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Developing accelerator mass spectrometry capabilities for anthropogenic radionuclide analysis to extend the set of oceanographic tracers

海洋トレーサーの拡充を目指した人為起源放射性核種分析のための加速器質量分析法の可能性の開拓

Hain, K.*; Martschini, M.*; G$"u$lce, F.*; 本多 真紀   ; Lachner, J.*; Kern, M.*; Pitters, J.*; Quinto, F.*; 坂口 綾*; Steier, P.*; Wiederin, A.*; Wieser, A.*; 横山 明彦*; Golser, R.*

Hain, K.*; Martschini, M.*; G$"u$lce, F.*; Honda, Maki; Lachner, J.*; Kern, M.*; Pitters, J.*; Quinto, F.*; Sakaguchi, Aya*; Steier, P.*; Wiederin, A.*; Wieser, A.*; Yokoyama, Akihiko*; Golser, R.*

Vienna Environmental Research Accelerator (VERA)における加速器質量分析(AMS)の最近の大きな進歩は、検出効率向上とアイソバー抑制向上であり、環境中の極微量の長寿命放射性核種を分析する可能性を開くものである。これらの核種は$$^{233}$$U, $$^{135}$$Cs, $$^{99}$$Tc及び$$^{90}$$Srであり、通常は安定して海水中に溶存していることから、海洋混合・循環や放射性物質の広がりを研究する海洋トレーサーへの適応が重要になる。特に、同位体比$$^{233}$$U/$$^{236}$$Uと$$^{137}$$Cs/$$^{135}$$Csは元素分別の影響を受けないため、放出源の特定に有力なフィンガープリントであることが我々の研究によって実証されている。検出効率の向上により、10Lの海水試料で主要長寿命アクチニド$$^{236}$$U, $$^{237}$$Np, $$^{239,240}$$Pu, $$^{241}$$Amに加え、非常に稀な$$^{233}$$Uを分析することが可能となり、北西太平洋におけるアクチノイドの典型的な深度プロファイルを得ることに成功した。特に$$^{90}$$Sr分析に関しては、IAEAの標準物質(例えばIAEA-A-12)を用いて我々の新しいアプローチが海洋学的研究へ応用可能であることを示した。我々の推定では、$$^{90}$$Srと$$^{135}$$Csそれぞれの分析に必要な海水はわずか(1-3)Lである。

Recent major advances in accelerator mass spectrometry (AMS) at the Vienna Environmental Research Accelerator (VERA) regarding detection efficiency and isobar suppression have opened possibilities for the analysis of additional long-lived radionuclides at ultra-low environmental concentrations. These radionuclides, including $$^{233}$$U, $$^{135}$$Cs, $$^{99}$$Tc and $$^{90}$$Sr, will become important for oceanographic tracer application due to their generally conservative behavior in ocean water. In particular, the isotope ratios $$^{233}$$U/$$^{236}$$U and $$^{137}$$Cs/$$^{135}$$Cs have proven to be powerful fingerprints for emission source identification as they are not affected by elemental fractionation. Improved detection efficiencies allowed us to analyze all major long-lived actinides, i.e. $$^{236}$$U, $$^{237}$$Np, $$^{239, 240}$$Pu, $$^{241}$$Am as well as the very rare $$^{233}$$U, in the same 10 L water samples of an exemplary depth profile from the northwest Pacific Ocean. Especially for $$^{90}$$Sr analysis, our new approach has already been validated for selected reference materials (e.g. IAEA-A-12) and is ready for application in oceanographic studies. We estimate that a sample volume of only (1-3) L ocean water is sufficient for $$^{90}$$Sr as well as $$^{135}$$Cs analysis, respectively.

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分野:Environmental Sciences

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