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Separation technique using column chromatography for safeguards verification analysis of uranium and plutonium in highly-active liquid waste by isotope dilution mass spectrometry

同位体希釈質量分析法による保障措置査察検認分析のための単一カラムクロマトグラフィーによる高レベル放射性廃液中のウラン及びプルトニウムの分離技術

山本 昌彦; 田口 茂郎; 堀籠 和志; 久野 剛彦

Yamamoto, Masahiko; Taguchi, Shigeo; Horigome, Kazushi; Kuno, Takehiko

使用済核燃料再処理施設におけるウラン(U)及びプルトニウム(Pu)の検認は、IAEAの保障措置査察行為として極めて重要である。本研究では、同位体希釈質量分析法(IDMS)による高レベル放射性廃液(HALW)中のU及びPuの保障措置査察検認分析のために、単一カラムによる抽出クロマトグラフィーに基づく分離方法を開発した。HALW中の核分裂性核種(FP)からUとPuを順次分離するための抽出クロマトグラフィーには、市販のTEVA$$^{textregistered}$$樹脂を選択した。試料中のUは、硝酸溶液によってFPからクロマトグラフ分離するとともに、Pu(IV)はTEVA$$^{textregistered}$$樹脂上に吸着させた。その後、PuはPu(III)に還元することで樹脂上から溶離した。この方法によるU, Puの回収率,除染係数は分離後に実施するIDMSに必要十分なレベルであった。また、FP除去後のカラムの放射線量は、バックグラウンドレベルにまで低下した。本分離法を用いたIDMSの分析結果は従来の分離法による結果と良好に一致した。本法は従来法と比べて簡便かつ迅速に分離操作を行うことができ、IAEA/日本オンサイト分析所へ適用可能と考えられる。

In this study, the single-column extraction chromatographic separation has been developed for analysis of U and Pu in highly active liquid waste by isotope dilution mass spectrometry (IDMS). The commercially available TEVA$$^{textregistered}$$ resin is selected as an extraction chromatography resin. The U is chromatographically separated from fission products (FP) elements by nitric acid while Pu(IV) is adsorbed on the resin. After that, Pu is eluted by reducing to Pu(III). The method has been successfully achieved the separation with yielding the enough recovery and sufficient decontamination factors for subsequent IDMS analysis. The column dose rate after the FP removal is decreased to the background. The analytical results obtained by the developed method are in a good agreement with those of the conventional method. It provides simple and rapid separation and expected that the method can be applied to join IAEA/Japan on-site analytical laboratory.

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