Development of a highly efficient isotope separation scheme for radioactive cesium utilizing light-induced drift

利用光诱导漂移开发放射性铯高效同位素分离方案

• 批准号: 21K04947
• 负责人: 松岡 雷士
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Hiroshima Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04947/
• 关键词: 原子・分子物理; 反応・分離工学; 半導体レーザー; 核変換; 飽和吸収分光

核変換の前処理として必須となる放射性セシウムの同位体分離技術を確立することにより、地層処分における漏洩リスクの回避を目指す。研究代表者のこれまでの研究において「光誘導ドリフト」を利用した分離スキームが機能する可能性が実験的に実証されている。本研究では将来的な放射能分離試験に向けたスキームの信頼性向上を目的とし、新規実験システム開発・物理的機構の解明・補助装置群の開発などを実施する。令和４年度は前年度から引き続き、セシウム原子D1線（894 nm）を励起するためのレーザーシステム開発中心とし、サブシステムとしての安定な波長標準の開発、および、レーザー光によるセシウム吸収スペクトル計測の解析に関する問題点の検証などを行った。894nmのレーザー光源としてSacher Lasertechnik社のマイクロンレーザー素子を用いたシステム開発を行った。レーザーとしての運用は可能になったものの、安定したセシウムの励起に使用するレベルには至っておらず、現在でも調整と検証を継続している。波長標準として開発した垂直共振器型面発光レーザー（VCSEL）の波長のDichroic Atomic Vapor Spectroscopy(DAVS)を用いた安定化には成功し、光誘導ドリフト実装時の高安定波長標準として使用できるレベルとなった。また、セシウム原子のレーザー吸収分光において、レーザー強度に依存して解析で求められるスペクトルが変化してしまう問題について、ゼロ点決定の精度の観点から原因を解明することが出来た。昨年度に実施した飽和吸収分光の基礎的な検証と合わせ、光路長の長いターゲットに対するレーザー吸収分光を行う際に発生しうる誤りについて系統的な整理が進んだ。

The pretreatment of nuclear conversion must be based on the establishment of isotope separation technology for radioactive materials, and the prevention of leakage in stratigraphic treatment. The possibility of realizing the function of "light induction" in the research conducted by the research representative was demonstrated. This study aims to improve the reliability of future radioactive separation experiments, and to implement new regulations for the development of physical mechanisms and auxiliary devices. In 2004, compared with the previous year, the excitation of the atomic D1 line (894 nm) was initiated, and the identification of problem points related to the development of stable wavelength standards was carried out. 894nm laser source and laser technology development The application of the new technology is possible, stable and effective, and the new technology can be adjusted and verified. Wavelength standards are used to stabilize wavelength of vertical resonator profile light emitting diodes (VCSEL) and to stabilize wavelength of Dichroic Atomic Vapor Spectroscopy(DAVS). The analysis of the dependence of the absorption spectrum on the intensity of the atomic absorption spectrum reveals the reasons for the change in the accuracy of the point determination. Last year, the basic detection and combination of saturated absorption spectroscopy, the length of the optical path, and the error detection system of absorption spectroscopy were implemented.

项目成果

セシウム原子の光誘導ドリフトの観測：高効率同位体分離実現への第一歩

铯原子光致漂移的观察：实现高效同位素分离的第一步

• 发表时间: 2022
• 作者: Yuhei Fukui;Tomohiro Endo;Akio Yamamoto;Shuhei Maruyama;松岡 雷士
• 通讯作者: 松岡 雷士

原子物理学から派生した二つの応用研究 ～放射性廃棄物分離と経路探索アルゴリズム～

源自核物理的两项应用研究——放射性废物分离与路径搜索算法——

• 发表时间: 2022
• 作者: Ting Zhang;Koji Morita;Xiaoxing Liu;Wei Liu;Kenji Kamiyama;松岡 雷士
• 通讯作者: 松岡 雷士