セラミック材料を用いた高温・重照射場用蛍光体の開発研究

電離放射線場の線量測定は、原子力発電システムの安全性保持や効率的な運転に重要な要素である。特に現在開発が進められている核融合発電システムにおいては、短時間分解能での電離放射線強度の即時診断が不可欠であるが、電磁ノイズが非常に大きいために、従来の電気式線量測定システムではプラズマ物理およびプラズマ工学分野の要求を十分に満たすシステムを設計・開発するには困難がある。耐放射線性光ファイバと放射線誘起発光材料を用いた光学式線量測定システムは電磁ノイズの影響をまったく受けないことから、この問題を十分に解決できうる手段であると考えられる。耐放射線性光ファイバの放射線による劣化は近赤外領域で非常に小さいため、重照射場という環境を考慮すると近赤外発光を持つ蛍光体を利用して光学システムを構築することは非常に有効であると考えられる。ここでは近赤外発光に重点を置いて研究を行った。材料を探索した結果、エルビウム酸化物(Er_2O_3)は近赤外領域(1500〜2500mmの波長範囲)に照射誘起発光を持つということが分かった。そこで、プロトン照射場(1MeV、2.6x10_<13>p/cm2s)および核分裂炉においてEr_2O_3の照射誘起発光挙動に関する実験を行った。Er_2O_3には1500nmに明瞭な照射誘起発光のピークが存在し、そのピークはプロトン照射下では吸収線量が増大しても強度変化(劣化)が見られなかった。このように耐放射線性に優れていることから、イオン線量率測定に有用であると考えられる。一方、1600〜2500mmの発光は核分裂炉での照射下で特異な挙動を示した。いくつかの欠陥が複雑に関与しているため特異な挙動を示したのではないかと考えられる。それ故に、それらの発光は(欠陥生成量を利用した)線量モニターとして使用できる可能性があると考えられる。

電離放射線場の線量測定は、原子力発電システムの安全性保持や効率的な運転に重要な要素である。特に現在開発が進められている核融合発電システムにおいては、短時間分解能での電離放射線強度の即時診断が不可欠であるが、電磁ノイズが非常に大きいために、従来の電気式線量測定システムではプラズマ物理およびプラズマ工学分野の要求を十分に満たすシステムを設計・開発するには困難がある。耐放射線性光ファイバと放射線誘起発光材料を用いた光学式線量測定システムは電磁ノイズの影響をまったく受けないことから、この問題を十分に解決できうる手段であると考えられる。耐放射線性光ファイバの放射線による劣化は近赤外領域で非常に小さいため、重照射場という環境を考慮すると近赤外発光を持つ蛍光体を利用して光学システムを構築することは非常に有効であると考えられる。ここでは近赤外発光に重点を置いて研究を行った。材料を探索した結果、エルビウム酸化物(Er_2O_3)は近赤外領域(1500〜2500mmの波長範囲)に照射誘起発光を持つということが分かった。そこで、プロトン照射場(1MeV、2.6x10_<13>p/cm2s)および核分裂炉においてEr_2O_3の照射誘起発光挙動に関する実験を行った。Er_2O_3には1500nmに明瞭な照射誘起発光のピークが存在し、そのピークはプロトン照射下では吸収線量が増大しても強度変化(劣化)が見られなかった。このように耐放射線性に優れていることから、イオン線量率測定に有用であると考えられる。一方、1600〜2500mmの発光は核分裂炉での照射下で特異な挙動を示した。いくつかの欠陥が複雑に関与しているため特異な挙動を示したのではないかと考えられる。それ故に、それらの発光は(欠陥生成量を利用した)線量モニターとして使用できる可能性があると考えられる。