Preparation of microvolume anion-exchange cartridge for inductively coupled plasma mass spectrometry-based determination of Np content in spent nuclear fuel

ICP-MSによる使用済燃料中Np定量のための小型陰イオン交換カートリッジの作製

浅井 志保; 半澤 有希子  ; 今田 未来; 鈴木 大輔   ; 間柄 正明  ; 木村 貴海 ; 石原 量*; 斎藤 恭一*; 山田 伸介*; 廣田 英幸*

Asai, Shiho; Hanzawa, Yukiko; Konda, Miki; Suzuki, Daisuke; Magara, Masaaki; Kimura, Takaumi; Ishihara, Ryo*; Saito, Kyoichi*; Yamada, Shinsuke*; Hirota, Hideyuki*

Npは主要な長寿命核種の1つであり、高レベル放射性廃棄物の処分場における長期的な安全性を評価するためにはNpの存在量を定量する必要がある。本研究ではNpのICP-MSによる測定に必要なAm/Np分離を目的として、小型の陰イオン交換ディスクカートリッジを作製した。多孔性のシートの細孔表面に、陰イオン交換性分子であるトリエチレンジアミン(TEDA)を導入した高分子鎖を密に付与し、0.08cmのディスク状にカットして、分離用カートリッジとした(TEDAカートリッジ)。得られたカートリッジの性能を評価するため、使用済燃料中のNp分析に適用したところ、Npの回収率は90.4%となりNpのICP-MS測定に十分な値となった。また、市販の陰イオン交換樹脂カラムと性能を比較した結果、TEDAカートリッジの使用によってNpの分離に必要な全工程が約1/4に短縮できることがわかった。

Neptunium-237 (Np) is one of the major long-lived radionuclides found in spent nuclear fuel. To evaluate the long-term safety of a HLW repository, the Np content in spent nuclear fuel must be determined. In this study, micro-volume anion-exchange porous polymer disk-packed cartridges were prepared for Am-Np separation, which is required prior to the measurement of Np with ICP-MS. Disks with a volume of 0.08 cm were cut out from porous sheets having triethylenediamine (TEDA)-containing polymer chains densely attached on the pore surface. The resulting TEDA-introduced disk cartridge was applied to a spent nuclear fuel sample. The chemical yield of Np was 90.4%, which is sufficiently high for ICP-MS measurement of Np. Compared with the conventional separation technique using commercially available anion-exchange resin columns, the time required to adsorb, wash and elute Np using the TEDA-introduced disk cartridge was reduced by 75%.