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PNC TN1440 96-016, 158 Pages, 1996/10
1.総括報告(1)研究開発成果に関する総括副理事長須田忠義(2)核不拡散と国際協力副理事長植松邦彦2.各部報告(1)「もんじゅ」ナトリウム漏えい事故の反省と教訓高速増殖炉もんじゅ建設所所長菊池三郎(2)高レベル放射性廃液ガラス固化技術の開発環境技術開発推進本部副本部長鶴巻宏一
佐藤 宗一; 渡辺 恒介*; 黒沢 明; 久野 祐輔; 横山 友*
PNC TY8605 95-001, 37 Pages, 1995/06
含酸素置換基を有するカルボン酸のウラニル錯体及び無機のウラニル錯体(以下ウラニル錯体)の粉末に、これらのウラニル錯体により吸収される波長の可視レーザー光と、ウランの着目する同位体に選択的に吸収される赤外レーザー光とを同時に照射し、同位体に対して選択的な蛍光の発生、あるいは選択的な光化学反応を行わせる目的で試験を実施した。このうち蛍光の測定(同位体分析への適用)については、ウラニルの無機錯体(硝酸塩)を調製し使用した。はじめに、予備試験として、低温状態での赤外吸収スペクトルを観察したが、対象としたピークが同位体シフトの波数と比較してブロードであったため、完全な同位体毎の吸収ピークの分離はできなかった。したがって、蛍光測定においては、100%の弁別が求められているため、原理的に不可能であることが分かった。一方、有機化合物を用いた光還元試験(同位体分離への適用)では、3種類のウラニル錯体(ヒドロキシ酢酸ウラニル、エトキシ酢酸ウラニル及びフェノキシ酢酸ウラニル)を合成し、それぞれの赤外及び可視吸収波長の測定を行った。赤外光の吸収ピークは無機錯体の場合と同様にブロードではあったが、蛍光分析とは異なり100%の吸収ピークの分離は必要としていないため継続して試験を実施した。次に、その内のエトキシ酢酸ウラニル錯体に注目して赤外レーザー光(CO2 レーザー)と可視レーザー光(YAG励起-色素レーザー(OPO))により極低温下で同時照射を行いウラニル試料の光還元を行った。ウラニル錯体の光還元後、還元反応生成物および未反応成分を分離し、ウランの同位体比の測定を行った結果、未還元物と還元物のウランの同位体比には有意な差が生じることが分かった。
藤井 寛一*; 北谷 文人; 高橋 武士*
PNC TY8613 95-001, 48 Pages, 1995/03
レーザを用いて、種々の元素の同位体分離を行うためには、同位体分離用にカスタマイズされたレーザを開発することが必要である。現在のレーザを用いた同位体分離に用いられるレーザは、CO2レーザおよび、YAGレーザまたはエキシマレーザ励起の色素レーザである。これらのレーザでは、光子当たりのエネルギーが低いために効率のよい同位体分離を行うことがしづらい。これは、レーザを用いた同位体分離においては、最終段階では、目的同位体に解離、イオン化、運動量変化などの物理化学的変化を生じさせることによって目的同位体を分離回収する技術であるために、これらような変化を容易に生じさせるためには、エネルギーの大きな光子の利用が必須となる。これから、高効率で高出力の短波長レーザの開発は、レーザを用いた同位体分離にとって非常に重要な項目となる。また、高効率に光子を用いるためには、発生したレーザ光の質が重要となる。ビームの質(スペクトル幅、横モード、広がり角など)が悪ければ、レーザ光は、効率よく利用することができない。このために、種々の同位体分離に必要な波長を高効率で発生できる可能性のある短波長レーザとして、金属蒸気を用いた短波長レーザの開発と発生したレーザビームの高品質化について茨城大学と動燃で共同に研究を行った結果について報告する。金属蒸気レーザとしては、高繰り返しの可視光を、単純な構造のレーザ管で発生できる金属ハロゲン化物を用いたレーザの高効率化について基礎的な研究を行った。また、レーザ光の高品位化については、回折の影響をのぞき伝播可能な、非回折光の発生について考察を行った。
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。
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。
笹尾 信之; 松本 精夫
PNC TN8410 91-091, 95 Pages, 1991/03
本報告書は核燃料技術開発の1990年度の研究開発の中で、ある程度のまとまりをみたテーマに関する論文集であり、核燃料、レーザー、材料等の広い分野にわたる研究開発が述べられている。なお各々のテーマについては、それぞれ単独の報告書が作成されているが、ここにそれらをダイジェスト版的にまとめたものである。
長谷川 信; 宮本 泰明; 田中 拓; 川越 浩; 藤原 重徳; 松田 瑛; 矢戸 弓雄
PNC TN8410 91-090, 11 Pages, 1991/03
動燃事業団は,分子レーザ法ウラン濃縮の開発を昭和63年度から理化学研究所の協力を得て進めてきた。そして100HZレーザシステムによる工学的原理実証を目的した試験装置の建設し,調整運転に入っている。この装置の開発で特に重要課題となるのは,分離に必要な16マイクロメートルレーザ光を作る100HZレーザシステムとレーザ光を利用して分離を行うプロセスシステムである。本報では,本装置の主要構成機器要素である,1)10マイクロメートルレーザ光を放射する炭酸ガスレーザシステム,2)10マイクロメートルレーザ光を16マイクロメートルに波長変換するラマンレーザステムについて,これまでのシステム開発の現状と工学実証試験装置の概要を紹介した。
