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佐野 雄一; 青瀬 晋一*; 岡本 文敏; 狩野 純一*; 小山 智造; 田中 康正
PNC TN8410 96-362, 19 Pages, 1996/10
TRUEXプロセスにおいて使用される抽出剤CMPO(octyl(phenyl)-N,N-diisobutylCarbamoylMethylPhosphineOxide)及び相改質剤TBP(Triisobutylphosphate)と軽ランタニド元素(La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu)との反応について、NMR(NuclearMagneticResonance;核磁気共鳴吸収)測定を用いて検討を行った。NMR測定の結果から、ランタニド(Ln)/CMPO/TBP系におけるLn錯体の構造について、系内のLn3+イオンに対するCMPOの濃度比により、以下に示すような変化をすることが確認された。Ln/CMPO/TBP系([CMPO]/[Ln](モル濃度比)
3)硝酸イオン-Ln/TBP系と類似の配位様式CMPO,TBP-ともに配位(複数の配位様式)Ln/CMPO/TBP系([CMPO]/[Ln](モル濃度比)
3)硝酸イオン-Ln/CMPO系と類似の配位様式CMPO,TBP-CMPOのみが2座配位(Ln/CMPO系と同様の配位様式)TBPは第一配位圏外に存在し、Ln-CMPO錯体のCMPO交換反応に寄与
駒 義和; 渡部 雅之; 野村 和則; 小山 智造; 岡本 文敏; 田中 康正
PNC TN8410 96-258, 46 Pages, 1996/09
CMPO-TBP混合溶媒を用いた三価アクチニド(An(3))/ランタニド(Ln)分離技術の開発の一環として、PUREX法に関する試験で発生した実廃液を用いた向流多段抽出試験を行った。抽出・洗浄・硝酸逆抽出、An(3)逆抽出及びLn逆抽出の4つの工程から成る基本フローシートに基づき実施した。本試験では、硝酸逆抽出工程へのHAN溶液の適用性、An(3)逆抽出工程での低濃度塩析剤溶液の使用によるAn(3)回収率の向上、低酸度の供給液を用いた際のFPの挙動を主に調べた。以下の事実が明らかとなった。比較的低い硝酸濃度(1.3M)の供給液を用いたが、Am、Cm及び希土類は99.8%以上抽出された。硝酸逆抽出液として0.4MHAN(pH2.0)を適用し、装荷溶媒からの硝酸のみを除去できることを確認した。また、硝酸逆抽出工程に洗浄部を設けることにより、非抽出金属の水相への損失を0. 1%未満とすることができた。An(3)製品には、AmとCmの他に一部のSm及びEu、ほとんどのYが同伴した。逆抽出液の溶媒に対する流量比(O/A比)を大きく設定したため、一部のAmがLn廃液に移行した。Ruは回収されなかった。洗浄溶媒中に硝酸が含まれていたが、明確な蓄積は認められなかった。Ln逆抽出工程では、溶媒中の三価金属が支障なく回収された。Ruは残留するため、アルカリ洗浄等の操作がさらに必要である。今後の課題としては、An(3)逆抽出工程の最適化、硝酸銀を含む廃液の処理・再利用が挙げられる。
野村 和則; 渡部 雅之*; 佐野 雄一*; 小山 智造; 根本 慎一*; 小沢 正基*; 岡本 文敏
PNC TN8410 96-206, 33 Pages, 1996/07
