Plutonium age determination from Pu/U ratios in individual particles by ICP-MS without prior chemical separation

誘導結合プラズマ質量分析による非分離でのPu/U比測定を利用した個々の粒子のプルトニウム年代測定

江坂 文孝  ; 鈴木 大輔   ; 宮本 ユタカ   ; 間柄 正明  

Esaka, Fumitaka; Suzuki, Daisuke; Miyamoto, Yutaka; Magara, Masaaki

プルトニウムが化学分離により精製されてからの年代を調べることは、再処理や核兵器開発につながる原子力活動を監視する上で非常に重要である。プルトニウム溶液を対象とした年代測定の研究はこれまで広く行われてきているものの、個々の微粒子を対象とした研究例はほとんどない。本研究では、簡便に個々の粒子のプルトニウム精製年代を測定する方法として、単一粒子の溶解と非分離での誘導結合プラズマ質量分析を利用した分析法の開発を行った。プルトニウム精製から5.98年の粒子を分析して方法の有効性を確認したところ、Pu/U、Pu/U比を利用した年代決定は外部からの天然ウランの汚染の影響により不可能であったが、Pu/U比を用いた場合には実際の年代とよく一致した結果が得られ、本法が年代測定法として有効であることが示された。

The determination of the time elapsed since the last purification of plutonium with chemical separation gives important information for monitoring nuclear activities related to reprocessing and nuclear weapon production. Although methods for the analysis of plutonium solutions have been extensively studied, few studies were conducted for the measurement of individual particles. In this work, a simple technique was developed for age determination of individual plutonium particles by a combination of single particle dissolution and measurement by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) without prior chemical separation. The analytical results of individual plutonium particles having an age of 5.98 y indicated that the use of Pu/U ratios allowed for the determination of accurate ages, though that of Pu/U and Pu/U ratios was not suitable because of the contamination of natural uranium during the process of sample preparation.