2017 Fiscal Year Annual Research Report
Cold examination of highly efficient laser isotope separation of radioactive cesium by an atomic method in thermal equilibrium
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16K14538
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
松岡 雷士 広島大学, 工学研究科, 助教 (50455276)
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2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 原子・分子物理 / 原子力エネルギー / 半導体レーザー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
放射性セシウムの同位体分離処理の実現を目指し、熱平衡状態で利用可能な高効率レーザー同位体分離の新手法に関して、理論・実験の両面から研究を行った。最終年度は安定セシウムの光誘起ドリフト実験に必要となる分離用レーザー光源の開発、及び、ドリフト駆動に適した原子間衝突頻度を直接計測するための手法の開発に関して主要な成果を得た。
前者のレーザー光源開発に関してはDFBレーザーを光源として利用し、Dichroic Atomic Vapor Spectroscopy (DAVS) によって得られるシグナルを用いて波長を安定化するシステムを開発した。DAVSでは磁石とセルの配置を工夫することで 2 GHzにわたって連続的なエラーシグナルを得られる条件を特定し、高速フィードバックで広域スキャンの可能な絶対波長リファレンスによる波長安定化システムを構築し、光誘起ドリフト実験に最適なレーザー光源の製作に成功した。
後者の原子間衝突頻度計測法の開発に関しては、アルゴン原子をモデル系として速度交換衝突が支配的となる圧力領域における飽和吸収スペクトルを数値計算によって解析し、光誘起ドリフトが発生し得る条件と飽和吸収スペクトルとの関連性について明らかにした。
研究期間全体では上記の成果に加え、セシウム・ルビジウム原子と希ガスとの衝突に関連する原子間ポテンシャルの高精度計算、及び、光誘起ドリフトを利用した放射性セシウム分離スキームの成立性の理論的検証について主な成果を得た。理論研究については想定を超える成果を得たが、実験については独自装置における光誘起ドリフトの観測に至ることが出来なかった。主な理由はドリフト実験を行うためのガラス管へのセシウム原子の導入技術の製作が難航しているためである。現在はセシウム原子導入部の小型化・蒸気源の変更等の改良を続けており、今後も実験を継続する。
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