本試験では,DC18C6による硝酸酸性系でのSrの抽出に関して,抽出及び逆抽出時間の測定ならびにSrの分配に対する温度依存性の評価を行った。また,DC18C6-Sr錯体構造についてNMRスペクトルの測定を行った。さらに,新たに入手した数種のクラウン化合物を用いた分配基礎試験を実施,硝酸酸性系での抽出剤としての可能性を調べた。以下に,本試験結果の主な概要を示す。・DC18C6-CH2Cl2-硝酸系におけるSrの抽出及び逆抽出とも,その反応は速やかに行われるものとみなせる。・DC18C6-CH2Cl2-硝酸系におけるSrの抽出反応は,反応全体としては発熱反応であり,温度が低い方が抽出に有利である。・DC18C6-Sr錯体のNMRスペクトルを測定し,1つのSrに対して一分子のDC18C6が配位していることが補完できた。・新たに入手したクラウン化合物のうち,C15C5がAgに対して抽出能を示した。以上の結果から,大環状化合物のうちクラウン化合物に属するDC18C6によるSrの抽出機構について,さらに詳細な評価を行うことができ,硝酸酸性系で使用する抽出剤として優れた性質を有することを明かとした。このことは,硝酸環境におけるクラウン化合物の核種分離試薬としての可能性をさらに進めたものであると評価ができる。また,今回新たに調査したクラウン化合物のうち,C15C5によりAgを硝酸溶液系から抽出できることがわかり,新抽出剤としての可能性がさらに広がった。
駒 義和; 渡部 雅之; 根本 慎一; 小沢 正基; 岡本 文敏; 田中 康正
PNC TN8410 96-039, 52 Pages, 1996/02
An(III)/Ln相互分離法の開発の一環として、CMPO-TBP混合溶媒を使用するTRUEX法に対して、ジエチレントリアミン五酢酸(DTPA)を適用する検討を進めている。本報告では、良好な分離に重要である工程内のpHの安定性と、希土類元素の相互分離挙動について、向流多段抽出のコールド試験を行った結果をまとめた。硝酸逆抽出工程において硝酸ヒドロキシルアミン(HAN)溶液により装荷溶媒中の酸は良好に除去され、十分にNANO3の代替となりうることが分かった。HAN濃度は0.5M以下で十分である。An(III)逆抽出工程の逆抽出部ではpHの変化は小さいが、洗浄部ではフリーDTPA濃度の減少によりpHが上昇する。DTPAの共存によりpHの変動を抑制する効果は、工程内でpHを安定に保つには不十分である。また、塩析剤濃度が高くなるとpHの変動が大きくなる。pHの変動を抑え、Am・Cmの回収率を高めるためには、NaNO3濃度を低くする必要があり、少なくとも3M以下に設定するべきである。An(III)製品には、Amの模擬として用いたDyの多くが回収された。EuとSmも一部同伴したが、ほとんどのCeとNdを除去することができた。Dyに対する除染係数はおよそCe:Nd:Sm:Eu=200:30:3:2であり、An(III)逆抽出液中の塩析剤濃度により大きな変化はなかった。
渡部 雅之; 駒 義和; 根本 慎一; 小沢 正基; 岡本 文敏; 田中 康正
PNC TN8410 95-387, 47 Pages, 1995/11
CMPO-TBP混合溶媒系において、DTPAを用いて三価アクチニドの選択的な逆抽出を行うプロセス開発の一環として、以前のホット試験で回収したTRUEX製品を用いて向流多段抽出試験を行い、その可能性の評価を行った。その結果、以下のことが明らかとなった。抽出・洗浄工程では、三価金属が定量的に抽出された。装荷溶媒中の硝酸を除去する硝酸逆抽出工程では、三価アクチニドおよび希土類を装荷溶媒中に10以上の分配比で保持したまま、硝酸のみを逆抽出することが可能であることを確認した。また、本工程では、水相側に被抽出金属のリーク(10%程度)が観測されたものの、上流側に再抽出部を設けることでこのリークは抑えられると考える。三価アクチニドと希土類の相互分離の主工程となる三価アクチニドの選択的逆抽出工程では、上流側でpHの上昇が観測されたものの、241Amに対する除染係数として、Ceで70、Ndで40、Smで2程度の値が得られ、混入する希土類の組成は、La:Ce:Pr:Nd:Sm=1:1:2:3:20であり、軽希土の除去が良好であることを確認した。この工程に入る希土類の8%だけが三価アクチニド製品中へ移行し、Amは8%が次工程へ輸送された。三価アクチニドの回収率は供給液に対して約60%であった。希土類の逆抽出工程では、溶媒中の希土類が問題なく回収された。供給液に対し5%程度のAmが混入していた。本試験から、DTPAを適用した本法により、三価アクチニドと希土類、特にCeやNdのような軽希土類元素との分離が十分に可能であることを明らかにした。
