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。

通过建立放射性铯的同位素分离技术，这对于核转导预处理至关重要，我们旨在避免地质处置期间泄漏的风险。在以前的研究人员的研究中，实验证明了使用“光诱导的漂移”可能工作的分离计划的可能性。这项研究旨在提高计划对未来放射性分离测试的可靠性，并包括开发新的实验系统，阐明物理机制以及辅助设备的开发。在2022财政年度，我们致力于开发激发木偶原子D1（894 nm）的激光系统，开发稳定的波长标准标准作为子系统，并验证与使用激光光的肝吸收光谱测量的分析有关的问题。我们使用Sacher Lasertechnik的微米激光元件作为894NM激光源开发了一个系统。尽管现在可以用作激光器，但尚未达到用于激发稳定剖宫产的水平，并且今天仍在继续进行调整和验证。使用二科罗尼克原子蒸气光谱（DAVS）成功稳定了作为波长标准的垂直腔表面发射激光（VCSEL）的波长，并已开发出波长，并将波长达到了一个可以作为高稳定性的水平，该水平可用于安装固定在固定上固定的降低光学上的光学上的稳定性。此外，从确定零点的准确性的角度来看，铯原子激光吸收光谱的问题的原因改变了分析所需的光谱。结合去年进行的饱和吸收光谱的基本验证，在对具有较长光学路径长度的靶标进行激光吸收光谱时可能发生的误差的系统排列已得到进展。

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