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山口 大美; 島崎 善広
PNC TN8410 95-077, 46 Pages, 1995/04
同位体シフトの小さい元素を同位体分離するための円偏光レーザーを使用したレーザー同位体分離法の原理実証試験を行った。この方法における同位体選択性は、奇数質量数の同位体は核スピンが0でなく、エネルギー凖位に超微細構造を生じることと円偏光の光を吸収する時の角運動量選択則に起因している。天然のパラジウムに含まれている105 Pdの同位体分離試験において頤 Pdは22%から73%に濃縮された。また二光子吸収による光電離過程に対するレーザー光強度のしきい値として約90OW/CM2の値を得た。円偏光の旋回方向の違いにより同位体選択性に差がみられ、円偏光レーザー光を使用した同位体分離法の原理が実証された。さらに高い分離係数を得るためには、分離に影響を与えるレーザー光の円偏光への変換効率や結合したレーザービームの同軸性を改善することが必要である。この同位体分離法は放射性の107 Pdの分離除去の他にストロンチウムや炭素等の同位体分離に適用できる。
石井 克典; 會沢 正則; 川上 重秋; 須藤 収; 島崎 善広
PNC TN8410 94-275, 31 Pages, 1994/07
本試験研究は分子レーザー法工学試験設備の炭酸ガスレーザーシステムの他分野への応用の可能性を調べるために、濃縮度50%の炭素13をマクロ量(1グラム程度)分離回収することを目的とする。マクロ量を回収する前段階として、炭素13の濃縮度が50%程度で、かつ大量に生成する条件を見つけるためにレーザーライン、フルエンス、セル圧力をパラメーターとしたパラメーターサーベイ試験を実施した。前回の試験では50%濃縮度の製品を得るのに十分な分離係数が得られたが、解離生成物の生成量が必要とされる値よりも三桁
四桁も少なかった。そこで今回の試験ではレーザーラインを9P(20)から9P(10)に変更し、凹面鏡の曲率半径を小さくして解離生成物の生成量の改造を試み、以下の成果を得た。1.分離係数
は最高で460であった。これを解離生成物C2 F4 中の13Cの濃縮度に換算すると83%に相当する。2.shotあたりのC2 F4 生成量の最高は6.7
10ー7g/shotであり、このときの13Cの濃縮度は2.6%であった。この条件でセルの長さを1mとし、レーザーの繰り返しを50Hzまで上げたと仮定すれば、C2 F4生成速度は1200mg/hになる。3.13Cの濃縮度が約50%でのshotあたりのC2 F4 生成量は2.910-8g/shotであった。この条件でセルの長さを1mとし、レーザーの繰り返しを50Hzまで上げたと仮定すれば、C2 F4 の生成速度は50mg/hになる。今回の試験では前回の試験に比べて、同じ濃縮度でのC2 F4 の生成量が100倍以上に向上した。しかし数時間のレーザー照射で1gの製品を生成するには、C2 F4 の生成量をなお10倍100倍ほど向上させる必要がある。
石井 克典; 會沢 正則; 山口 大美; 川上 重秋; 須藤 収; 島崎 善広
PNC TN8410 94-142, 24 Pages, 1994/04
本試験研究は分子レーザー法工学試験設備の炭酸ガスレーザーシステムの他分野への応用の可能性を調べることを目的とする。この目的を達成するために、濃縮度50%の炭素13をマクロ量(1グラム程度)分離回収することをめざした試験を行う。平成5年度はマクロ量の炭素を分離回収する前段階として、先端技術開発室の試験研究で得られた成果を参考に以下の予備試験を実施した。1.プロセス試験装置の流動特性試験(内容)ガスフローセルがマクロ量の分離回収試験に実用になるかどうかを調べた。(結果)標準状態で1リッター/分程度の流量であれば、十分実用になることがわかった。2.バッチ式のセルを用いた照射試験(内容)ガスを封じきったままのバッチ式のセルに照射を行い、セル内部の圧力とレーザーのフルエンスをパラメータとして、分離係数と解離率の変化を調べた。(結果)分離係数は50%濃縮度の製品を得るのに、十分な値が得られた。しかし、解離率は予想値よりも小さく、マクロ量の分離回収にはあと二桁の向上が必要であることがわかった。3.ガスフローセルを用いた照射試験(内容)ガスフローセルを用いた照射試験を行った。(結果)炭素13を30%まで凝縮した炭素原子が2.7mg生成した。
原口 正博; 須藤 収; 島崎 善広; 明珍 宗孝
動燃技報, (87), p.62 - 65, 1993/09
ウランは活性なきんぞくであり、実験的困難を伴うことから、特に溶融状態における物性値は不足しているのが現状であり、熱拡散率の測定例は見あたらない。今回、金属ウランの物性研究の一環として、この熱拡散率に着目しレーザーフラッシュ法を用いて初めて測定した。模擬試料として用いた溶融Al及びSnについては、従来の測定値とのよい一致を確認した。溶融ウランの熱拡散率は温度とともに増大し、最小二乗近似式で表すと次のようになる。=3.3710^-4T-0.30(1150