野村 和則; 根本 慎一; 小沢 正基; 岡本 文敏; 田中 康正
PNC TN8410 95-286, 20 Pages, 1995/11
新規に合成した抽出剤を含む数種の大環状化合物を用いたバッチ法によるコールド基礎試験を実施し,大環状化合物による金属イオンの抽出分離の可能性及び課題の摘出を行った。本試験では,ジシクロヘキサノー18-クラウン-6-エーテルを中心に,硝酸への適用性および金属イオン抽出特性等について段階的に調査・検討を行った。その結果,以下のことが明かとなった。・新規に合成した抽出剤はいずれも酸濃度の高い領域では抽出能を示さなかったが,酸濃度の非常に低い領域(10-4N)においてピリジル基を置換したクラウノファン化合物が,20
30程度の分配比でAgを抽出した。・既存の大環状化合物では,ジシクロヘキサノ-18-クラウン-6-エーテルが硝酸濃度の高い領域(13N)かSrを選択的に抽出できることを確認した。このときのジシクロヘキサノ-18-クラウン-6-エーテルによるSrの抽出錯体について調べたスロープ法による解析結果は,文献情報と異なるものであった。・さらに,模擬高レベル廃液を用いてジシクロヘキサノ-18-クラウン-6-エーテルによるSrの抽出の選択性および共存イオンの影響について調べた結果,共存イオンに妨害されることなくSrを選択的に抽出できることがわかった。以上の結果から,大環状化合物のうちクラウン化合物に属するジシクロヘキサノ-18-クラウン-6-エーテルにより,高レベル廃液からSrを分離できる可能性を有していることがわかった。このことは,硝酸環境におけるクラウン化合物の核種分離試薬としての可能性を示唆するものである。
佐野 雄一; 小沢 正基; 岡本 文敏; 田中 康正
Solvent Extraction Research and Development, Japan, 3, p.164 - 177, 1995/11
TRUEX(transuranium extraction)プロセスにおいて使用される抽出剤CMPO(octyl(phenyl)-N,N-diisobutylcarbamoylmethylphosphine oxide)及び相改質剤TBP(tributylphosphate)と軽ランタニド元素(La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu)との反応について、NMR(核磁気共鳴吸収)測定を用いて検討を行った。NMR測定の結果より、ランタニド/TBP系においては2分子のTBPが、ランタニド/CMPO系においては3分子のCMPOが、それぞれランタニドイオンに単座配位及び2座配位することが示された。また、ランタニド/CMPO/TBP系においては、CMPOのみが直接ランタニドイオンに2座配位し、TBPは第一配位圏には存在しないことが確認された。ランタニド/TBP系及びランタニド/CMPO系における配位子交換
佐野 雄一; 青瀬 晋一; 岡本 文敏; 田中 康正
PNC TN8410 95-313, 28 Pages, 1995/10
