| 研究課題/領域番号 |
19H02646
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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 |
岩田 圭弘 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 福島研究開発部門 福島研究開発拠点 廃炉環境国際共同研究センター, 研究職 (20568191)
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| 研究分担者 |
宮部 昌文 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 福島研究開発部門 福島研究開発拠点 廃炉環境国際共同研究センター, 研究主幹 (20354863)
長谷川 秀一 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (90262047)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 放射性カルシウム / リュードベリ準位 / レーザー共鳴イオン化 / 同位体分離 / 偏光制御 / 同位体選択性 / クリアランスレベル / 原子・分子物理 |
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| 研究実績の概要 |
原子力発電所の解体時に発生する大量のコンクリート廃棄物を迅速に処理する上で、主成分カルシウム（40Ca）の中性子放射化により生成する長寿命核種のカルシウム41（41Ca, 半減期約10万年）が問題となる。本研究では、クリアランスレベル100 Bq/g 以下の41Caを40Caから分離して高感度かつ簡便に分析することを目的として、①レーザー偏光制御による奇数同位体の分離及び②奇数同位体リュードベリ準位のエネルギーシフトを利用した同位体選択性向上、の2点を組み合わせたレーザー共鳴イオン化による41Ca分析手法を開発する。
2021年度は、2020年度に引き続き2段励起スキーム：422.8 nm－390 nmによりCa原子をns 1S0リュードベリ準位に共鳴励起・イオン化する光学系を用いて、主量子数n = 50-100の範囲で①互いに直交する直線偏光レーザーによる奇数同位体の分離及び②同位体シフト測定による奇数同位体リュードベリ準位のエネルギーシフト観測を行った。50s準位については、40Ca+及び43Ca+イオン信号量の比較から偶奇選択性を10-100程度と評価した。また、Ca安定同位体の同位体シフト測定値を用いてKing plotの直線からのずれにより43Caリュードベリ準位のエネルギーシフトを周波数単位で390 MHz程度と評価し、計算値と矛盾の無い結果が得られた。これらの測定データをもとに40Caに対する41Caの光学的同位体選択性は10の5乗程度と得られた。周波数スペクトルの形状から判断すると①及び②を組み合わせることで原理的に10の7乗を超える高い光学的同位体選択性が見込まれることから、イオン化領域の電場及び主量子数nを調整し電場起因の非共鳴イオン化バックグラウンドを低減することで、クリアランスレベルのコンクリート廃棄物分析への適用が期待される。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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