高エネルギー分解能スペクトル計測を利用したプルトニウム同位体非破壊分析法の開発

利用高能分辨率光谱测量开发钚同位素无损分析方法

• 批准号: 13J05063
• 负责人: 前田 亮
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J05063/
• 关键词: TES型マイクロカロリーメータ; 超ウラン元素; LX線放射率; 高エネルギー分解能

プルトニウム(Pu)同位体は、通常、<241>^Puのβ崩壊後の残留核であるアメリシウム241(<241>^Am)と化学分析により分離される。しかし、この方法では時間と手間が掛かり、また、非破壊での分析が行えない。一方、Pu同位体と<241>^Amはα崩壊に伴い、LX線を放射する。本研究はLX線測定を利用したPu同位体の定量管理を目的としている。この方法では分析に正確なLX線放射率の数値が必要である。しかしながら、半導体検出器で測定されたLX線スペクトルでは、各ピークの同定が不十分なため、現在、Pu同位体の分析に必要な精度のLX線放射率の値が得られていない。LX線放射率の評価値を使用してPu同位体の存在比を推定するためには、LX線スペクトルを半値幅50eV程度のエネルギー分解能で計測することが要求される。実験では、日本原子力研究開発機構において標準型Au吸収体TES型マイクロカロリーメータと有感面積を向上した改良型Au吸収体TES型マイクロカロリーメータを用いて<238>^Pu、<239>^Pu、<241>^Am線源から放射されるLX線のスペクトル計測を行った。標準型を用いた測定では検出事象が最も多い17keVのL_<β1> X線において60eV程度、改良型を用いた測定では35 eV程度の優れたエネルギー分解能で計測することができ、LX線スペクトル計測によるPuとAmの元素弁別の可能性を実証した。次に計測で得られたスペクトルからLX線放射率の評価を行った。<241>^Amの放射率について他の研究グループから報告されているデータに近い値が得られ、本研究での評価法の妥当性を実証した。しかし、統計精度が不足しており誤差が大きかった。また、Pu同位体について、今回使用した線源はリンパ節を模擬したファントム内に線源が埋め込まれており、線源のファントム構成物質, ファントム内の線源の分布などに関する仕様が入手できないため, 線源内部でのX線の減弱などの補正ができず, 放射率を評価することができなかった。

钚(Pu)同位素通常通过化学分析与镅-241(<241>^Am)分离，镅-241是<241>^Puβ衰变后的残余核。但这种方法费时费力，且无法进行无损分析。另一方面，Pu同位素和<241>^Am由于α衰变而发射LX射线。本研究旨在利用 LX 射线测量来定量管理 Pu 同位素。该方法需要准确的LX射线发射率值进行分析。然而，在用半导体探测器测量的LX射线光谱中，每个峰的识别不足，因此目前无法获得具有Pu同位素分析所需精度的LX射线发射率值。为了利用LX射线发射率的评价值来推定Pu同位素的丰度比，需要以大约50eV半宽度的能量分辨率来测量LX射线光谱。实验中，我们使用了标准的Au吸收体TES微量热计和日本原子能机构改进了敏感面积的Au吸收体TES微量热计，<241>^测量了从Am辐射源发射的LX射线的光谱。 。使用标准类型的测量可以在 17 keV L_<β1> 下以约 60 eV 的出色能量分辨率进行测量。我们证明了 Pu 和 Am 之间元素区分的可能性。接下来，我们根据测量获得的光谱评估了LX射线发射率。对于<241>^Am的发射率，得到了接近其他研究组报告的数据的值，证明了本研究中使用的评估方法的有效性。但统计准确性不足，误差较大。关于Pu同位素，这次使用的源被嵌入模拟淋巴结的模型中，并且关于源的模型构成材料、源在模型内的分布等的规格尚不可用。由于无法校正源内 X 射线的衰减，因此无法评估发射率。

项目成果

Spectroscopic measurement of L X-rays emitted by transuranium elements by using TES Microcalorimeter

使用TES微热量计对超铀元素发射的L X射线进行光谱测量

• 发表时间: 2013
• 作者: Makoto Maeda;et. al.
• 通讯作者: et. al.

Spectroscopic measurement of L X-rays emitted by transuranium elements by TES microcalorimeter

TES微量热仪对超铀元素发射的L X射线的光谱测量

• 发表时间: 2013
• 期刊: RADIATION DETECTORS AND THEIR USES High Energy Accelerator Research Organization KEK Proceedings
• 作者: Makoto Maeda;et. al.
• 通讯作者: et. al.

プルトニウム定量評価のための超ウラン元素LX線スペクトルの解析

超铀元素LX射线光谱分析定量评价钚

• 发表时间: 2013
• 作者: 前田亮;他
• 通讯作者: 他