TRUEX(transuranium extraction)プロセスにおいて使用される抽出剤CMPO(octyl(phenyl)‐N,N‐diisobutylcarbamoylmethylphosphine oxide)及び相改質剤TBP(tributylphosphate)と軽ランタニド元素(La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu)との反応について、NMR(核磁気共鳴吸収)測定を用いて検討を行った。NMR測定の結果より、ランタニド/TBP系においては2分子のTBPが、ランタニド/CMPO系においては3分子のCMPOが、それぞれランタニドイオンに単座配位及び2座配位することが示された。また、ランタニド/CMPO/TBP系においては、CMPOのみが直接ランタニドイオンに2座配位し、TBPは第一配位圏には存在しないことが確認された。ランタニド/TBP系及びランタニド/CMPO系における配位子交換反応については、CBS(complete bandshape)法から求められた活性化パラメータの値から、会合機構あるいは第1配位圏外での溶媒などとの相互作用を伴う解離機構により配位子交換反応が進むものと推測された。一方、ランタニド/CMPO/TBP系におけるCMPOの交換反応は、第1配位圏外でのTBPによる影響を伴った反応で進行することが示唆された。
寺田 誠二; 斉藤 和則*; 岡本 文敏; 田中 康正; 菅沼 隆; 青瀬 晋一
PNC TN8410 95-238, 255 Pages, 1995/08
溶解工程からの不溶解性残査、ハル付着物、および高レベル廃液ガラス固化体などの高レベル放射性固体試料のセル内分析作業の省力化、迅速化を図るため、表題分析方法の開発を進めている。ICP発光分析法は汎用分析方法の中では最も高精度、高感度の分析方法のひとつであるが、一般には溶液試料が分析対象であることから固体試料の分析には前処理が不可欠であった。そこで、ICPへのサンプリングにパルスレーザーによるアプレーションを利用する方法に着目し研究開発を進めてきた。今回の試験研究では、試作した多元素同時分析装置を使って様々な条件設定における装置の特性を詳細に調べると共に、論理式に基づくモデル化によって実測結果の理論的検証を試み、さらに模擬試料の分析試験を実施した。試験装置をモデル化することによって解析的に装置の挙動を予測し、これまで経験的・感覚的にしか把握できなかった装置の特性をある程度理論的に把握することができた。そして、感度・再現性のより高い操作条件設定を実施することにより、頭記分析対象の定量分析にも適用できる見通しが得られた。
駒 義和; 渡部 雅之; 根本 慎一; 小澤 正基; 岡本 文敏; 田中 康正
PNC TN8410 95-193, 49 Pages, 1995/06
酸化物燃料を前提とした先進的核燃料リサイクルでは、Amを製品として回収し、Cmは冷却保管できる形態にする方針が示され、化学的に類似した性質を有するこれら三価アクチニドとランタニド元素の相互分離技術の重要性が認識されている。これまでに、これらの相互分離技術の開発として、CMPO-TBP混合溶媒系の溶媒抽出に対して、ジエチレントリアミン五酢酸(DTPA)を適用する方法の可能性を確認し、概念的なフローシートを提案した。本報告では、CMPO混合溶媒系において、DTPA-塩析剤溶液を用いて三価アクチニドを選択的に逆抽出する工程を中心にした分離プロセスについて検討した。選択的逆抽出工程で主要な分離操作条件であるpH、塩析剤(NaNO
)濃度、DTPA濃度、接触時間の影響を調べた。これらの中では、pHが最も影響の大きな因子であり、pH2前後で良い分離が得られることを確認した。分離は錯形成試薬の選択性が支配的であることが分かった。0.05MDTPA-3MNaNOのような組成の水溶液が逆抽出液として適当であると考えられる。また、選択的逆抽出工程においてpHを安定化する方策として、装荷溶媒から予め酸を逆抽出する工程を検討した。0.5MNaNO溶液を用いて逆抽出操作を行うことにより、金属を溶媒中に保持したまま酸のみを逆抽出できることを確認した。以上の結果から、CMPO混合溶媒系での三価アクチニド/ランタニドの分離はその実現性がかなり高いものと考えられる。
C分析法開発(II)ガスクロマトグラフ質量分析法による基礎試験茨目 幸雄*; 檜山 敬; 岡本 文敏; 富樫 昭夫
