高感度吸光光度法を用いた高放射性廃液中の微量プルトニウム分析法の開発

Development of analytical method for plutonium in high active liquid waste solution by high performance spectrophotometry

実方 秀*; 新津 好伸*; 久野 剛彦 ; 佐藤 宗一 ; 黒沢 明

Jitsukata, Shu*; not registered; not registered; not registered; Kurosawa, A.

再処理施設から発生する高放射性廃液(High Active Liquid Waste:以下HALWと略記)中の微量プルトニウム分析法として、従来の吸光光度法よりも低濃度域における測定に優れ、査察側検認分析法としての応用が期待される高感度吸光光度法(High Performance Spectrophotometry:以下HPSPと略記)を検討した。コールド試験では、プルトニウム代替物質としてプルトニウム(VI)の吸収波長近傍に吸収ピークを示すネオジムを用いてピーク強度算出方法の検討を行ったところ、3波長法が本法において有効であった。硝酸プルトニウム溶液の測定では、011mgPu/Lにおいて信号強度との間に良好な直線関係を有することがわかった。さらに実際のHALWの組成を模擬してマトリクスを複雑にした溶液(模擬HALW)にプルトニウムを添加した試料の測定を行ったところ、同様に011mgPu/Lについて良好な直線関係が得られた。また、HALWにプルトニウムを標準添加した場合も同様に良好な直線関係が得られた。本法は、サンプル中の硝酸濃度、スラッジ及び共存元素による影響を受けることから、それぞれの依存性について調査したところ、硝酸濃度24mol/Lで測定値が約14%変動することがわかった。またスラッジについては、ろ過による除去が必要であり、共存元素については光学調節によるベーススペクトルのバランス調整によって影響を排除することができた。低濃度プルトニウム試料を測定する場合については、ピーク強度とノイズ成分の比(S/N比)が相対的に小さくなることから、積算平均化法、単純移動平均法、フーリエ解析法によるスペクトルのS/N比向上を検討した。検討結果から、積算平均化法と単純移動平均法を組み合わせて用いることが本法の特性上最適であり、硝酸プルトニウム溶液測定時における検出限界値は0.07mgPu/Lとなった。また、プルトニウム含有模擬HALW溶液を測定した時の検出限界値は0.2mgPu/Lであった。さらに、実際のHALWを用いた場合についても、検出限界値は0.2mgPu/Lであることが予想される。

It was required from IAEA to determine a small amount of plutonium in the high active liquid waste solutions (HALW) in the tokai reprocessing plant. High performance spectrophotometer (HPSP), which could be obtained lower detection limit than conventional spectrophotometer, is studied to be applied to the inspection and verification analysis by the IAEA. [Cold Test] Neodymium, showing an absorption peak near the absorption wavelength of plutonium (VI), was used as an alternative element to plutonium, in order to review the calculation method of the peak intensity. As a result, the three-point correction method was found to be simple and effective. [Hot Test] Plutonium nitrate solution was used the fundamental test of this method. Since the method is known to be influenced by acidity, suspended sludge and coexistent elements in a sample, each dependency was examined. It was found that measurement results varied about 14% at a nitric acid concentration of 2-4 mol/L. Sludge should be removed by filtration before the measurement. The effect of coexisting elements could be eliminated adjusting the optical balance between reference and sample beam intensity. In the case of measuring a low concentration plutonium solution sample, a ratio of the peak intensity to the background intensity (S/B ratio) is relatively small. Therefore a method should be improved the S/B ratio by analyzing the obtained spectra. Accumulated average method, moving average method and Fourier transform method was tested. The results showed that a combination of the accumulated average method and the moving average method was the optimum method for the purpose. Linearity of the calibration curve was found between 0-11 mgPu/L. Synthetic sample solution, which simulated the actual constituents of the HALW with plutonium showed a good linear relation at 0-11 mgPu/L. The detection limit for plutonium concentration was 0.07 mgPu/L. When the synthetic HALW solution containing plutonium was measured, the de