放射性廃棄物中Pd質量分析のためのレーザー微粒子化反応を利用したPd分離法の開発

Development of Pd separation technique based on laser-induced particle formation for determination of Pd in radioactive wastes with mass spectrometry

蓬田 匠   ; 浅井 志保; 佐伯 盛久; 半澤 有希子  ; 江坂 文孝  ; 大場 弘則  ; 北辻 章浩  

Yomogida, Takumi; Asai, Shiho; Saeki, Morihisa; Hanzawa, Yukiko; Esaka, Fumitaka; Oba, Hironori; Kitatsuji, Yoshihiro

Pdは高レベル放射性廃棄物(HLW)に含まれる長寿命核種の1つである。HLWの安全で合理的な処分の実施にはその存在量を知るための分析手法が必要だが、現在分析例は存在していない。長寿命かつ低エネルギー純核種というPdの特性から放射線計測の適用は難しく、高感度な質量分析法(ICP-MS)が有効である。しかし、質量分析では前処理として化学分離操作が必要となる。分析対象のHLWは高濃度の放射性核種を含み、被ばくや作業環境の汚染を低減する観点から化学分離操作の単純化が望ましい。我々はこれまでにレーザー微粒子化元素分離法をPd分離に用いる方法を考案し、液性や照射時間、パルスエネルギーがPd回収率に与える影響を評価した。本発表では、模擬HLWからPdを回収した際の共存元素の除去能を除染係数により評価した。その結果、微粒子化反応のPd選択性が極めて高く、分離後にはすべての共存元素を分離前の約1000分の1以下に低減できた。Sr, Cs, Baなどの主要な放射線源およびスペクトル干渉源であるZrを分離材料不要かつ非接触で除去できるため、HLWへの適用も充分に可能と考えられる。

Palladium-107, which is one of the long-lived fission products in high-level radioactive waste (HLW), is a pure beta emitter with a half-life of 6.510 y. The inventory estimation of Pd is demanded for the long-term safety assessment of geological repository. ICP-MS is suitable for the determination of Pd because radiometry with a low beta energy of 33 keV is practically inapplicable. However, cumbersome chemical separation accompanied with highly radioactive sample treatment is still necessary prior to the measurement with ICP-MS. To minimize radioactive contamination and radiation exposure, simplified procedure is desirable. In this study, a simple separation technique based on laser-induced microparticle formation has been applied to Pd separation in a simulated HLW solution. Sufficiently high decontamination factors of coexisting elements ( 1000) were observed, indicating that the proposed method achieved highly-selective separation of Pd.