PNC TN8410 95-010, 40 Pages, 1995/04
使用済燃料再処理工程における剪断・溶解オフガス中のC化合物の連続オフガスモニタ(インライン計測)を開発している。高感度であり、濃度変化に追随可能な方法としてガスクロマトグラフ質量分析法を選定し、その実用化をはかるため、分析システムを試作し、コールドでの性能評価試験を実施している。分析対象を化学形CO
(m/e46)とすると、実オフガス中にはm/e46分析の妨害因子として、COと同重体である多量のNOおよび酸素の安定同位体
Oを構成元素とする
C
OO等がある。高濃度NOと空気中のCOを分離用ガスクロマトグラフの段階で分離可能なカラムの選定および、その性能確認試験を実施した。NOとCOの分離は、実験濃度範囲において可能であることを確認したが、使用したNOX ガスに含まれるNO・NOの影響が大きいことが判明した。安定同位体Oがm/e46のバックグランドを上昇させ、分析対象COとしての定量下限を上げてしまう事象には、分離カラム毎に空気中のCOOを繰り返し測定し、その変動幅の3
をとることでCOの定量下限を検討し、porapak Tで0.149ppm、シリカゲルで0.212ppmとなった。
青瀬 晋一; 寺田 誠二; 岡本 文敏; 富樫 昭夫; 長谷 文昌*; 石井 太郎*; 斉藤 和則*
PNC TN8410 94-389, 85 Pages, 1995/02
ガラス固化体、不溶解性残査及びハル付着物等のホットセル内における分析作業の迅速化を図るため、固体試料を前処理なしに分析できるレーザーアブレーションICP発光分光分析装置の開発を進めている。レーザーアブレーションICP発光分光分析装置の開発(I)において、模擬ガラス固化体試料中のNa及びステンレス試料、ジルカロイ試料中のCr等を対象とした基礎試験を行い、本分析法の適用性を見いだした。今回、多元素を同時分析できるシステムを試作し、その適用性を検討した。ロイ試料中の多元素同時分析では、発光強度と含有率の間にまた、アブレート量の変動により、定量性が得られなかった模擬ガラス固化体試料についても内部標準元素を基準に補正すれば、定量できる可能性を見いだした。本試験の主な成果は次のとおりである。(1)各元素の発光強度-時間曲線は、すべて同じ傾向(発光時間、ピーク形状)を示し、その発光時間は約20秒程度であった。(2)各元素の発光強度は、キャリアガス流量によって大きく変動した。(Zr,Y,Srは低流量側で大、Cr,Naは高流量側で大となった。)多元素同時分析時のキャリアガス流量を検討した結果、約1.41/分で最も発光強度が大きくなることが分かった。(3)ステンレス標準試料及びジルカロイ標準試料中のCr,Ni,Na等について検量線を作成した結果、若干のばらつきは見られるが、発光強度と含有率の間に相関を見いだすことができた。また、鉄及びジルコニウムを内部標準元素として発光強度を補正した場合、検量線の相関性を向上させることができた。(4)模擬ガラス固化体試料の成分分析を行った結果、廃棄物成分の組成及び表面状態によってアブレートされるエアロゾル量に変動がみられ、発光強度-濃度の相関性を見いだすことはできなかったが、内部標準物質を基準に発光強度を補正した場合、良好な結果が得られ、定量分析に適用できる可能性を見いだした。
波高分析法の適用性評価)富樫 昭夫; 岡本 文敏; 菅沼 隆; 篠崎 忠宏
PNC TN8410 94-261, 90 Pages, 1994/06
