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青山 卓史; 伊藤 主税; 岡崎 幸基*; 原野 英樹*; 渡辺 賢一*; 井口 哲夫*
日本機械学会論文集,B, 75(751), p.468 - 470, 2009/03
高速炉におけるNa漏えいの検出感度向上を目的として、レーザ共鳴イオン化質量分析法(RIMS)を用いたNa漏えい検知技術を開発している。この手法は、1次冷却材に含まれる放射化Naを安定同位体と区別して検出できる特長を有する。RIMSを適用したNa検出プロセスについて有力な手法を選択し、Na検出システムの基本構成を検討した。また、NaエアロゾルをRIMSで検出する際に基礎プロセスとなるNaエアロゾルの単原子化及びNa原子のレーザ共鳴イオン化について、基礎データを取得し、上記Na検出システムの設計に反映した。
青山 卓史; 伊藤 主税; 岡崎 幸基; 原野 英樹; 渡辺 賢一*; 井口 哲夫*
Journal of Nuclear Science and Technology, 45(Suppl.6), p.43 - 50, 2008/09
被引用回数：2 パーセンタイル：16.99(Nuclear Science & Technology)高速炉のナトリウム漏えい検出に対する感度向上を目的として、レーザ共鳴イオン化質量分析法(RIMS)を用いたナトリウム漏えい検知技術の開発を行っている。この開発では、RIMSを適用したナトリウム漏えい検知試験装置を製作し、放射化ナトリウムを用いた試験により検出性能を評価することを計画している。本論文では、開発計画を述べるとともに、文献調査及び基礎試験で取得したデータに基づき、RIMSによるナトリウム漏えい検知プロセスについて検討した結果をまとめる。検討の結果、各プロセスにおける有望な手法として、エアロダイナミックレンズを用いたエアロゾル採取手法,レーザアブレーションによる原子化手法,波長244nm近傍のレーザによる1段階共鳴励起とパルス電場イオン化を組合せたイオン化手法等を抽出した。
岡崎 幸基; 青山 卓史; 伊藤 主税; 原野 英樹; 渡辺 賢一*; 井口 哲夫*
no journal, ,
漏えいナトリウムに対する検出感度の向上を目的として、レーザ共鳴イオン化質量分析法(RIMS)を用いたナトリウム漏えい検知技術の開発を行っている。この開発では、ナトリウムエアロゾル検出用のRIMS装置を試作し、放射化ナトリウムを用いた試験により検出性能を評価することを計画している。今回の発表では、試験装置の製作に先立ち、ナトリウムの分析評価にかかわるデータベースを整備し、RIMSによるナトリウム漏えい検知のプロセスについて検討した結果を報告する。検討の結果、各プロセスにおける有望な手法として、エアロダイナミックレンズを適用したサンプリング手法,レーザアブレーションによる原子化手法,波長244nm近傍のレーザによる1段階励起とパルス電場イオン化を組合せた電離手法等を抽出した。今後、本検討結果に基づき、試験装置の設計,製作を進めていく予定である。
岡崎 幸基; 青山 卓史; 伊藤 主税; 原野 英樹; 渡辺 賢一*; 井口 哲夫*
no journal, ,
高速炉のナトリウム漏えい検出に対する感度向上を目的として、レーザ共鳴イオン化質量分析法(RIMS)を用いたナトリウム漏えい検知技術の開発を行っている。この開発では、RIMSを適用したナトリウム漏えい検知試験装置を製作し、放射化ナトリウムを用いた試験により検出性能を評価することを計画している。本発表では、開発計画を述べるとともに、RIMSによるナトリウム漏えい検知プロセスについて検討した結果をまとめる。検討の結果、各プロセスにおける有望な手法として、エアロダイナミックレンズを用いたエアロゾル採取手法、レーザアブレーションによる原子化手法、波長244nm近傍のレーザによる1段階共鳴励起とパルス電場イオン化を組合せたイオン化手法等を抽出した。
岡崎 幸基; 青山 卓史; 伊藤 主税; 原野 英樹; 渡辺 賢一*; 井口 哲夫*
no journal, ,
漏えいナトリウムに対する検出感度の向上を目的として、レーザ共鳴イオン化質量分析法(RIMS)を用いたナトリウム漏えい検知技術の開発を行っている。この開発では、ナトリウムエアロゾル検出用のRIMSシステムを試作し、放射化ナトリウムを用いた試験により検出性能を評価することを計画している。今回の発表では、試験システムの概念設計を行い、その性能を予測した結果を報告する。ナトリウムの原子化・イオン化部、及び、エアロダイナミックレンズ等について検討を行い、ナトリウム同位体の個数密度の移行挙動を推定した結果、システムの構築について見通しを得ることができた。今後、試験システムの設計・製作を進めていく。
渡辺 賢一*; 井口 哲夫*; 岡崎 幸基; 伊藤 主税; 原野 英樹; 青山 卓史
no journal, ,
漏えいナトリウムに対する検出感度の向上を目的として、レーザ共鳴イオン化質量分析法(RIMS)を用いたナトリウム漏えい検知技術の開発を行っている。この開発では、ナトリウムエアロゾル検出用のRIMSシステムを試作し、放射化ナトリウムを用いた試験により検出性能を評価することを計画している。今回の発表では、ナトリウムの高感度分析を目的とした基礎技術開発として、基礎過程となる蒸気化法及び共鳴イオン化スキームに関する基礎データの取得を通して詳細検討を行った結果を報告する。レーザアブレーションによる蒸気化特性を評価した結果、速度分布は3000Kのマックスボルツマン則に従い、拡散方向分布はcos
