Sensitive U/U isotopic analysis of trace uranium in safeguards environmental samples using multicollector inductively coupled plasma mass spectrometry

マルチコレクター型誘導結合プラズマ質量分析計を用いた保障措置環境試料に含まれる微量ウランのU/U比高感度測定

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

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

U-236は原子炉内における中性子照射により生成される人工放射性核種であるため、保障措置上重要な核種の1つである。しかしながら、サブナノグラム程度のウラン量では、 U量が少ないため、10レベルのU/U比を測定することは困難であった。本研究では、これら同位体比の測定を可能にするため、マルチコレクタ型ICP-MSを用いた高感度ウラン同位体比測定法を開発した。まず、測定溶液量を10分の1としシグナル強度を高め、全量をICP-MSに導入する。次に、マルチコレクタによる測定の利点を生かし、空気が混入する試料導入時及び消耗時以外のすべての測定データを使用し、それぞれの同位体の全計数から同位体比を求めた。開発したこの手法をIRMM-184ウラン同位体標準溶液のU/U比測定に適用した結果、得られた同位体比は、不確かさ(=2)の範囲内で保証値と一致した。また、本手法を用いることにより、不確かさを従来法よりも10倍改善することができた。

A sensitive analytical technique was investigated in order to determine 10 order of U/U ratio in the sub-ng of uranium using a multi-collector ICP-MS. First, the solution volume was concentrated to one tenth to obtain higher intensities. Next, data acquisition was started from the beginning of the solution uptake and continued until all solution was exhausted. Taking advantage of multi-collector measurement, all data were used with excepting the portion affected by air mixing at the beginning and end of sample introduction. The isotope ratios were calculated from the total counts of each isotope. This technique was applied to U isotope standard (IRMM-184) to measure the 10 order of U/U ratio in the sub-ng of uranium. Measured values were in good agreement with the certified value within the uncertainity (=2). The uncertainties obtained with this new technique (32% on average) were revised to be 10 times smaller than those obtained with the conventionalmethod.