使用済燃料の溶解工程において発生する放射性ヨウ素(129I)は、化学形態の複雑さや、その放射能毒性の観点から再処理施設の運転管理や安全管理上留意すべき重要な核種である。しかし、FBR使用済燃料再処理工程における129Iについては、工程内挙動や特性など十分な知見が得られておらず、129I分析法の確立が課題となっている。当室では、NO2ガス追い出し-波高分析法によるFBR燃料溶解液中の微量ヨウ素分析法の検討を進めており、これまでの基礎試験において、25%NO2-N2混合ガス追い出し法により硝酸溶液中のI-,IO3-,IO4-の各形態ヨウ素を90%以上分離出来ることを明らかにした。今回、筆者らは、難溶性ヨウ素化合物にも着目し、模擬溶解液を用いてその生成過程、化学形態及び分離条件などを調査するとともに、常温において気体状で取り扱うことのできる5%NO2-N2混合ガスを追い出しガスとして用い、不足分のNO2-を亜硝酸ナトリウム試薬の添加により補う分離方法を検討した。また、微量ヨウ素の追い出し効率を向上させるため、安定ヨウ素担体の添加による効果を確認した。その結果、模擬溶解液中に存在する主要な難溶性ヨウ素化合物は、AgI及びPdI2であり、これらは硝酸溶液中で加熱することによって容易に分解することを実験的に確かめた。また、亜硝酸ナトリウム添加、5%NO2-N2混合ガス追い出し法によるヨウ素の分離回収率は、難溶性ヨウ素化合物を含む各ヨウ素形態において90%以上であり、セル内操作としての実用性が確認できた。なお、トレーサ試験によって求めた本分析法の定量下限は129Iとして0.037Bq/mlであり、129I濃度0.37Bq/mlにおける変動係数(CV)は、約2%であり、FBR燃料溶解液中の129I分析法として適用できる見通しを得た。
富樫 昭夫; 岡本 文敏; 菅沼 隆; 市毛 良明
PNC TN8410 94-254, 158 Pages, 1994/06
Purex法再処理プロセスにおいて使用するTBP・ドデカンは、放射線や酸の存在下において相乗効果的に劣化する。プロセス・分析開発室では、溶媒の劣化によるプロセスへの影響を予測評価するための基礎データを整備することを目的として、溶媒劣化に関する基礎的な研究を進めている。今回、その一環として、(1)溶媒劣化物分析法の確立試験、(2)新規TBP劣化物の同定試験、(3)溶媒の劣化に与える酸、放射線等複数因子による影響把握試験、(4)劣化溶媒のウラン抽出特性の把握試験、(5)酸、放射線等の共存下における劣化物の生成速度評価試験、(6)アルカリ等によるTBP劣化物の洗浄試験を実施した。得られた成果を以下に示す。(1)TBPの劣化物として新たにりん酸ジブチル2オキソブチル、りん酸ジブチル3ヒドロキシブル、りん酸ジブチル2ニトロオキシブチル、りん酸ジブチル3ニトロオキシブチルの4物質を同定した。(2)ガスクロマトグラフィによる溶媒劣化物の分析法を確立した。本法におけるTBP劣化物4種の定量下限は約2ppmであった。また、再現精度(C.V)は、試料中にTBP劣化物が約2000ppm含まれる場合、約5%であった。(3)新たに同定した4種のTBP劣化物は、硝酸のみの存在下では生成せず、放射線の存在下で生成すること、また、共存する金属イオン、還元剤等の種類によって生成量が異なることを明らかにした。なお、照射線量と劣化物の生成量には相関関係が成立することから、共存する物質及びその濃度が決定されれば、その生成量から溶媒の照射履歴を推定することが可能である。(4)高濃度硝酸を接触させ、2
105Gyの線を照射した劣化溶媒においてもウランの抽出性能には影響はないが、逆抽出性能が低下した。また、未照射でも溶媒中に硝酸が装荷されることによりウランの逆抽出性能が低下することが分かった。さらに、溶媒の劣化は硝酸などの接触による化学的な劣化よりも放射線劣化が支配的であることが分かった。(5)新たに見出したTBP劣化物4種の生成速度は、照射線量、硝酸濃度及び共存物質によって異なるが、およそ050ppm/hであった。特に硝酸装荷濃度による影響は顕著であり、硝酸装荷量の違いにより510倍の生成速度変化が生じることが分かった。(6)新たに見出したTBP劣化物4種のうち、りん酸ジブチル2オキソブチルは水酸化
八木沼 龍治*; 檜山 敬; 菅沼 隆; 岡本 文敏; 富樫 昭夫
PNC TN8410 94-067, 51 Pages, 1994/01
