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原子力発電所で使われた燃料からのパラジウムの回収と定量

Recovery and determination of Pd in nuclear fuel used for electricity generation

浅井 志保; 蓬田 匠 

Asai, Shiho; Yomogida, Takumi

使用済燃料中に存在するパラジウムは長半減期(約650万年)の放射性同位体$$^{107}$$Pdを含んでいることが特徴である。このため、長期にわたって放射線を放出し人体に影響を及ぼす可能性があり、資源利用や放射性廃棄物としての処分を検討する際には、$$^{107}$$Pdの存在量を測定し、$$^{107}$$Pdによる放射線の長期的な影響を予測する必要がある。使用済燃料中$$^{107}$$Pdの存在量を正確に測定するには、純度の高いパラジウムの回収が不可欠であるが、従来法では困難であるため、これまで使用済燃料中の$$^{107}$$Pdが実際に測定された例がなかった。本研究では、パルスレーザーを試料に照射してパラジウムを選択的に沈殿分離し、使用済燃料中に存在する$$^{107}$$Pdを世界で初めて定量することに成功した。この方法では、約20分のレーザー照射で90%以上のパラジウムを使用済燃料から回収できる。得られたパラジウム沈殿を王水で溶解し、使用済燃料を構成する主要元素の濃度をICP-MSによって測定した。その結果、パラジウム以外の元素はほぼ検出されず、99.9%以上の純度でパラジウムが回収され、正確な$$^{107}$$Pdの定量が実現した。

Palladium found in spent nuclear fuel is characterized by having radiopalladium $$^{107}$$Pd (Half-life: 6.5$$times$$10$$^{6}$$ y). With its long half-life, accurate determination of the amount of $$^{107}$$Pd in spent nuclear fuel is essential for estimating the radiation effects. However, no experimentally determined concentration has been reported due to the difficulties in obtaining pure palladium form spent nuclear fuel with conventional separation techniques. In this study, Pd in spent nuclear fuel solution was separated by precipitation triggered by photoreduction of Pd(II) with pulsed laser irradiation. About 20 min of the irradiation to the spent nuclear fuel solution provides high Pd recovery of more than 90%. The prepared Pd precipitate was dissolved with aqua regia and measured with ICP-MS. Almost no impurities were detected in the Pd precipitate, resulting in the accurate determination of $$^{107}$$Pd.

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