Application of a continuous heating method using thermal ionization mass spectrometry to measure isotope ratios of plutonium and uranium in trace amounts of uranium-plutonium mixture sample

極微量ウラン・プルトニウム混合試料中のプルトニウム,ウラン同位体比測定への表面電離型質量分析連続昇温法の適用

國分 陽子   ; 鈴木 大輔   ; Lee, C. G.; 伊奈川 潤; 間柄 正明  ; 木村 貴海 

Kokubu, Yoko; Suzuki, Daisuke; Lee, C. G.; Inagawa, Jun; Magara, Masaaki; Kimura, Takaumi

表面電離型質量分析を用いた連続昇温法によるプルトニウム及びウラン・プルトニウム混合試料中のプルトニウム,ウラン同位体比を測定する方法を開発した。この方法では、蒸発フィラメントの温度を連続的に上昇させることから、プルトニウム,ウランの同位体比をそれぞれの元素が効率的に蒸発する温度で測定することができる。ピコグラムレベルの試料量でPu/U比が0.01-10のPu/U混合試料に適用した結果、試料の化学分離なく、Pu/Pu比及びU/U比を同時に測定することができた。プルトニウムとウランを各1pg含む試料中のPu/Pu比及びU/U比の相対標準偏差は、2%及び4%以下であった。さらに、Pu/Pu比も測定できた。この結果から本法は、Pu/U混合試料の同位体比測定の効果的な手法と考えられる。

A method for measuring isotope ratios of Pu and U in Pu or Pu/U mixture samples was developed by using a continuous heating method of thermal ionization mass spectrometry (TIMS). In this method, temperature of an evaporation filament is increased sequentially. This leads to measure the ratios of Pu and U at different temperature in which each element is evaporated efficiently. In Pu/U mixture samples with pg-level masses and 0.01-10 Pu/U ratios, isotope ratios of Pu/Pu and U/U were measured simultaneously without chemical separation of samples. The relative standard deviation of the isotope ratios of Pu/Pu and U/U in the sample containing each 1 pg of Pu and U were better than 2% and 4%, respectively. Moreover, Pu/Pu ratios were obtained. The results suggest that the continuous heating method of TIMS will be effective tool as a method for measuring isotope ratios in the Pu/U mixture samples.