ニュートリノ観測による使用済み核燃料モニタリングシステムの開発

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本研究の目的は、原子炉稼働によって発生する使用済み核燃料から発生したニュートリノを観測することで、使用済み核燃料取り出し直後における235Uと239Pu量を同定する「使用済み核燃料ニュートリノモニター」の実現化について検討することである。原子炉稼働後に取り出された使用済み燃料中にある、ニュートリノを発生する核種として144Ceと106Ruがある。まずこの核種から発生するニュートリノフラックスの計算を行なった。これらの核種は235Uと239Puの核分裂によって発生するため、原子炉稼働中の両核種の核分裂量を求める必要がある。これについて、原子炉稼働時の熱出力や核分裂反応数をシミュレーション可能なソフトであるSCALEを用いて求め、そこから144Ceと106Ru量を計算し、さらに半減期に応じた崩壊率を考慮して使用済み燃料取り出し後の144Ceと106Ruの崩壊数を求め、ニュートリノフラックスの計算を行った。またこれと並行して、波形弁別能を有する6Li入り液体シンチレータの開発に取り組んだ。6Liは高価であるため、天然存在比のLiを含んだリチウム化合物LiClを用い、液体シンチレータへの合成方法について検討した。LiClは水溶性であり、有機物である液体シンチレータに界面活性剤を通して合成する必要があるため、透明に合成可能な配分比の検討を行なった。また、波形弁別能を付与するため、シンチレーションカクテルUltima Gold-Fを液体シンチレータに加え、Li濃度を変えながら任意の濃度における液体シンチレータの発光量や波形弁別能といった性能評価に取り組んだ。現在も開発を進行しており、8L容器を作成してこの体積における波形弁別能の評価を行っている。