非平衡プラズマと触媒による協奏的原子化プロセスと精密ウラン同位体分析の実現

利用非平衡等离子体和催化剂实现协同原子化过程和精确铀同位素分析

基本信息

批准号：
21H01858
负责人：
桑原彬
金额：
$ 10.98万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

2022年度は、①誘電体バリアー放電（DBD）プラズマ装置のジェット長定量・安定作動、②アブレーションプラズマの分光測定、③ウラン分析環境の構築を実施した。①アルゴンガスを用いたジェット型のDBDプラズマ装置について、安定作動可能な円筒型の電極間距離が9mmであることを確認した。また、大気圧下で動作させCCDカメラによるジェット長の定量を行った。その結果、アルゴン流量3L/min（流速3m/s）で最大の40mmであることが確認された。また、浮遊電位の金属をジェット中に設置することで、電子密度の向上が見込めることが示されたものの、出口近傍ではプローブによる攪乱が生じることでダブルプローブによる電子密度の計測が困難であることが確認された。②及び③では、最終目標である二酸化ウランを模擬サンプルとして適用できる環境を整備することができた。次に、ナノ秒パルスレーザーのアブレーションで発生するウラン原子の伝播挙動とスペクトル形状の時空間情報の計測を実施した。主な成果として、重元素であるウラン原子は、2021年度の成果であるアルミニウム原子よりも遅い速度で真空中を伝播すること、通常真空中では見られない2つのプルーム層に層分離してしまうこと、スペクトル分裂（ドップラー分裂）が観測されないこと、に関する重要な結果を得ている。これらの実験は、ウラン原子の基底準位からの吸収線（394.382nm）を用いて実施されたが、低励起準位からの吸収線である（404.268nm）についても光学的Time-of-Flight計測から伝播速度を計測することに成功した。

2022年度，我们进行了（1）介质阻挡放电（DBD）等离子体装置的喷射长度确定和稳定运行，（2）烧蚀等离子体的光谱测量，以及（3）铀分析环境的构建。 ① 对于使用氩气的喷射式DBD等离子体装置，我们确认圆柱形电极之间的距离为9毫米，以确保稳定运行。此外，在大气压下操作时，使用 CCD 相机确定喷射长度。其结果，确认在氩气流量3L/min(流速3m/s)时最大宽度为40mm。此外，虽然已经表明在射流中放置具有浮动电位的金属可以提高电子密度，但由于出口附近的探针引起的干扰，很难使用双探针测量电子密度。。在②和③中，我们能够创建一个可以使用二氧化铀作为模拟样品的环境，这是我们的最终目标。接下来，我们测量了纳秒脉冲激光烧蚀产生的铀原子的传播行为和光谱形状的时空信息。主要结果是，作为重元素的铀原子在真空中传播的速度比铝原子慢，这是2021年的结果，并且它们分离成通常在真空中看不到的两个羽流层。获得的结果是没有观察到光谱分裂（多普勒分裂）。这些实验是使用来自铀原子的基态能级（394.382 nm）的吸收线进行的，但来自较低激发能级（404.268 nm）的吸收线也被用于光学飞行时间的测量。测量的传播速度。