プロセス・分析開発室では、分析の自動化による被ばくの低減・廃液の低減、迅速化、高精度化などを目指してフローインジェクション分析法(FIA)の核燃料サイクル分野での適用性について検討を進めている。その一貫として、試料採取、試薬の添加、反応温度の制御、呈色反応の安定時間保持など測定までに長時間を必要とし、また複雑な前処理など熟練を必要とする従来の吸光光度法による湿式化学分析への適用を試みた。本報告では、FIAに関する基礎的知見を得るためコールドによりジルカロイ中の鉄、水相試料中の硝酸ヒドロキシルアミンおよび全リンなどの分析について吸光光度法の適用性について検討した。またICP発光分光分析法との組合せや将来のホット施段への適用化に向け、グローブボックス型FIAの概念についても検討したので報告する。
長谷 文昌; 青瀬 晋一; 菅沼 隆; 岡本 文敏; 富樫 昭夫
PNC TN8420 93-014, 25 Pages, 1993/08
ホットセル内における分析作業の迅速化、省力化及び廃棄物の低減化を図るために、固体試料を溶解等の前処理操作を行わずに直接分析する技術として、レーザアブレーション法を試料導入系に用いたICP発光分光分析装置の開発を進めている。この分析法は、固体試料表面にレーザ光を照射し、試料をエアロゾルとして固体から脱離放出させ、これをICPに導入して目的元素の発光強度を測定する分析法である。分析対象としては、ガラス固化体、不溶解性残さ及びハル付着物等の固体試料分析に適用する予定である。 本技術資料は、ホットセル内用のレーザアブレーション-ICP発光分光分析装置を今後、効率的に開発するため、装置の構成条件及び分析条件(レーザ出力、キャリアガス流量等)について文献調査を行った結果を纏めたものである。
長谷 文昌; 石井 清登; 青瀬 晋一; 菅沼 隆; 岡本 文敏; 富樫 昭夫
PNC TN8410 93-165, 98 Pages, 1993/07
ガラス固化体、不溶解残渣及びハル付着物等の固体試料を溶解等の前処理操作を行わずに、直接分析する技術として、レ-ザアブレ-ション法を試料導入系を用いたICP発光分光分析装置の開発の着手した。本分析法は、固体試料表面にレ-ザ光を照射して、試料をエアロゾルとして固体から脱離放出させ、これをICPプラズマ中に導入し、目的元素の発光強度を測定する分析法である。今回、ホットセル内での分析に適用できるレ-ザアブレ-ション-ICP発光分光分析装置を試作し、この分析法の測定条件(レ-ザ出力、キャリアガス流量等)を把握するためのコ-ルド基礎試験を行った。また、ステンレス鋼及び模擬ガラス固化体試料中の含有元素を分析対象とし、本分析法の適用性について検討を行った。本試験における主要な成果は以下のとおりである。1.今回、試作したホットセル用レ-ザアブレ-ション-ICP発光分光分析装置の測定条件の検討を行い、キャリアガス流量、レ-ザ出力などの基礎的な条件を把握することができた。(例:レ-ザ出力約1J/パルス最適キャリアガス流量約1.4L/minなど)2.上記で検討した測定条件に基づき、金属試料(ステンレス標準試料)中のクロム、マンガン、銅、チタン等の検量線を作成した結果、発光強度と各元素の含有率に良好な相関関係が見られ(各元素とも相関係数0.94以上)、本分析法を金属試料の定性・定量分析に適用できる見通しを得た。3.模擬ガラス固化体試料中の成分分析では、表面の状態(粗さ、透過率)や成分組成によって、その発光強度が著しく変動したが、適切なレ-ザ照射条件及びデ-タ処理法を選定することによって、定量できる可能性を見出した。
檜山 敬; 大内 義房; 岡本 文敏; 富樫 昭夫
PNC TN8450 93-005, 14 Pages, 1993/06
