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2014 年度 実績報告書

アルファ線スペクトルとLX線放射強度比を利用した革新的プルトニウム同位体分析法

研究課題

研究課題/領域番号 24360397
研究機関九州大学

研究代表者

前畑 京介  九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30190317)

研究分担者 高崎 浩司  独立行政法人日本原子力研究開発機構, その他部局等, その他 (00446444)
満田 和久  独立行政法人宇宙航空研究開発機構, その他部局等, 教授 (80183961)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2016-03-31
キーワードマイクロカロリメータ / 超伝導転移端センサー / プルトニウム同位体分析 / LX線スペクトル計測 / α線スペクトル計測
研究実績の概要

目的:プルトニウム(Pu)同位体のα崩壊生成物であるウラン(U)元素は、内部転換に伴い10keVから20keV領域で多数のLX線を放射する。このときU元素から放射される個々のLX線強度は、親核種であるPu同位体により異なる。本研究では、Pu同位体のα線スペクトルとα崩壊生成物であるU元素の個々のエネルギーのLX線放射強度比とを利用する、新しいPu同位体分析法を提案する。
研究の方法:Pu同位体試料から放射されるU元素のLX線を、多ピクセル超伝導転移端センサー(TES)型X線検出器で半値幅50eVより優れたエネルギー分解能でスペクトル計測するとともに、半導体検出器でα線スペクトル計測を行う。計測で得られたLX線放射強度比とα線スペクトルとを解析することで、従来困難であった239Puと240Puの同位体を弁別し、定量する。
本年度の研究実績:(10ピクセルTES型X線検出器システムの開発)厚さ10μmのCuのマッシュルーム形状吸収体をTESの上に電析により積層する方法の実験的に検討し、10ピクセル配置のTES型X線検出器作製の見通しを得た。
(超ウラン元素のLX線及びα線スペクトル計測)JAEA核燃料サイクル工学研究所において、 Cm、Np、Amなどの超ウラン元素のα線検出可能線源の使用が許可されている放射線管理区域へTES型X線検出器システムを移設した。前年度試作したマッシュルーム形状金吸収体が積層された4ピクセルTES型X線検出器を用いて、Cm-244線源から放射されるLX線のスペクトル計測を実施し、Cm-244のα崩壊に伴い放射されるPu LX線ピークを明確に分離できることを実証した。TES型X線検出器システムの移設作業に時間を要したため、α線スペクトル計測を実施することはできなかった。

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

厚さ10μmのCuのマッシュルーム形状吸収体をTESの上に電析により積層する方法の実験的に検討し、10ピクセル配置のTES型X線検出器作製の見通しを得た。
Cm-244線源から放射されるLX線のスペクトル計測を実施し、Cm-244のα崩壊に伴い放射されるPu LX線ピークを明確に分離できることを実証した。

今後の研究の推進方策

厚さ10μmのCuのマッシュルーム形状吸収体をTESの上に電析により積層する方法を確立する。吸収体の総面積は0.8mm2となる10ピクセル配置のTES型X線検出器の設計・試作を行う。
CmとNp線源のα線スペクトル計測とL X線スペクトル計測を実施する。計測で得られた実験結果を解析し、本研究で提案している239Puと240Puの同位体の弁別・定量法の妥当性を検討する。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (1件)

  • [雑誌論文] Peak identification of L X-ray spectra of elemental Np and U2015

    • 著者名/発表者名
      M. Maeda, K. Maehata, N. IYOMOTO, K. ISHIBASHI, K Takasaki, K. Nakamura, K. Aoki, K. Mitsuda, K Tanaka, Y. Yamanaka
    • 雑誌名

      Journal of Nuclear Science and Technology

      巻: 52 ページ: 509-513

    • DOI

      10.1080/00223131.2014.957744

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Response of a Superconducting Transition-Edge Sensor Microcalorimeter with a Mushroom-shaped Absorber to L X-rays Emitted by Transuranium Elements2015

    • 著者名/発表者名
      K. Maehata, M. Maeda, N. IYOMOTO, K. ISHIBASHI, K. Nakamura, K. Aoki, K. Takasaki, K. Mitsuda, K. Tanaka
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Electronics

      巻: E98-C ページ: 178-185

    • DOI

      10.1587/Transele.E98.C.178

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Development of a Microcalorimeter for Measurement of L X-Rays Emitted from Transuranium Elements2014

    • 著者名/発表者名
      K. Nakamura, M. Maeda, K. Maehata, N. IYOMOTO, K. ISHIBASHI, K. Takasaki, K. Mitsuda
    • 学会等名
      2014 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference with the 21st Symposium on Room--Temperature Semiconductor X--Ray and Gamma--Ray Detectors
    • 発表場所
      Washington State Convention Center, Seattle Washington, USA
    • 年月日
      2014-11-09 – 2014-11-15

URL: 

公開日: 2016-06-01  

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