An Attempt for determining U/U ratio for a trace amount of uranium: Search for an extinct radionuclide Cm in the early solar system

極微量ウランのU-235/U-238同位体比測定の試み; 初期太陽系における消滅核種Cm-247の探索

Chai, J.; 宮本 ユタカ   ; 國分 陽子   ; 間柄 正明  ; 桜井 聡 ; 臼田 重和; 大浦 泰嗣*; 海老原 充*

Chai, J.; Miyamoto, Yutaka; Kokubu, Yoko; Magara, Masaaki; Sakurai, Satoshi; Usuda, Shigekazu; Oura, Yasuji*; Ebihara, Mitsuru*

Cm-247は半減期が1600万年で、代表的な消滅核種I-129とほぼ等しく、これらの核種が太陽系初期に隕石中に取り込まれるとすれば、その核合成過程であるr-プロセスが太陽系形成の直前まで継続して起こっていなければならない。このような消滅核種の太陽系形成時における存在度は、それらの核種を生成した核合成プロセスばかりでなく、太陽系形成プロセスを考えるうえで非常に大きな制約条件を与えるものと考えられる。Cm-247は壊変によりU-235になるので、ウランの同位体比(U-235/U-238)に変動を与える可能性がある。ウランに対してキュリウムが濃縮されている鉱物相を分離できれば、そこでのウランの同位体組成には変動が見いだされる可能性が大きい。そこで、二重収束型ICP-MSを用いてウランの同位体比を高精度で測定することとした。その結果、ウランの同位体比,ウラン及び希土類元素の定量値のデータから、太陽系初期におけるCm-247の存在度はU-235に対して0.003以下であった。

Cm is an important nuclide because it has the next-shortest half-life (1.610 yr) from Pu among the transuranic nuclides. The disintegration of Cm to U by three decays and two decays and the chemical fractionation between Cm and U during the formation of solid materials in early solar system lead to changes in the ratios of U to U. This variation may provide strict constraints on the time interval between the last r-process nucleosynthetic event and the formation of the solar system. It is important to develop a practical analysis protocol to determine the isotope ratio of trace uranium in geochemical and environment samples. As uranium is the least abundant element in our solar system, analytical techniques with high sensitivity and precision are required. In this study, a double focusing inductively coupled plasma mass spectory was applied to measure isotopic ratio of uranium. By one set data obtained from the EDTA phase of the Jilin meteorite sample, the upper limit of Cm in the early solar system was calculated and Cm/U 0.003 was obtained.