Application of capillary electrophoresis with laser-induced fluorescence detection for the determination of trace neodymium in spent nuclear fuel using complexation with an emissive macrocyclic polyaminocarboxylate probe

使用済燃料中の微量のネオジムイオンを定量するための蛍光性ポリアミノカルボン酸プローブを用いるキャピラリー電気泳動-レーザー励起蛍光検出法の適用

原賀 智子   ; 齋藤 伸吾*; 佐藤 義行; 浅井 志保; 半澤 有希子  ; 星野 仁*; 渋川 雅美*; 石森 健一郎 ; 高橋 邦明 

Haraga, Tomoko; Saito, Shingo*; Sato, Yoshiyuki; Asai, Shiho; Hanzawa, Yukiko; Hoshino, Hitoshi*; Shibukawa, Masami*; Ishimori, Kenichiro; Takahashi, Kuniaki

高レベル放射性廃棄物の発生源である使用済燃料について、燃焼率の指標の一つであるネオジムイオンを簡易・迅速に分析するため、蛍光性環状型6座ポリアミノカルボン酸配位子を用いたキャピラリー電気泳動-レーザー励起蛍光検出法の適用性を検討した。本検討では、ウラニルイオンやランタノイドイオン群など、様々な金属イオンが共存する使用済燃料溶解液において、微量のネオジムイオンを定量することに成功し、その際、ランタノイドイオン間の分離には分離用泳動液に含まれる水酸化物イオンが重要な役割を担っていることを明らかした。従来の陰イオン交換による分離法では、ネオジムの単離に約2週間を要するが、本法では数十分で分離検出が可能であり、分析に要する時間を大幅に短縮することができ、作業者の被ばくの低減が期待できる。

A simple and rapid method with low radiation exposure risk was developed for the determination of neodymium in spent nuclear fuel by CE with LIF detection using a fluorescent ligand having a macrocyclic hexadentate polyaminocarboxylate structure. The concentration of Nd(III) in a spent nuclear fuel sample was determined with no interference from various matrix elements, including lanthanides and uranium (at a 200-fold excess), with 92 3% recovery. This is due to method's high resolution based on establishing a ternary complex equilibrium during migration in which the hydroxyl ion plays an auxiliary role.