBS)法の原理,適用例について述べる。続いて、原子力機構における最近の成果として、(1)未照射MOX試料を対象とした核燃料物質の組成分析および同位体分析、(2)再処理工程における高レベル放射性廃液に係る物質移行管理として必要なオンライン分析を目指した液体LIBS、(3)東京電力福島第一原子力発電所廃炉措置における燃料デブリ取出しに向けた炉内内部検知法として、燃料デブリ組成検知のためのファイバLIBS技術、について紹介する。最後に今後の展望を述べて総括する。
大場 弘則; 佐伯 盛久; 岩撫 暁生; 若井田 育夫; 伊藤 主税; 杉山 僚; 作花 哲夫*; Thornton, B.*
no journal, ,
福島第一原子力発電所廃炉措置において、燃料取出しに向けた炉内検査として水没した燃料デブリ等の遠隔検知技術の開発を行っている。原子炉内は高い放射線環境にあり、また水中の燃料デブリを調べる必要があるために、レーザー光を光ファイバにより伝送させて検知対象物まで接近させて調べるファイバ伝送レーザー誘起ブレークダウン分光(ファイバーLIBS)を検討している。今回は、レーザー伝送光ファイバの
線照射による透過特性試験を行って分光計測に適用できる波長域を特定し、さらに模擬燃料デブリを用いて水中でのファイバLIBSによる定量分析の可能性について検討した。その結果、線が照射された石英光ファイバは、紫外可視波長域において放射線損傷によりほとんど光が透過しなくなったが、730nmよりも長波長側ではスペクトル観測とNd:YAGレーザー基本波の使用に影響を与えないことがわかった。また模擬燃料デブリとして核燃料物質UO
を模擬したCeOおよび燃料被覆管,構造材をそれぞれ模擬したZrO, FeO
で構成された金属酸化物を水中においてLIBSを行い、元素の組成比が検出可能なことを確認した。
using laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS)大場 弘則; 佐伯 盛久; 伊藤 主税; 高野 公秀; 赤岡 克昭; Thornton, B.*; 作花 哲夫*; 若井田 育夫
no journal, ,
福島第一原子力発電所の事故炉内部の、特に溶けた燃料の状態を調べることは、廃炉の作業を進めるうえで最重要課題のひとつになっている。本研究では、水没した燃料デブリを想定し、可搬型ファイバLIBS装置を用いて水中の模擬デブリ(U,Zr)Oからのレーザーブレークダウン発光を、放射線損傷を受けない波長範囲(730-1100nm)で計測した。その結果、750-870nmの波長域において、ウランとジルコニウムの発光スペクトルが干渉無しで観測できることを見出した。また、ジルコニウムとウランの混合比を変化させた試料を用意して発光強度比と混合比の関係を調べ良好な線形性を確認することができた。
佐伯 盛久; 伊藤 主税; 若井田 育夫; Thornton, B.*; 作花 哲夫*; 大場 弘則
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To inspect the post-accident nuclear core reactor of the TEPCO Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant (F1-NPP), a transportable fiber-coupled laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) instrument has been developed. The developed LIBS instrument was designed to analyze underwater samples in a high radiation field by single-pulse breakdown with gas flow or double-pulse breakdown. To check the feasibility of the assembled fiber-coupled LIBS instrument for the analysis of debris material in the F1-NPP, we investigated the influence of the radiation dose on the optical transmittance of the laser delivery fiber, compared data quality among various LIBS techniques for an underwater sample and studied the feasibility of the fiber-coupled LIBS system in an analysis of the underwater sample of the simulated debris in F1-NPP. The feasible study has guaranteed that the developed fiber-coupled LIBS system is applicable for analyzing the debris materials in the F1-NPP.
大場 弘則; 佐伯 盛久; 伊藤 主税; 高野 公秀; 赤岡 克昭; 若井田 育夫; 作花 哲夫*; Thornton, B.*
no journal, ,
福島第一原子力発電所廃炉措置において、燃料取出しに向けた炉内検査として水没した燃料デブリ等の遠隔検知技術の開発を行っている。原子炉内は高い放射線環境にあり、また水中の燃料デブリを調べる必要があるために、レーザー光を光ファイバにより伝送させて検知対象物まで接近させて調べるファイバ伝送レーザー誘起ブレークダウン分光(ファイバーLIBS)を検討している。今回は、レーザー伝送光ファイバの線照射による透過特性試験を行って分光計測に適用できる波長域を730-1100nmと特定し、さらに核燃料物質を含む模擬燃料デブリ(U, Zr)Oを用いて750-870nmの波長範囲で水中でのファイバLIBSによる定量分析の可能性について検討した結果を報告する。
大場 弘則; 佐伯 盛久; 伊藤 主税; 高野 公秀; 赤岡 克昭; Thornton, B.*; 作花 哲夫*; 若井田 育夫
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福島第一原子力発電所廃炉措置において、炉内状況を調べ、溶融落下物等の位置や成分等の情報を得ることは廃炉作業を進める上で不可欠である。そこで光ファイバを活用したレーザー誘起ブレークダウン分光(LIBS)技術により、水中での炉内構造材と核燃料物質との識別についてその可能性を調べた。その結果、放射線環境下での光ファイバの透過波長帯域(700
900nm)において、スペクトル干渉が見られず、U, Zr, Fe等の元素スペクトルが容易に判別、観測可能な発光線が存在することが確かめられた。また、重量比と発光強度比の関係においては優れた直線性が確認できた。これらの結果は、構造材と核燃料物質の識別にLIBSが適用可能であることを示すとともに、定量分析の可能性を示唆するものである。
大場 弘則; 佐伯 盛久; 若井田 育夫; Thornton, B.*; 作花 哲夫*
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原子力分野におけるレーザー遠隔分光分析技術の適用に関する招待講演としての発表である。原子力分野における過酷環境下での分析に関する問題点の提起と、その解決手段としてのレーザー誘起ブレークダウン分光(LIBS)法の原理、適用例について説明し、東京電力福島第一原子力発電所廃止措置に向けた燃料デブリ取り出しのための炉内調査に関する技術開発として、耐放射線性光ファイバを活用したLIBS分析技術開発の現状を紹介する。福島事故炉内の放射線環境(10kGy/h)で累積線量2MGyの条件下では光ファイバの透過性能が730nmから870nmの波長領域で劣化しないこと、本波長領域においてU, Zr, Feを独立して観測できるスペクトルが存在すること、Zr混入U酸化物試料においてZr存在量を変化させた試料では、Zrの発光強度が混入量に応じて線形的に変化し、定量性もあることを確認した。今後の展望についても述べる。
