Advancing Isotope Analysis through Laser Filamentation for Supersonic Flow Control

• Project/Area Number: 24K01401
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 31010:Nuclear engineering-related
• Research Institution: Shibaura Institute of Technology
• Principal Investigator: 桑原 彬 芝浦工業大学, 工学部, 准教授 (50732418)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 富田 英生 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (20432239) ; 水嶋 祐基 静岡大学, 工学部, 助教 (30844716)
• Project Period (FY): 2024-04-01 – 2028-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥18,460,000 (Direct Cost: ¥14,200,000、Indirect Cost: ¥4,260,000); Fiscal Year 2027: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2026: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2025: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000); Fiscal Year 2024: ¥13,910,000 (Direct Cost: ¥10,700,000、Indirect Cost: ¥3,210,000)
• Keywords: 共鳴イオン化質量分析 / 同位体分析 / レーザーフィラメント / レーザーアブレーション / 超音速プラズマ

Outline of Research at the Start

原子力分野の同位体分析では、被ばくリスクを大幅に低減しながら、多元素・多核種を含む固体サンプルを直接分析できる共鳴イオン化質量分析の研究が進められている。しかし、従来のイオン銃による二酸化ウランUO2等の原子化では、U原子収率が極めて低く、微量サンプルの分析には限界があった。申請者はこれまでにナノ秒レーザーによるレーザーアブレーションの原子化を検討してきたが、高真空下での散逸、同位体識別能の劣化、イオン化スキーム外への励起が問題であった。そこで、本研究では、フェムト秒レーザーによるレーザーアブレーションとレーザーフィラメントにより、超音速プラズマ流の高度制御からRIMS諸問題の解決を目指す。