誘導結合プラズマ発光分光分析法による硝酸プルトニウム溶液中の不純物金属元素分析のための固相抽出樹脂を用いたPu, Am, Npの分離除去法の開発

Development of separation technique of Pu, Am, Np using solid phase extraction resin for the determination of impurity metal elements in plutonium nitrate solution by inductivity coupled plasma optical emission spectrometry

田口 茂郎 ; 山本 昌彦   ; 古瀬 貴広*; 真崎 祐次*; 久野 剛彦 

Taguchi, Shigeo; Yamamoto, Masahiko; Furuse, Takahiro*; Masaki, Yuji*; Kuno, Takehiko

使用済核燃料から分離回収した硝酸Pu溶液中の不純物金属(Fe, Cr, Ni, Mn, Al, Cd, V, Cu, Si, Zn, Mo, Sn, Ca, Mg, Na, Ag, Pb, B)を誘導結合プラズマ発光分光分析法(ICP-OES)により定量するにあたり、アクチニドに対して高い吸着性を有する固相抽出樹脂を用いて、硝酸Pu溶液中のPu, Am及びNpを吸着除去し、不純物金属成分と分離する手法を開発した。本手法では、TRU樹脂を充填したカラムを2段として、1段目のカラムで主にPuとAmを吸着除去し、次にNpの原子価をNp(IV)に調整した後、2段目のTRUカラムに通液し、1段目のカラムから溶出したAm(III)とNp(IV)を吸着除去した。本分離法により、東海再処理施設において分離回収された硝酸Pu溶液(22g/L)2mLを処理した結果、回収液(100mL定容後)中の全放射能濃度を5.8Bq/mLまで低減することができた。分離後の試料をICP-OESで測定した結果、測定対象の不純物金属元素を全量回収でき、本法が、硝酸Pu溶液中のICP-OESによる不純物金属分析に先立つPu, Am, Np除去のための分離前処理法として有効であることを確認した。

The method to remove Pu, Am and Np from plutonium nitrate solution recovered from spent nuclear fuel prior to ICP-OES measurement has been developed for the determination of 18 impurity metal elements (Fe, Cr, Ni, Mn, Al, Cd, V, Cu, Si, Zn, Mo, Sn, Ca, Mg, Na, Ag, Pb, B). In this method, two TRU resin packed columns were used for separation. In the first column, Pu and Am were mainly removed by adsorption. The recovered solution from the fist column was added to the second column after reduction of Np, and Am(III) and Np(IV) were removed by adsorption. The Pu nitrate solution (22g/L) of 2mL were treated by proposed method. The alpha emission nuclide was decreased to 5.8 Bq/mL in a solution diluted to 100mL. As a result of ICP-OES measurement, the recoveries of impurity metals separated by proposed method were almost 100%. This separation scheme can apply to the metal impurity elemental analysis in Pu nitrate solution recovered from spent nuclear fuel.