使用済燃料の分析法の最近の進歩,総説

Recent progress of analytical methods of spent nuclear fuel, Review

吉田 善行; 渡部 和男; 伊藤 光雄; 上野 隆 ; 竹下 英文

Yoshida, Zenko; Watanabe, Kazuo; Ito, Mitsuo; Ueno, Takashi; Takeshita, Hidefumi

近年、使用済燃料(SF)の分析法が急速に刷新されている。それは、アクチノイド(U, Np, Pu, Am, Cm)及び核分裂生成物の核種分析に用いられる誘導結合プラズマ質量分析法(ICP-MS)が著しく進歩したことによる。ICP-MSは基本的に、分析に必要な試料量、すなわち分析対象元素の絶対量及び試料溶液の容量のいずれもが極少量で済むため、強い放射能を有するSFの分析に多大な威力を発揮する。すなわちICP-MSを適用することによって、分析作業者の被ばく線量の低減化が可能になり、分析操作で生じる放射性廃液の量を大幅に削減することが可能となる。さらに、ICP-MSに先立って、同法による核種分析において妨害となる同重体を有する元素を分離しておく必要があるが、その分離法においても顕著な進歩がみられる。本総説では、このような目覚ましい進展がみられるSFの分離法,核種定量法に焦点を当て、50数編の論文に基づいてこの分野の最近の進歩をまとめ、あわせて今後の展望,課題などを明らかにする。

Analytical methods for the spent nuclear fuel (SF) have been greatly innovated recently. This methodological innovation is mainly caused by rapid and remarkable progress of induced coupled plasma-mass spectrometry (ICP-MS) which is utilized for the isotopic analysis of actinoid elements (U, Np, Pu, Am, Cm) and fission product elements in the SF samples. The quantity of the objective element as well as the volume of the sample solution needed for the ICP-MS measurement are, in principle, much less than those required for the measurement by other analytical methods. ICP-MS makes it possible to reduce the radiation dose of the operator and to minimize the amount of the radioactive wastes generated from the analytical work. For the precise and accurate isotopic analysis of the objective element in the SF sample by mass spectrometry, the interfering element having isobars needs to be separated prior to the measurement. This review highlights the development of the separation methods and isotopic analysis methods for the analysis of the SF based on more than 50 recent publications and the future problems to be solved and prospects are discussed.