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高精度レーザー分光法を用いた長寿命核分裂生成物の高精度寿命測定

研究課題

研究課題/領域番号 20H00365
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 中区分31:原子力工学、地球資源工学、エネルギー学およびその関連分野
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

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)

研究分担者 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)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
46,800千円 (直接経費: 36,000千円、間接経費: 10,800千円)
2023年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2022年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2021年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2020年度: 32,760千円 (直接経費: 25,200千円、間接経費: 7,560千円)
キーワードレーザー分光 / LLFP / 核データ
研究開始時の研究の概要

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。

研究成果の概要

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中性子-核反応断面積が近年精力的に取得されている。一方、長寿命核分裂生成物の半減期については、極めて重要な核データであるにも拘らず、測定例は古くて少ない。Zr-93をはじめとする長寿命核分裂生成物の半減期を新たな手法で再測定することで、核データの信頼性を高めることを本研究の目的とした。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方法でZr-93を生成した。また、半減期の決定に必要なパラメータである原子数の決定のために、Zr同位体コリニアレーザー分光の開発を進めた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で対象とする使用済燃料・高レベル放射性廃棄物中の長寿命核分裂生成物は、その分離分析・核変換などにおいて重要な物質であり、その半減期の精査は長期間の核廃棄物リスクの見積もりにとって大きな意味を持つ。また、Zr同位体のレーザー分光はこれまで限られた範囲でのみ遂行されており、本研究で開発した方法により不安定核のオンラインビーム実験による希少Zr同位体の構造研究にアプローチすることで不安定核構造研究への適用も期待できるため、学術的にも意義深いものである。

報告書

(6件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 審査結果の所見   実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] Texas A&M Univeristy(米国)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] TRIUMF(カナダ)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] Offline development for collinear laser spectroscopy at the SLOWRI facility2023

    • 著者名/発表者名
      Tajima M.、Takamine A.、Iimura H.、Wada M.、Kimura S.、Niwase T.、Schury P.、Schuessler H.A.、Lassen J.、Ueno H.
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms

      巻: 541 ページ: 272-274

    • DOI

      10.1016/j.nimb.2023.05.031

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Offline ion source for laser spectroscopy of RI at the SLOWRI2021

    • 著者名/発表者名
      Tajima M.、Takamine A.、Wada M.、Ueno H.
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms

      巻: 486 ページ: 48-54

    • DOI

      10.1016/j.nimb.2020.10.013

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Recent Progress of the Laser Spectroscopy Activities for the Study of Exotic Nuclei2023

    • 著者名/発表者名
      A. Takamine
    • 学会等名
      International Conference on HYPERFINE 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Offline development for collinear laser spectroscopy at the SLOWRI facility2022

    • 著者名/発表者名
      M. Tajima, A. Takamine, H. Iimura, M. Wada, K. Sota, T. Niwase, P. Schury, H. A. Schuessler, J. Lassen, and H. Ueno
    • 学会等名
      The 19th International Conference on Electromagnetic Isotope Separators and Related Topics (EMIS)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 不安定原子核の同位体シフト測定に向けた開発2021

    • 著者名/発表者名
      田島美典、高峰愛子、飯村秀紀
    • 学会等名
      第17回AMO討論会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Isotope shift measurement project at the SLOWRI facility2021

    • 著者名/発表者名
      高峰愛子
    • 学会等名
      東北大学 ELPH 研究会「電子散乱による原子核研究 ー陽子半径、不安定核の電荷密度分布を中心にー」
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] コリニアレーザー分光による四重極変形度測定を通した原子核構造研究に向けた開発II2021

    • 著者名/発表者名
      田島美典
    • 学会等名
      日本物理学会第76回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2025-01-30  

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