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。

我们的目标是通过建立放射性铯同位素分离技术来避免地质处置过程中的泄漏风险，这对于核嬗变的预处理至关重要。首席研究员之前的研究已经通过实验证明了使用“光诱导漂移”的分离方案可行的可能性。本研究旨在提高未来放射性分离测试方案的可靠性，将开发新的实验系统，阐明物理机制，并开发一组辅助设备。继上一年的基础上，2020财年的重点是开发激发铯原子D1线（894 nm）的激光系统、开发作为子系统的稳定波长标准以及使用激光测量铯吸收光谱。对分析相关问题进行了验证。我们开发了一个系统，使用 Sacher Lasertechnik 的微米激光设备作为 894nm 激光光源。虽然已经可以作为激光器使用，但尚未达到可用于铯稳定激发的水平，调整和验证仍在进行中。我们成功地稳定了使用二向色原子蒸气光谱（DAVS）开发的作为波长标准的垂直腔表面发射激光器（VCSEL）的波长，并达到了可用作光诱导漂移的高度稳定的波长标准的水平它变成了。此外，在铯原子的激光吸收光谱中，从零点确定精度的角度，我们能够阐明分析获得的光谱随激光强度而变化的问题的原因。结合去年进行的饱和吸收光谱的基本验证，在对长光程目标进行激光吸收光谱时可能出现的误差的系统审查方面取得了进展。

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