(n=20)に従うことが示された。イオン化スキームについては、(2+1)光子イオン化スキーム及び1光子励起+パルス電場イオン化スキームに関する基礎データを取得し評価した結果、効率の観点から光子励起+パルス電場イオン化スキームが有力なことがわかった。今後、上記のデータに基づき試験システムの設計を進めていく。
青山 卓史; 岡崎 幸基*; 伊藤 主税; 井口 哲夫*; 渡辺 賢一*; 竹川 暢之*; 近藤 豊*
no journal, ,
平成17年度から平成21年度までの5か年計画で実施している文部科学省公募研究「レーザを用いた超高感度分析技術による高速炉のプラント安全性向上に関する研究」の平成19年度の成果を3件のシリーズ発表にて報告する。本研究は、レーザ共鳴イオン化質量分析法を用いた高感度なナトリウム漏えい検知技術を開発するものであり、平成19年度は、微量ナトリウム分析装置を設計・製作し、ナトリウム検出性能を予測するとともに、
Naを対象としたエアロゾル検出試験により分析装置の基本性能を確認した。本発表では、シリーズ発表の総括として、当該研究の全体計画と進捗概況を報告する。
岡崎 幸基*; 青山 卓史; 伊藤 主税; 渡辺 賢一*; 竹川 暢之*
no journal, ,
平成17年度から平成21年度までの5か年計画で実施している文部科学省公募研究「レーザを用いた超高感度分析技術による高速炉のプラント安全性向上に関する研究」の平成19年度の成果にかかわるシリーズ発表(全3報)の第2報として、微量ナトリウム分析装置の設計・製作及び検出性能の予測について報告する。本研究では、エアロダイナミックレンズを介して極微量のナトリウムエアロゾルを分析用チャンバに導入し、集積板の表面に捕集する。その後、レーザアブレーションによりエアロゾルを単原子化して、レーザ共鳴イオン化により飛行時間型質量分析計でナトリウム同位体を検出する。試験用の微量ナトリウム分析装置を設計・製作し、この装置によるナトリウム同位体の検出個数を予測した結果、本研究の目標である1ppbの
Naを約1個/回で検出できる見通しを得た。
伊藤 主税; 岡崎 幸基*; 青山 卓史
no journal, ,
平成17年度から平成21年度までの5か年計画で実施している文部科学省公募研究「レーザを用いた超高感度分析技術による高速炉のプラント安全性向上に関する研究」の平成19年度の成果にかかわるシリーズ発表(全3報)の第3報として、設計・製作した分析装置によるナトリウムエアロゾル分析試験の結果を報告する。本研究では、まず、ナトリウムエアロゾル供給装置の性能を評価し、試験に必要な10
10
g/cc(100ppt1ppmに相当)の極低濃度のナトリウムエアロゾルが生成できることを示した。この装置で発生させた100ppbのナトリウムエアロゾルを分析装置に供給し、エアロゾル集積時間とNaイオン信号強度との相関を評価した結果、現行検出器の検出感度に相当する100ppbのナトリウムエアロゾルを30秒で検出できる性能を有することを確認した。
青山 卓史; 伊藤 主税; 荒木 義雄; 内藤 裕之; 岡崎 幸基*; 原野 英樹*; 渡辺 賢一*; 井口 哲夫*; 竹川 暢之*; 近藤 豊*
no journal, ,
高速炉プラントの安全性向上のため、レーザ共鳴イオン化質量分析法を用いたナトリウム漏えい検知技術の開発を進めている。昨年度までに検出プロセスにかかわる基礎試験を終え、その結果に基づき微量Na分析装置を設計・製作した。今年度は、集積板への付着率評価試験と製作した微量Na分析装置による安定同位体検出試験を行った。付着率評価試験では、集積板候補材の比較により集積板の材料として選んだTi多孔質体へのNa付着量を分析し、エアロゾルの集積板への付着率は20%との結果を得た。また、付着には凹凸形状が寄与することを確認した。安定同位体検出試験では、1波長のレーザのみを使うイオン化機構を用いて、製作した装置でエアロゾルを検出できることを確認した後、高感度化が期待される電場を使うイオン化機構を用いてエアロゾルを検出し、感度が約8倍に向上したことを確認した。さらに極短パルス電源を用いるシステムへ改造し、S/N比を5倍改善した。今後、検出方法の最適化を図り、Naを用いて微量濃度のエアロゾルを検出し、来年度にはNaの検出性能を評価する。本研究により、高速炉プラントの安全性を向上させ、高速増殖炉サイクルの実現に寄与する。
青山 卓史; 岡崎 幸基*; 伊藤 主税; 原野 英樹; 渡辺 賢一*; 井口 哲夫*
no journal, ,
高速炉プラントの安全性向上のため、レーザ共鳴イオン化質量分析法(RIMS)による高感度ナトリウム漏えい検知技術の開発を進めている。現行の検出器が天然ナトリウムを検出するのに対し、本研究では放射化ナトリウムを検出することで海塩粒子の影響を抑え、現行検出器より23桁感度を高めて、0.11ppbの漏えいナトリウムを検出できることを目標とする。これまでにナトリウムの検出プロセスのシステム構成を検討し、ナトリウムの個数密度の移行率を概略計算することでシステムの性能を予測し、目標とする1ppbの濃度のナトリウムエアロゾルを検出可能な見通しを得た。さらに、RIMSで検出する際の基礎プロセスであるエアロゾルの原子化及びレーザ共鳴イオン化の基礎試験を行い、エアロゾル集積板の候補材を検討した。これらの基礎データからナトリウム検出システムの設計・製作を行った。製作した装置による天然ナトリウムを用いた試験の結果、現行検出器の感度と同じ100ppbのナトリウムエアロゾルを約30秒で検出できた。
青山 卓史; 伊藤 主税; 荒木 義雄; 内藤 裕之; 岩田 圭弘; 岡崎 幸基*; 原野 英樹*; 渡辺 賢一*; 井口 哲夫*; 竹川 暢之*; et al.
