Precise life-time measurement of long-lived fission products using precision laser spectroscopy
| Project/Area Number |
20H00365
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 31:Nuclear engineering, earth resources engineering, energy engineering, and related fields
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
高峰 愛子 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 研究員 (10462699)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田島 美典 国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器科学研究センター, 特別研究員 (20821838)
飯村 秀紀 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 原子力基礎工学研究センター, 再雇用職員 (10343906)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥46,800,000 (Direct Cost: ¥36,000,000、Indirect Cost: ¥10,800,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2021: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2020: ¥32,760,000 (Direct Cost: ¥25,200,000、Indirect Cost: ¥7,560,000)
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| Keywords | レーザー分光 / LLFP / 核データ |
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| Outline of Research at the Start |
使用済み核燃料の最終的な処分で問題となる長寿命核分裂生成物の長寿命核分裂生成物の半減期は、極めて重要な核データであるにも拘らず、測定例は古い上に少ない。本研究の目的は、半減期の決定に必要なパラメータである原子数を高分解能レーザー分光法で測定し、同重体による誤差を排除する。さらに、測定対象の長寿命核分裂生成物に的を絞った核反応で試料を作製することにより、試料中に含まれる不純物核種を低減する 。これらによってZr-93をはじめとする長寿命核分裂生成物の半減期を精度良く決定し、半減期核データの信頼性を高める。
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| Outline of Annual Research Achievements |
原子力発電所などで発生する使用済み核燃料中の長寿命核分裂生成物(LLFP)をいかに処分するかは世界的な最重要課題の1 つとなっ ている。使用済み核燃料の最終的な処分で問題となる長寿命核分裂生成物の長寿命核分裂生成物の半減期は、極めて重要な核データであるにも拘らず、測定例は古い上に少ない。本研究では、半減期の決定に必要なパラメータである原子数を高分解能レーザー分光法であるコリニアレーザー分光法で測定し、同重体による誤差を排除する。
理研のAVFサイクロトロンで15MeV/uに加速したdビームをBeターゲットに照射し発生させる中性子をNb-93ター ゲットに照射することで起こる(n,p)反応から、Zr-93を含む試料を製作するビームタイムを行った。その試料のNb-92mの生成量をγ線計測から測定したが、見積よりも低いことが分かった。試料の放射線を半年以上冷ました後、再度γ線計測を行うことにより他同位体の同定および生成量を測定した。Zr-93の生成量が見積よりも低いことを懸念し、JRR-3における中性子照射によるZr-93生成の準備を並行して進めている。
コリニアレーザー分光装置においては、天然Zr同位体のコリニアレーザー分光スペクトルからZr一価イオン基底状態-第一励起状態への357nm共鳴遷移における電子因子を決定した。また、これまでのレーザーアブレーションだけでなく放電型イオン源を使ったZrイオンの生成に挑戦し、Zr一価イオンビームを得ることに成功した。但し、まだ安定に生成できているという状態ではないため、引き続き試験を行なっている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
ZrサンプルをJRR-3で生成するビームタイム取得について動き出したが、理研で行ったAVFサイクロトロンを使ったビーム照射とはエネルギーが異なるため、生成量を改めて見積もった結果、理研に持ち込むかつ使用する際の放射線許可申請が必要であることが分かった。また、液体シンチレータで計測できる部屋におけるZr-93の使用許可申請も必要であり、安全管理室と協議しながら慎重に進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
理研AVFサイクトロンで生成した試料に関しては、放射線使用許可申請とその承認を待たなければならない状況であるが、現状できるγ線計測により、どの同位体がどれだけできているかを解析し、まとめる。また、JRR-3における照射実験に向けたNbターゲットの準備などを進める。
コリニアレーザー分光装置に関しては、放電型イオン源の改造を行いZrを効率的にかつ安定に生成できるようにし、微量の塩化ジルコニウムから得られるZrイオンビーム量を定量的に決定する。また、レーザーアブレーションで生成されるイオンビームの時間幅より更に短時間幅でイオンをバンチングできるバンチャーを用意し、更なる高感度化を目指す。
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Report
(4 results)
Research Products
(5 results)