T1200)
中澤 修; 須藤 収; 島崎 善広
PNC TN8410 93-053, 36 Pages, 1993/03
励起レーザー光、分子物性等の条件が及ぼす赤外多光子解離(IRMPD)への影響を評価するため、Exact Stochastic Method(ESM)によるEnergy-grained master equation(BGMB)の解をシミュレートした。その結果、フルエンス依存のBGMEでは現象を旨く説明できず、吸収断面積のパラメータを実験結果より推測しなければならないこと、スペクトル的なパラメータを含まないので波長についての知見が得られないこと、励起光による高振動起状態への分布が解離光のディレイ依存性に影響すること、HF蛍光のフルエンス依存性を調べることにより、吸収断面積を推定することができること等が分かった。
中澤 修; 須藤 収; 島崎 善広
PNC TN8410 93-052, 20 Pages, 1993/03
UF/SUB6/ /SUB3の振動・回転スペクトルのシミュレーションを行い、スペクトルの回転温度依存性、吸収線形状、幅の依存性を調べた。また、吸収線幅の原因となる分子衝突拡がり、ドップラー拡がり、レーザー光によるパワー拡がりを計算し、Qブランチの形状や同位体を含むスペクトルの変化を調べた。さらに、これらの計算結果を基に相対的隔離率と分離の効率について計算した。その結果、(1)サブバンドヘッドの強度を比較することにより、回転温度のおおよその値を得ることができる。(2)考慮したスペクトル幅の拡がりは、衝突拡がりドップラー拡がりパワー拡がりであり、吸収スペクトル測定時ではドップラー拡がりが効くが、多光子解離過程を引き起こすような強い光ではパワー拡がりが優勢となる。(3)極低温において、SUP238/UF/SUB6/Rブランチと明確に分離しているSUP235/UF/SUB6/Qブランチも、レーザーパワー拡がりによってブロードなスペクトルに変化し、分離の効率が低下する。(4)スペクトルの重なりだけが分離過程となる簡単な仮定のもとでは、SUP235/UF/SUB6/Qブランチに対応する波長が最も効果的である。以上のことが分かった。
中澤 修; 須藤 収; 島崎 善広
PNC TN8410 93-051, 19 Pages, 1993/03
気相UF/SUB6はウラン同位体分離のための作業物質として興味が持たれ、赤外領域において詳しく調べられている。しかし、電子励起状態においては400nm付近の報告があるほかは、別の励起状態や光化学過程、イオン化等の報告などはほとんどない。そこで、気相UF/SUB6を紫外レーザー光による多光子イオン化によりイオン化させ、質量スペクトルを測定することとした。質量分析には飛行時間質量分析計を用い、光イオン化用レーザーにはエキシマレーザー励起色素レーザーを用いた。その結果、UF/SUB6の光イオン化ではフラグメンテーションが進み、U/SUP+やU/SUP2+が生成すること、U/SUP2+の生成には波長依存性があることなどが判明した。
石井 克典; 佐々木 紀樹; 須藤 収; 島崎 善広
PNC TN8420 93-002, 20 Pages, 1993/02
分子レーザー法応用研究の一環として,窒化物燃料開発に必要となる窒素15のレーザー同位体分離技術について調査研究を行った。オンライン情報検索システムDIALOGにより文献検索を行い,実際に文献を入手して分離プロセス,作業物質,分離係数等を調査・検討した。文献調査により以下の結果を得た。色素レーザーによる光分解反応は一般に分離係数が高く,テトラジンを作業物質に用いた例では最大10000程度であった。炭酸ガスレーザー+紫外光による2段階励起光分解反応では,作業物質にアンモニア用いた例が分離係数が最大で,分離係数は10程度であった。炭酸ガスレーザーによる多光子解離反応は比較的分離係数が低く,分離係数は4が最大であった。レーザー誘起化学反応では,窒素と酸素から一酸化窒素を合成する反応を利用した例が分離係数が最大で,分離係数は600であった。
長谷川 信; 宮本 泰明; 萩原 正義; 島崎 善広
PNC TN8410 92-287, 70 Pages, 1992/10
ラマンレーザー装置を低温化することにより,高効率で発振することは良く知られていることである。本研究では,ラマンレーザー装置を液体窒素温度に冷却した条件とブライン温度(-50度C)に冷却した条件の2ケースについて,実験による確認及び解析検討を実施した。その結果,液体窒素温度条件では,ビームの揺らぎ現象が起こり,不安定なラマン変換を発生させるとともに,マルチパスも設計条件とおりに設定できなかった。以上の現象をシミュレーション解析で推定した結果,(1)マルチパスミラー上部,下部及びマルチパスミラー開孔部付近で発生する流動の乱れが,ビームの揺らぎ原因であること(2)マルチパスミラーの温度差による不規則な変形による曲率変化とマルチパスミラー開孔部に集中する応力による歪みが原因であることが分かった。この液体窒素冷却でのそれぞれの問題点を,ブライン(-50度C)冷却温度まで高めることで解決した。また,改善された条件でラマン変換試験を実施した結果,ラマンエネルギーだけについてみれば,ブレークダウンの発生し易い液体窒素条件よりも,ブライン冷却の方が有利であった。
