| 研究課題/領域番号 |
15H02345
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| 研究機関 | 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 |
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研究代表者 |
横山 啓一 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 量子ビーム応用研究センター, リーダー (60354990)
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| 研究分担者 |
永島 圭介 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 量子ビーム応用研究センター, リーダー (60344438)
黒崎 譲 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 量子ビーム応用研究センター, 研究副主幹 (60370392)
橋本 雅史 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 量子ビーム応用研究センター, 研究職 (80354819)
矢板 毅 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 量子ビーム応用研究センター, リーダー (40370481)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | セシウム / フラーレン / 吸着エネルギー / XPS / テラヘルツ波 |
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| 研究実績の概要 |
【吸着材の理論的研究】量子化学計算によりCs-C60及びCsI-C60の吸着エネルギーを比較し、回収材候補としてフラーレンが有望であることを支持する結果を得た。これを投稿論文にまとめ発信した。同位体交換反応Cs'+CsI-->Cs'I+Csの2体衝突ポテンシャルを量子化学計算により算出し、衝突律速で反応が進むことを予想した。この結果を報告書（公刊）にまとめた。吸蔵速度に関しては、C60結晶のfcc構造のうち正三角形の面を通過する過程が律速となることが予想された。
【セシウム固定化実験】実験的にフラーレンとCs原子／CsI分子の吸着状態を調べるためにフラーレン表面にCs／CsI分子を真空蒸着しXPSでその場観察する実験の準備を開始した。この実験のために申請したKEKPFの研究課題が採択され平成28年度ビームタイムを獲得した。
【光分解スキームの検討】CsI分子のモデル分子としてLiCl分子を取り上げ、回転を考慮した振動励起に対する最適制御理論の計算プログラムを作成、予備的計算を行った。
【テラヘルツ波パルス高出力化】同位体選択的加熱に必要な集光強度を得るのが難しいことが実験により判明した。テラヘルツ波のさらなる高出力化が必要であり、発生方法を見直した結果、Cr:Forsteriteレーザーを励起源とするテラヘルツ発生法を採用することにした。当該レーザーの構築に向け準備を進めた。
【パルス列化の効率向上】誘電体多層膜による反射率の制御を目指して、0.1-0.6THzの周波数領域で機能する多層膜のデザインを行った。また、この結果を確かめるための測定系の整備を行った。
【運動量画像分光装置の高分解能化】分光用光源の励起レーザーが寿命により停止した。修復にかかる費用が手当不能なため、光カー効果を利用する回転コヒーレンス分光法に切り替えることにした。【分散制御技術の開発】CsI分子の遠心力歪みの補正に必要な分散量を計算した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
開始1年目ではあるが理論的研究で成果を発信できた。セシウム固定化実験ではセシウム吸着状態の観察方法をバッチ式の生成物分析から、より直接的な観測が可能なその場観察実験に切り替えた。その分、遅れてスタートしたが機構内連携（東海村原子力科学研究所、つくばKEKPF、播磨SPring-8）により準備は順調に進んでいる。光反応の研究ではテラヘルツ波パルス発生方法の見直しに伴い若干遅れが発生しているが、発生方法変更により2桁近い高強度化が見込まれ、これに成功すれば実証実験は飛躍的に容易になる。そのため総合的に見ておおむね順調に進んでいると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
吸着状態の研究ではXPSやXAFSを用い、蒸着後に大気に暴露することなく吸着状態を観察することにより、より信頼性のあるデータが得られる見込みである。この実験に原子力科学研究所、KEKPF、SPring-8の施設・設備を活用する。また、平成28年4月1日に行われたJAEA（一部）と放医研との移管統合により、研究代表者はJAEA木津からSPring-8内のJAEAに異動した。新しい職場はX線分析の専門家が多く、吸着状態の研究には好都合と思われる。光反応の研究では、テラヘルツ波領域の多層膜コーティング技術及び分散素子開発に関しては、木津の光学技術の専門家と協力して進める。有機結晶を用いるテラヘルツ発生技術の獲得に関しても、木津のレーザー施設で該当する波長の光が利用可能になり次第、施設供用の形で進める。
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