2019 Fiscal Year Annual Research Report
Laser control of collision relaxation of excited atoms for highly efficient isotope separation of radioactive cesium
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17H04978
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| Research Institution | Hiroshima Institute of Technology |
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Principal Investigator |
松岡 雷士 広島工業大学, 工学部, 准教授 (50455276)
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2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 原子・分子物理 / 反応・分離工学 / 半導体レーザー / 核変換 / プラズマ計測 / 数理物理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
光誘導ドリフト現象を利用した放射性セシウムの高効率レーザー同位体分離法について、前年度に開発した装置・手法を改良してドリフト速度を最適化するための条件の探索を行った。
ドリフト速度を定量計測する手法として、ドリフト中のセシウムの発光分布を撮像し、発光強度の減衰距離から相対的なドリフト速度を決定する手法を開発した。得られるドリフト速度は拡散速度を基準とした相対的な大きさであるが、条件の最適化に関する指標としては充分に機能した。
まずドリフト速度のレーザー強度依存性を計測した。対向入射させた二本のレーザー双方について、10 mWというわずかな強度でドリフト速度が飽和する結果が得られた。次いでドリフト速度のバッファガス種・圧力依存性について5種類の希ガスを用いて計測を行った。原子の挙動が通常の拡散から光誘導ドリフトに移行する圧力は希ガスの種類によって異なり、ヘリウムでは1000 Paを超えてもドリフトが発生しない一方でキセノンでは少なくとも200 Pa近辺からドリフトが発生することが明らかになった。また1000 Paを上回る圧力ではどの希ガスにおいても発光が小さくなり、それに伴うドリフトも観測出来なかった。最後にドリフト速度のレーザー波長依存性を詳細に取得した。このためにレーザーの波長を詳細に計測する波長較正システムを作成し、レーザー波長の相対値をおおよそ10 MHzの精度で決定した。波長依存性は数値計算と同様の傾向を示したが、二本のレーザーによって同時にドリフトを誘起した手法の有効性が定量的に確認された。
全研究期間を通して光誘導ドリフトを用いた放射性セシウムのレーザー同位体分離について物理のレベルでは想定以上の肯定的な結果を得ることが出来た。今後は化学的な効率化も含めて研究を継続していく。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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