報告書番号

H11020

タイトル（和文）

レーザーを用いたキャニスタ付着塩分計測技術の開発-同軸照射方式の適用-

タイトル（英文）

Development of measurement technology of chlorine attached on canister using laser -Application of LIBS using collinear geometry-

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

使用済燃料は、ステンレス鋼製の円筒状の密封容器（キャニスタ）を収納したコンクリート製乾式キャスク（キャスク）を用いて中間貯蔵されることが検討されている。本貯蔵方式では、高温かつ高放射線環境下にあるキャニスタからの排熱を自然換気により冷却するシステムが採用される。海岸付近に建てられた施設では、海塩粒子がキャスク内に流入し、塩化物によるキャニスタの応力腐食割れ（SCC）が生じることが懸念される。そのため、実用化にあたってはキャニスタに付着する塩化物中の塩素(Cl)濃度がSCC発生限界以下であることを定期的に監視する必要がある。非接触での計測が可能であるレーザー誘起ブレイクダウン分光法（LIBS）は、キャニスタ内の高温環境下におけるCl濃度計測への適用が期待される。実験では、人工海水を噴霧したSUS304LとSUS316LにNd:YAGレーザーを照射し、発生したプラズマの発光を分光器およびICCDカメラにより計測した。シングルパルス計測およびダブルパルス計測を用いて、Cl濃度0～4.0g/m^2の範囲においてClのスペクトルを計測した。ダブルパルス計測では、同軸照射方式を適用した。ダブルパルス計測において、0～0.4g/m^2において酸素とClの発光強度比が単調増加する傾向が得られ、Cl濃度の定量計測の可能性が示された。

概要 （英文）

A concrete cask is adopted for interim storage of spent fuel. The facility has a natural ventilating system to cool down a stainless steel canister inside the concrete cask. When sea salt particles enter into the ventilating system and attach to the canister, the canister has a possibility to suffer SCC(Stress Corrosion Cracking) induced by chlorine. Therefore, measurement of concentration of chlorine on the canister is requested to check the occurrence of SCC. Laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) is suitable for on-site measurement of concentration of chlorine attached on the canister because noncontact measurement for a canister with high temperature is possible. Experiments were performed using stainless steel plates (SUS304L, SUS316L) sprayed with synthetic seawater. Nd:YAG laser beam was focused onto the SUS304L and SUS316L sample and the emission of the ablated plasma was detected by a spectrometer and an intensified CCD camera. The chlorine spectra were measured for the samples with chlorine concentration from 0.0 g/m2 to 4.0 g/m2 by using single or double pulse measurement. The double pulse measurement was designed by collinear geometry. The intensity of the chlorine fluorescence normalized by oxygen fluorescence increased monotonously versus chlorine concentration from 0.0 to 0.4 g/m2 in double pulse measurements. These results show the possibility of the quantitative measurement of chlorine content on the canister by LIBS.

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