本報告書は、平成5年5月25日、東海事業所図書・研修合同棟において開催された第14回分析技術報告会の内容をとりまとめたものである。この報告会は昭和58年に第1回目を開催して以来、各事業所分析部門の「技術情報交換」「分析業務の効率化と技術の向上」及び「分析に携わる技術者の教育」を目標にほぼ毎年継続してきたものであり、探鉱部門から廃棄物処理処分技術開発に至る原子力サイクル全般に係わる巾広い分野から全事業所に渡り、報告案件を集めるもので、今回も東海事業所を初め、大洗工学センター、中部事業所、もんじゅ建設所から、14件の報告がなされた。
長谷 文昌; 吉沼 明彦; 青瀬 晋一; 菅沼 隆; 岡本 文敏; 富樫 昭夫
PNC TN8410 93-081, 89 Pages, 1993/04
ホットセル内におけるICP発光分光分析をうちの適用範囲の拡大を図るために,固体試料を直接プラズマ内に導入して分析する黒鉛カップ直接導入ICP発光分光分析装置の開発に着手した。これは,固体試料(微粉末状)を黒鉛カップに採取した後,これをICPのプラズマ内に直接挿入して,励起・発光させ,目的元素の発光強度を測定する分析法である。分関対称試料としては,ガラス試料や不溶解残渣などへの適用が考えられるが,開発上のニーズから、ガラス固化体内のナトリウムを分析対象とした。これまでの基礎試験(ガラス固化体内のナトリウム分析法の開発:PNCSN8410 90-076)により、本分析法の適用性及び測定条件に関する知見を得たが、今回,セル内での操作性を考慮したICP発光分光分析装置及びその周辺機器(ガラス粉砕装置、微量試料サンプリング装置)を設計・製作し、そのコールド評価試験を実施した。試験項目として、遠隔操作性試験、性能評価試験及び耐放射性試験を行ったが、おおむね良好な結果が得られ,本分析装置をホットセル内で実用できる見通しを得た。
長谷 文昌; 市毛 良明; 菅沼 隆; 岡本 文敏; 富樫 昭夫
PNC TN8410 92-063, 38 Pages, 1992/03
FBR燃料再処理工程中で留意すべき放射性核種にSUP14/Cがある。SUP14/Cは軟ベータ線核種であるが,半減期が長いこと及び炭素が生体構成元素であることから、再処理施設の安全評価上注目すべき核種である。しかしFBR燃料再処理工程におけるSUP14/Cについては、まだ十分な知見が得られておらず、高レベル放射性物質研究施設(CPF)におけるSUP14/C分析法の確立及びSUP14/Cの挙動評価が課題となっている。今回、FBR燃料溶解時にオフガスとして放出されるCO/SUB2形態のSUP14/Cを対象とて分析法を検討した。分析法は、環境レベルでの微量SUP14/C分析法として実績のある炭酸カルシウム沈殿固定-過塩素分解-液体シンチレーション計測法をベースとし、CPFにおけるホット分析に実用するために、オフガス中に共存するFP核種からのCO/SUB2分離捕集法及び非ハロゲン試薬を用いた前処理法並びに分析廃液の低減などを検討した。またここで検討した分析法に基づきFBR燃料溶解時に発生するCO/SUB2形態のSUP14/Cを定量したので報告する。本検討試験における主要な成果は以下の通りである。1.溶解オフガス中のCO/SUB2捕集において、硝酸銀の洗気ピン及び水の洗気ピンを前段に設置することによりヨウ素等のFP核種を除去し、NaOHの洗気ピンでCO/SUB2を回収した。さらに、残留するSUPl37/Cs等FP核種については前処理操作を行うことで、これらをSUP14/C測定に影響がない程度まで除去し、SUP14/Cを精度よく分析することができた。2.測定試料調製のための前処理操作において、沈殿固定剤として用いるCaCl/SUB2を 非ハロゲン系のBa(NO/SUB8)SUB2に、酸分解剤として用いるHCIO/SUB4を硝酸に変更しても前処理操作が可能であることを明らかにした。3.常温燃料MK-IIC型特殊燃料1ピンの溶解時に発生するオフガス中のCO/SUB2形態のSUP14/Cは1.11.7MBqであることがわかった。尚、本法における定量値の変動係数は約15%であった。
