| 研究課題/領域番号 |
20H00365
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| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 |
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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)
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| 研究分担者 |
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) [辞退]
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)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | レーザー分光 / LLFP / 核データ |
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| 研究実績の概要 |
原子力発電所などで発生する使用済み核燃料中の長寿命核分裂生成物(LLFP)をいかに処分するかは世界的な最重要課題の1 つとなっ ている。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。本研究では、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あるコリニアレーザー分光法で測定し、同重体による誤差を排除する。
まずは、Zr-93を測定対象核とし、その長寿命不安定核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とを目標とし、理研のAVFサイクロトロンで15MeV/uに加速したdビームをBeターゲットに照射し発生させる中性子をNb-93ター ゲットに照射することで起こる(n,p)反応から、Zr-93を含む試料を製作するビームタイムを行った。照射後にサンプルのγ線計測を実施し、最も多い生成量であるNb-92mの生成量を測定した。
並行して、去年に引き続きコリニアレーザー分光装置の開発を進めている。真空中でレーザーアブレーションにより生成したZr一価イオンビームに対し、アブレーションレーザーに同期して短時間のみイオンの発光を測定する手法で、Zr一価イオン基底状態から第一励起状態への357nmに共鳴する遷移を測定した。核スピンが0の安定同位体である質量数が90, 92, 94, 96の偶々核に対する分光スペクトルの観測に加え、核スピンが5/2の質量数91の安定同位体では超微細構造の観測に成功した。また、更なる検出効率の改善を目指し、楕円ミラーを用いた集光系の導入およびそのテストを進めている。
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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
Zr-93生成照射ビームタイムを終え、そのγ線計測を遂行した。見積よりも少ないNb-92mの生成量であることを見出し、論文にまとめる準備を進めている。
コリニアレーザー分光装置に関しては、コインシデンス法による観測も試したが、スペクトル取得にはまだ至っていない。しかし、アブレーションレーザーとの同期スペクトル取得から、天然Zr同位体全てに対しコリニアレーザー分光スペクトルの観測に至った。
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| 今後の研究の推進方策 |
サンプル生成ビームタイムは下半期に行われたため、Nb-92mの放射能が減るまで半年以上、すなわち来年度まで待つ必要がある。その後、再度サンプルをγ線計測することによりNb-92m以外の放射性同位体も同定する。さらに、溶解してイオン交換法でZrを化学分離し、試料のβ線を液体シンチレータで測定してZr-93の生成量を把握し、予想収量と比較する。
現在レーザーアブレーションでZrイ オンを生成しているが、放電型イオン源の改造を行いZrを効率的にかつ安定に生成できるようにし、微量の塩化ジルコニウムから得られるZrイ オンビーム量を測定する。また、Baイオンビームを利用して、ビーム量と共鳴ピークの大きさを精査する。更に、Zrイオンのどの遷移をレーザーで励起するかによって測定感度や同位体シフトが大きく異なるので、多数の遷移を実際にレーザー励起して、測定感度が高く、かつ同位体シ フトが大きな遷移を選定する。測定結果からZrイオン光学転移の電子因子を決定する。
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