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Rapid separation of zirconium using microvolume anion-exchange cartridge for $$^{93}$$Zr determination with isotope dilution ICP-MS

$$^{93}$$ZrのICP-MS測定を目的とした陰イオン交換マイクロカートリッジによる迅速ジルコニウム分離法

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*

放射性廃棄物処分場における長寿命核分裂生成物(LLFP)の被ばくリスクを評価するためには、LLFPの分析が不可欠である。本研究では、マイクロ陰イオン交換カートリッジ(TEDAカートリッジ)を用い使用済燃料溶解液からZrを分離してLLFPの一つである$$^{93}$$Zrの存在量をICP-MSで定量した。TEDAカートリッジは、同等の分離に必要な従来分離材料(陰イオン交換樹脂)の1/10以下の体積(0.08cm$$^{3}$$)であっても優れたZr分離性能を維持し、使用済燃料中のほぼ全ての共存元素を迅速に除去できることを確認した。また、従来材料の約10倍の流速で処理が可能であるため、1.2分で分離が完了した。得られた$$^{93}$$Zr定量値は、実測値による検証実績がなかった燃焼計算コードORIGEN2の正しさを実証する結果となり、ORIGEN2の信頼性も確認できた。

Estimating the risks associated with radiation from long-lived fission products (LLFP) in radioactive waste is essential to ensure the long-term safety of potential disposal sites. In this study, the amount of $$^{93}$$Zr, a LLFP, was determined by ICP-MS after separating Zr from a spent nuclear fuel solution using a microvolume anion-exchange cartridge (TEDA cartridge). The TEDA cartridge achieved highly selective separation of Zr regardless of its small bed volume of 0.08 cm$$^{3}$$. The time taken to complete the Zr separation was 1.2 min with a flow rate of 1.5 mL/min, which was 10 times faster than that for a conventional anion-exchange resin column. Almost all the other elements were removed, leading to accurate measurement of $$^{93}$$Zr. The result connects experimental value to theoretical prediction provided by ORIGEN2, which requires verification. With the measured value, we demonstrated that the theoretical value is reliable enough to estimate radiation risks.

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InCites™

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パーセンタイル:62.19

分野:Chemistry, Analytical

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