二次イオン質量分析法を利用した保障措置環境試料中のウラン粒子に対する同位体組成分析法の発展と分析技術開発

Development of analytical techniques for isotopic composition determination of uranium particles in environmental sample for safeguards with Secondary Ion Mass Spectrometry

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

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

二次イオン質量分析法は酸素などのイオンビームを試料に照射することで試料の構成元素から放出されたイオンを質量分析する手法である。この手法は僅かなイオンであっても高感度の計測が可能であり、極微量の元素の同位体比分析に広く用いられる。我々は高分解能を有する二次イオン質量分析装置を用いて、ウランを主とした核物質を含む微小粒子の同位体組成分析技術を開発するとともに、IAEAが原子力施設等の立ち入り査察で採取した試料に含まれるウラン粒子の同位体組成を日本のIAEAネットワーク分析所として分析し、その結果を報告している。本稿では、二次イオン質量分析法の解説と従来型の二次イオン質量分析装置から始まり、現在、主流となっている大型二次イオン質量分析装置が開発されるまでの二次イオン質量分析法を使用した保障措置環境試料中のウラン粒子に対する分析技術の発展について、我々が行った分析技術開発の成果を中心に述べる。

Secondary Ion Mass Spectrometry (SIMS) is the method to detect secondary ions produced by the sputtering of primary ions. SIMS is one of effective method to measure isotopic composition of particles containing nuclear material in environmental sample for safeguards. We are a group member of the International Atomic Energy Agency (IAEA)'s network of analytical laboratories and have developed analytical techniques using SIMS and other mass spectrometers for nuclear safeguards. We will introduce the principle of SIMS and analytical techniques developed by our group to measure isotopic composition of uranium particles which having a particle diameter of micron order in environmental sample for safeguards.