陰イオン交換樹脂を充填するためのマイクロチャンネルの設計と性能評価

Design and performance evaluation of microchannel for packing with aion-exchange resins

大内 和希  ; 塚原 剛彦*; Brandt, A.*; 武藤 由樹*; 生田目 望*; 駒 義和  ; 北辻 章浩  

Ouchi, Kazuki; Tsukahara, Takehiko*; Brandt, A.*; Muto, Yuki*; Nabatame, Nozomi*; Koma, Yoshikazu; Kitatsuji, Yoshihiro

高線量試料の分離工程における放射線被ばくリスクや二次廃棄物の低減をするため、微小スケール分離に適した陰イオン交換樹脂充填マイクロチャンネルの設計とそのウラン分離性能を評価した。マイクロチャネルは断面積が同程度で外周の異なる2つの形状を設計した。結果として、マイクロチャネルの深さ及び幅方向に約10個以上の樹脂を配列することで期待されるウラン分離性能が得られることがわかった。また、この樹脂充填マイクロチャンネルを福島第一原子力発電所の原子炉建屋滞留水と同程度のセシウムを添加した海水試料に適用したところ、ウラン濃度は2.850.07ppbが得られ、認証値(2.810.16ppb)とよく一致した。また、このフラクション中のセシウム濃度は初期濃度の1/1000以下であった。よって、この樹脂充填マイクロチャンネルは複雑なマトリクス試料のウラン分離に適用可能な性能を有しているといえる。

We designed microchannel for packing with aion-exchange resins that can reduce the radiation exposure risk and the secondary radioactive wastes during uranium (U) separation. Two types of microchips were designed to densely pack the microchannels with resins. The microchannels had almost the same cross-sectional area, but different outer circumferences. A satisfactory separation performance could be obtained by arranging more than ca. 10 resins along the depth and width of the microchannels. The separation performance of the microchannel was evaluated using the seawater standard added Cs-133 as a reference of 1F retained water. The measured value of U in the seawater sample was in good agreement with the certified value. These results indicate that a resin-packed microchannel is suitable for determining the U from highly concentrated matrix elements.