レーザーウラン濃縮用原子データベースの研究開発

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レーザーウラン濃縮における多段階励起・電離過程を最適化するため、原子の分光学データの取得、励起電離のダイナミクス、レーザービームの伝播特性、イオン原子間衝突過程について研究を行った。1)レーザー誘起蛍光法、飽和分光法、ACシュタルク法、ラビフリッピング法等の手法を用いて励起・電離準位の吸収スペクトル、同位体シフト、超微細構造定数、吸収断面積、準位寿命等を測定し、分光学的基礎データを蓄積した。2)多段階励起・電離のダイナミクスをシミュレーションできる計算コードを開発し、これを用いて標的同位体( ^<235>U)の励起・電離特性を解析し、効率よく ^<235>Uを電離するためのレーザー照射条件に対する見通しを得た。3) ^<235>Uの場合のように、基底状態と準安定状態の両者から共通の励起状態へ励起するΛ型励起において、2重共鳴条件が成立すると励起効率が減少する現象を実験により観測し、解析による結果とよく一致することを確かめた。Λ型励起において効率よい励起を実現するためには共鳴周波数からの離調が重要であることを指摘した。4) ^<235>Uのように調微細構過を有する標的同位体に対しては、レーザー光の周波数をパルス幅内で掃引し、高速断熱通過を利用して励起する方式が有効であり、周波数掃引幅や掃引速度、入射レーザー光強度と分布反転率の関係を実験および数値解析両面より研究し、分布反転に対するレーザー光の条件に対する見通しを得た。5)原子蒸気中でのレーザー光の伝播と光反応を同時に取り扱える計算コードを開発し、標的同位体および非標的同位体のと相互作用がレーザー光の伝播特性に及ぼす効果を解析した。6)レーザー光により選択的に電離された標的同位体イオンを回収する際の中性原子との電荷交換衝突断面積を高精度で測定しうる技術を開発し、電荷交換衝突断面積の衝突速度依存性を測定し、これに伴う濃縮比の低下について解析した。