著者

齊藤 正樹 井頭 政之 鈴木 正昭 関本 博 赤塚 洋 飯尾 俊二

出版者

東京工業大学

雑誌

基盤研究(A)

巻号頁・発行日

1999

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使用済み燃料中に存在するプルトニウム以外の超ウラン元素は、現在、高レベル放射性廃棄物として長期間管理が求められているが、大きな中性子捕獲断面積を持つため、原子炉内に初期に装荷することにより、初期の余剰反応度を抑えつつ、中性子によって核変換し、新しい核分裂製物質に変換され、長期間原子炉内は核分裂を維持することが可能となる。本研究では、これらの超ウラン元素を適切に原子炉内に再装荷することにより、長期間新燃料補給の必要のない超長寿命原子炉(軽水炉・重水炉・高速炉)の成立性に関する研究を実施した。その結果、^<237>Npを軽水炉及び重水炉に装荷した場合、燃焼度150-200GWd/tを持つ長寿命炉心が成立すること、また、6種類の冷却材(軽水、重水、Heガス、CO_2ガス、ナトリウム、水蒸気)を選択し、長寿命特性及び炉心の安全特性に及ぼす中性子スペクトルの影響について系統的に検討を行った結果、黒鉛減速Heガス冷却の場合がその特性を良く発揮することがわかった。また、^<237>Npと同様な中性子工学的性質を有する^<241>Am等を軽水炉に装荷した場合、約100GWd/tの高燃焼度が達成できることを確認した。また、いずれの場合も使用済燃料中に^<238>Puが多く生成されるため、核拡散に対して高い抵抗性を持つPuが生成されていることがわかった。また、核燃料交換や反応度制御が一切不要となる可能性のある原子炉燃焼概念(核反応敵に活性な領域が自立的に移行する燃焼方式)について検討し、約400GWd/tの高燃焼度を持つ高速炉炉心の可能性を確認した。また、関連する解析コードの改良や核反応データベースの整備を行った。

著者

北本 朝史 服部 俊幸 鈴木 正昭 赤塚 洋

出版者

東京工業大学

雑誌

一般研究(A)

巻号頁・発行日

1991

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本研究は《固相分子法による高選択レーザー分離法》(『固相レーザー分子法』)を確立するために、分子衝突が無視できる反応場で量子反応を選択的に制御し、レーザーによる高選択性、高収率をもたらす《新分離方法論》を構築する。固相マトリックスの創成条件を測定するためクライオスタットを製作した。クライオスタットを含むマトリックス創成装置を用いて、光学的に透明で凝縮相の成長速度が大きい条件に関して、基板温度一定の条件で測定した。またその結果を理論解析によって推定し、成長のメカニズムを検討した。液体窒素温度(-195.8℃)で固相マトリックスの創成実験を行ない、凝縮可能なキセノンガスを凝縮させた。またキセノンの透明な凝縮相を多層化する機能条件を確立した。キセノンガスの固相マトリックスは不活性分子の凝縮体であるため、光学的な吸収帯は認められず、光学特性は良好であった。またSF_6分子の単分子相をマトリックス中に層状に吸着させ、キセノンガスでコートする多層化法を検討する。レーザーにより反応性分子(SF_6)を励起、解離させる方法を実験的に検討する。次に反応分子の励起エネルギーがキセノン分子によって緩和されるので、解離分子の寿命を光学的に測定し、解離分子の平均寿命を延長するための方法論を研究する。数値解析によると、結晶表面の適応係数αおよび結晶の熱伝導度(結晶密度)がこれらの環境にとって重要な因子であることが分かった。『ラジカルライフタイム測定システム』を用いて透明結晶層の光透過度を測定し、波長依存性を測定した。その結果、結晶の透明度は表面温度と密接に関係していた。また結晶の成長速度は結晶の透明度を決定する要因ではなかった。

著者

赤塚 洋

出版者

東京工業大学

雑誌

奨励研究(A)

巻号頁・発行日

1998

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昨年度に引き続き数値解析を行い、その結果、レーザー発振に必要となる励起酸素の生成には、ガス温度が低く(1000K程度)、電子温度が高い(7000〜9000K)熱的に非平衡なプラズマが望ましいと言う結果が得られた。そこで、マイクロ波放電により比較的低気圧(0.5〜10Torr程度)の酸素プラズマを生成し、同プラズマの酸素ヨウ素レーザー媒質への応用の可能性について検証を行った。本プラズマは石英放電管内部において、2.45GHzのマイクロ波放電により生成される。放電条件としては、マイクロ波発振電力600W,放電圧力0.5〜10Torr、酸素ガス流量0〜0.5l/minであった。酸素原子励起準位からの発光スペクトルを分光分析し、原子励起数密度分布を測定した。その結果、プラズマは電離プラズマに特有な密度分布をしており、同プラズマが電離プラズマであることを確認した。電離プラズマでは原子励起数密度が原子基底状態数密度に比例することにより、同プラズマが圧力が高くなるにつれ、また下流に進むにつれ酸素分子の解離度が低下することを確認した。励起酸素O_2a^1Δの検出を試みたが、測光システムの検出効率に限界があり検出できなかった。ダブルプローブ法によりプラズマ下流域において電子温度と電子密度を測定した結果、それぞれ0.4〜5.0eV,10^8〜10^<12>cm^3となり、両者ともに高気圧放電となるにつれて低下する傾向が見いだされた。また励起酸素O_2a^1Δの生成に適した電子温度7000〜9000Kの条件が、放電圧力4〜10Torrの間で達成されることを確認した。以上本件級の結果、マイクロ波放電酸素プラズマ下流域において、マイクロ波出力600W,放電圧力4〜10Torrにおいて酸素ヨウ素レーザー触媒として適切な酸素プラズマが生成されている可能性があることが判明した。