Secondary ion mass spectrometry combined with alpha track detection for isotope abundance ratio analysis of individual uranium-bearing particles

アルファトラック-二次イオン質量分析法による個々のウラン含有粒子の同位体比分析

江坂 文孝  ; 間柄 正明  

Esaka, Fumitaka; Magara, Masaaki

本研究では、二次イオン質量分析(SIMS)とアルファトラック検出を組合せた方法を開発し、環境試料中に含まれるウラン含有粒子の中から濃縮度の高いウランを含む粒子を選択的に検知、分析する方法について検討した。まず、環境試料中の粒子をポリカーボネートフィルムに閉じ込め、CR-39検出器に曝露した。28日間の曝露後、検出器をNaOHによりエッチング処理し、アルファトラックを観察することによりウラン含有粒子を特定した。その後、プラズマ灰化によりフィルムを除去し、個々の粒子についてSIMSによりウラン同位体比を測定した。実際の原子力施設で採取した複数の試料の測定の結果、アルファトラック-SIMS法を用いた場合に、従来の方法に比べてより高い濃縮度のウランを含む粒子を検出することに成功し、本法の有効性を実証することができた。

Secondary ion mass spectrometry (SIMS) was used in combination with alpha track detection for the efficient analysis of uranium-bearing particles with higher U abundances in environmental samples. A polycarbonate film containing particles was prepared and placed in contact with a CR-39 plastic detector sheet. After exposure, the sheet was etched in NaOH solution and each uranium-bearing particle was identified through observation of the alpha tracks recorded in the sheet. A portion of the film containing each uranium-bearing particle was cut out and put onto a glassy carbon planchet. The films on the planchet were decomposed through plasma ashing for subsequent uranium abundance ratio analysis with SIMS. The alpha track - SIMS analysis for ten uranium-bearing particles in a sample taken from a nuclear facility afforded (U)/(U) abundance ratios in the range 0.0072 to 0.25, which were significantly higher than those obtained by SIMS without alpha track detection.