宮本 泰明; 谷口 隆幸; 川上 重秋; 長谷川 信; 島崎 善広
PNC TN8410 92-197, 22 Pages, 1992/07
レーザー光を利用する際に出力エネルギーを制御する方法としては、レーザー装置に投入する励起エネルギーを制御する方法が一般的である。この方法は発振器と増幅器から構成されるMOPAシステムにおいても用いられ、励起エネルギーの制御幅が十分にある場合には簡単で確実な方法であるが、制御幅が狭い場合、出力エネルギーの制御幅も同様となり問題が生ずる。分子レーザー法ウラン濃縮工学実証試験におけるレーザーシステムとして、TEA-CO/SUB2レーザーシステムを用いているが、そのスイッチ電源に全固体素子電源を用いているために媒質への放電電圧の制御幅が狭く、ウラン濃縮試験を実施する上で、レーザー出力エネルギーを濃縮試験に必要な幅で制御することが難しかった。そこで、レーザーシステムの出力エネルギー制御方法として、発振器と増幅器の放電遅延時間を制御する方法を考案し、実験的検証を実施した。その結果、発振器と増幅器の放電遅延時間を制御することによって、レーザーシステムの出力エネルギーを制御可能であることを確認した。また、この方法により出力エネルギーを制御することにより、レーザー発振中に出力調整を行った場合でも媒質に与える熱的な変動を抑えることが可能となると考えられる。
宮本 泰明; 萩原 正義; 長谷川 信; 島崎 善広
PNC TN8410 92-090, 38 Pages, 1992/04
分子レーザー法ウラン濃縮技術において,波長可変な高気圧(TEMA)炭酸ガスレーザー光をSUP235/UF/SUB6の吸収ラインのある16ミューm帯に波長変換するためには,十分に増幅されたTEA炭酸ガスレーザー光との4波混合によるラマン変換技術が必要となる。4波混合を起こすためには2つのレーザー光を時間的・空間的に完全に重ねてラマンレーザーに入射することが重要である。そこで,本報告書では2波長以上のレーザー光を空間的に結合する技術に関する原理的,数値解析的検討を行った。その結果,分子レーザー法の4波混合ラマン変換におけるレーザー光結合技術としては,プリズム方式,グレーティング方式,部分反射ミラー方式及びエタロン方式が有望であることがわかった。また,グレーティング方式においてはレーザー光を円偏光化技術の確立,及び,結合に要する距離の短縮化が必要であることがわかり,エタロン方式ではエタロン間隔の制御技術の確立が重要であることがわかった。
笹尾 信之*; 矢戸 弓雄*; 島崎 善広*; 須藤 收*; 山口 大美; 川越 浩*; 大内 和美*
PNC TN8410 88-030, 218 Pages, 1988/04
フロンティアグループ内のレーザー応用研究グループでは,レーザー技術の導入によって,核燃料サイクルの高度化をはかるため,各種の応用研究及び調査研究を行った。 研究テーマは, 1.低温型銅蒸気レーザー(CVL)高効率化の研究 2.レーザー用高速パルススイッチング電源の設計開発研究 3.再処理不溶解残渣中の白金族元素のレーザー同位体分離研究 4.CLEO法IQEC(1987)に見るレーザー応用の現状(海外出張報告) 5.再処理オフガス有用同位元素のレーザー同位体分離(基礎試験のための調査報告) 6.自由電子レーザーに関する調査研究である。 各研究テーマの要旨は,本文中に各部ごとに記した。
須藤 収; 長谷川 信; 島崎 善広; 岸本 洋一郎; 笹尾 信之; 矢戸 弓雄
92' Third Intern. Workshop on Separation Phenomena, ,
None
鈴木 美寿; 宮本 泰明; 長谷川 信; 島崎 善広
6th Atomic Point Study International Symposium, ,
グッドマン達が定式化した、一般化したNレベルの密度行列方程式を用いて、六フッ化ウラン分子(UF6)のレーザー同位体分離の初期励起過程の挙動を理論的に調べた。UF6分子のV3振動モードの非調和性により分岐した振動レベルを定式化した。また、密度行列要素の位相の干渉効果を考慮して選択励起過程を解析した。
宮本 泰明; 川上 重秋; 島崎 善広
6th Atomic Point Study International Symposium, ,
パラ水素ラマンレーザー及びTEA-CO2レーザーの100Hzでの発振特性を実験的に把握した。繰り返し数変化に対するストークス光出力を測定することにより、媒質温度の平面波ラマン利得係数に及ぼす影響を解析により求めた。
須藤 収; 山口 大美; 川上 重秋; 田代 清; 島崎 善広
6th Atomic Point Study International Symposium, ,
動燃事業団における分子レーザー法ウラン濃縮技術開発の現状についてのレビュー
