超極微量プルトニウムとウランの同位体組成分析技術の開発

Development of isotopic analysis techniques for ultra-trace amounts of plutonium and uranium

安田 健一郎   ; 鈴木 大輔   ; 富田 純平  ; 富田 涼平 ; 宮本 ユタカ   

Yasuda, Kenichiro; Suzuki, Daisuke; Tomita, Jumpei; Tomita, Ryohei; Miyamoto, Yutaka

粒子の形状が観察できないほど極微小なプルトニウムやウラン及びプルトニウムが混在している粒子の、ウランやプルトニウムの同位体比を効率的に測定する手法の開発がIAEAの行う保障措置活動において求められている。本研究グループではそのニーズに対応するため、両元素の存在を視覚的に判別するトラック法に基づく手法と、同位体組成の分析中に粒子の加熱温度を変えることで化学分離を用いることなく表面電離型質量分析法(TIMS法)によって同位体組成を高精度に分析する連続加熱昇温法を開発した。トラック法において、それぞれの元素に対して特徴的に反応する検出材を使うことで、粒子がどの元素を含んでいるのかを視覚的に判別するだけでなく、1つの粒子を検出・採取し測定時に元素分離することで、効率的かつ手軽に両元素の同時分析を可能にした。本発表では、開発した技術の概要とそれに基づく測定の例を報告する。

The safeguards environmental sample analysis by the IAEA requires the development of efficient methods for measuring isotope ratios of ultra-trace amounts of plutonium and uranium particles. We have applied fission track and alpha track techniques to identify of discrimination between plutonium and uranium particles and have successfully measured isotope ratios of the particles using a continuous heating method with a thermal ionization mass spectrometer (TIMS). This method made it possible to find particles containing plutonium and uranium and measure them simultaneously by the TIMS without a chemical separation.