レーザー誘起ブレークダウン発光分光法によるウランスペクトルの測定; 高分解能分光スペクトル(470-670nm)
Measurement of uranium spectrum using laser induced breakdown spectroscopy; High resolution spectroscopy (470-670 nm)
赤岡 克昭; 大場 正規; 宮部 昌文; 音部 治幹; 若井田 育夫
Akaoka, Katsuaki; Oba, Masaki; Miyabe, Masabumi; Otobe, Haruyoshi; Wakaida, Ikuo
$$gamma$$線・中性子線の影響が排除できない低除染マイナーアクチノイド含有混合酸化物燃料、あるいは高い放射線場に存在する東京電力福島第一原子力発電所事故で生成された燃料デブリの分析には、迅速かつ簡便な遠隔分析手法の開発が求められている。非接触で迅速かつ直接に元素分析できるレーザー誘起ブレークダウン発光分光法(LIBS)は、これらの分析に適用可能な方法の一つとして考えられる。LIBSを用いた核燃料物質の組成・不純物分析においては、ウラン(U)やプルトニウム(Pu)等の複雑でスペクトル密度が高い核燃料物質の発光スペクトルと不純物のスペクトルとを明確に区別する必要がある。そのためには、これら核燃料物質のLIBSによる発光スペクトルを明らかにしなければならない。そこで、波長分解能が$$lambda$$/50000の高分解能Echelle型分光器を用いて、470-670nmの波長域の天然ウランの発光スペクトルを測定した。測定スペクトルに対し分光器の感度及び波長の較正を行うことにより、分析に使用可能と思われるスペクトルを同定し、LIBS用データとしてまとめた。また、エネルギー準位、振動子強度を明らかにするとともに、測定したスペクトルの波長及び振動子強度の評価値が公表されている値と矛盾なく一致することを示し、本データの信頼性を確認した。更に、新たなウランのスペクトルの同定を可能とする測定波長と絶対波長の相関及び測定振動子強度と既知の振動子強度の相関を求めた。
Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) method is an attractive technique because real-time, in-situ and remote elemental analysis is possible without any sample preparation. The LIBS technique can be applied for analyzing elemental composition of samples under severe environments such as the estimation of impurities in the next generation nuclear fuel material containing minor actinide (MA) and the detection of fuel debris in the post-accident nuclear core reactor of TEPCO Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant. For applying LIBS to the analysis of nuclear fuel materials, it is indispensable to identify the emission spectrum and its intensity on impurities intermingled within complex emission spectra of matrix elements such as uranium (U) and plutonium (Pu). In the present study, an echelle spectrometer with a resolving power of 50,000 was employed to identify spectra of natural uranium of wavelength ranging from 470 to 670 nm. The 173 atomic spectra and 119 ionic spectra can be identified. We have confirmed that the measured wavelength and oscillator strength of spectra are consistent with published values.
使用言語 : Japanese
報告書番号 : JAEA-Research 2016-005
ページ数 : 40 Pages
発行年月 : 2016/05
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キーワード : Laser Induced Breakdown Spectroscopy; Natural Uranium; Nuclear Fuel; Echelle Spectrometer; Fukushima Daiichi Nuclear Power Station Accident; 福島第一原子力発電所事故
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登録番号 : RS20160005
抄録集掲載番号 : 44001074
Accesses  (From Jun. 2, 2014)
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