no journal, ,
高速炉プラントの安全性向上のため、レーザ共鳴イオン化質量分析法を用いたナトリウム漏えい検知技術の開発を進めている。これまでに微量Na分析装置を製作し、それを用いたエアロゾル捕集効率の評価,検出感度の評価を実施してきた。Naを用いた試験では、高感度化が可能な1光子励起+電場イオン化機構を採用するなどイオン信号増加を図り、集積時間180秒で濃度42pptのNaエアロゾルの検出に成功した。Naの検出下限値を評価した結果、2.7pptとの結果が得られ、目標値1ppbに対して約400倍高感度であることを確認した。一方、集積板に付着したNaの計測に寄与する割合が低いため、集積板からの放出率を向上させる必要があることがわかった。今後は、Na検出試験によりその検出性能を評価し、本研究を総括する予定である。
岡崎 幸基*; 内藤 晋*; 中山 邦彦*; 牧野 俊一郎*; 重山 武蔵*; 桑子 彰*; 泉 幹雄*; 伊藤 潤*; 岡田 久*; 武藤 啓太郎
no journal, ,
高速増殖炉(FBR)においては、微小なNa漏えいを確実に検知することが安全上、重要である。冷却配管から漏えいしたNaは雰囲気中の酸素等と反応してNaエアロゾルを形成する。もんじゅの2次冷却系では、冷却配管の周辺の空気を吸引して放射線イオン化式検出器(RID)へ導入し、RIDがエアロゾルを検出した場合は、エアロゾルの化学分析と現場の目視確認により、Na漏えいを判断する運用が行われている。ただし、RIDは信号強度が温度に強く依存し、また、煙,揮発性物質等のNaを含まないエアロゾルも検出するため、誤警報防止の観点から改良が求められている。このため、動流体イオン検出器(MID)とレーザリーク検出器(LLD)の開発を進めている。MIDは信号強度の温度依存性を低減可能であり、LLDはレーザ誘起ブレークダウン分析法によりエアロゾル中のNa原子を検出できる。実プラント環境下での性能を検証するため、もんじゅの2次冷却系にMID及びLLDを設置してフィールド試験を実施した。この試験では、実際のサンプリングラインを用いて2次冷却系配管の周辺の空気をMID及びLLDで測定するとともに、上記雰囲気中の海塩(NaCl)由来のNa濃度をイオンクロマトグラフィー法で測定した。本試験の結果、MIDとLLDのバックグラウンド信号は低く安定していること、さらに、雰囲気中の海塩由来のNa濃度は、微小漏えい時のNa濃度に比べて3桁低いことが確認され、適用性に十分な見通しが得られた。
青山 卓史; 伊藤 主税; 内藤 裕之; 岩田 圭弘; 原野 英樹*; 岡崎 幸基*; 荒木 義雄*; 渡辺 賢一*; 井口 哲夫*; 竹川 暢之*; et al.
no journal, ,
平成17年度から平成21年度まで実施した文部科学省原子力システム研究開発事業(公募研究)「レーザを用いた超高感度分析技術による高速炉のプラント安全性向上に関する研究」の成果を報告する。本研究は、レーザ共鳴イオン化質量分析法(RIMS)を用いたNa漏えい検知技術を開発するものであり、エアロゾル分析技術とRIMSを組合せたナトリウム漏えい検知用RIMS装置を設計・製作した。Naエアロゾルを発生させてその検出性能を評価し、目標感度より3桁高感度である検出下限値0.1pptを達成した。レーザ励起ブレークダウン分光法でNa信号の変化が検出された後、RIMSでその信号推移を監視することで、より早期のプラント対応が可能となり、高速炉プラントの安全性確保に対する有効性が確認できた。
