Identifying uranium particles using fission tracks and microsampling individual particles for analysis using thermal ionization mass spectrometry

表面電離質量分析のための個々のウラン粒子のフィッショントラックによる同定と微小サンプリング

江坂 文孝  ; 鈴木 大輔   ; 間柄 正明  

Esaka, Fumitaka; Suzuki, Daisuke; Magara, Masaaki

個々の粒子の同位体比分析はその粒子の発生源を推定する上で重要な情報を与える。特に原子力施設で採取された試料中のウラン粒子の分析は、核兵器開発につながるような原子力活動の検知の上で重要である。一般的に個々のウラン粒子の分析には、表面電離質量分析法とフィッショントラック法を組み合わせた方法が用いられているが、複数粒子を同時に測定してしまうという問題があり、場合によっては誤った解釈を引き起こしてしまう可能性があった。本研究では、上記の方法に電子顕微鏡観察下での個々の粒子の微小サンプリングの工程を組み込み、同位体組成の異なる混合ウラン粒子の分析に適用したところ、複数粒子分析の問題をほぼ解決することに成功した。

The analysis of uranium particles in environmental samples taken from nuclear facilities is a useful tool to unveil undeclared nuclear activities related to the production of nuclear weapons. An efficient method to analyze isotope ratios of individual uranium particles is thermal ionization mass spectrometry (TIMS) combined with a fission track technique. A drawback in the fission track-TIMS technique is so-called particle-mixing. Here, some uranium particles are measured as a single particle and an averaged isotope ratio is obtained, which may lead to misunderstanding conclusions for source identification. In the present study, micro-sampling under a scanning electron microscope has been added to the procedure of the fission track-TIMS technique. The analysis of a mixed sample containing uranium particles in SRM 950a and CRM U100 materials indicated that the problem of particle mixing was almost avoidable with the proposed technique.