Development of HCl-free solid-phase extraction combined with ICP-MS/MS for rapid assessment of difficult-to-measure radionuclides, 4; Rapid determination of Pd in concrete rubble

太田 祐貴; Do, V.-K.; Banjarnahor, I. M.; 岩橋 弘之; 古瀬 貴広; 田中 康介

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 335(1), p.939 - 948, 2026/02

https://doi.org/10.1007/s10967-026-10735-0

This paper presents an analytical method for detecting Pd in concrete using inductively coupled plasma tandem mass spectrometry (ICP-MS/MS). Palladium was purified through an HCl-free chromatographic process utilizing Ni-resin, which was optimized for high and stable chemical recovery. Palladium was effectively retained on the Ni-resin when treated with dilute nitric acid and was subsequently eluted with hot concentrated nitric acid. This approach improved elution efficiency and increased the recovery rate to over 90%. The determination of Pd via ICP-MS/MS was performed using NH as a reaction gas. By measuring the mass shift of 51, corresponding to Pd(NH) product ions, we successfully eliminated interference from the isobar Ag. The total interference removal factor for Ag reached approximately 10,000, demonstrating that the method is highly selective and reliable for quantifying Pd. The method detection limit for 107Pd in concrete matrices was estimated to be 0.05 Bq g, indicating its sensitivity to detect low levels of the radionuclide, in compliance with environmental safety regulations. This method is now routinely used to monitor Pd in concrete samples collected from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station.

Development of HCl-free solid-phase extraction combined with ICP-MS/MS for rapid assessment of difficult-to-measure radionuclides, 3; Measurement of Se concentration in concrete rubble

Banjarnahor, I. M.; Do, V.-K.; 古瀬 貴広; 太田 祐貴; 田中 康介

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 334(7), p.4997 - 5006, 2025/05

https://doi.org/10.1007/s10967-025-10143-w

Se has been conventionally measured via radiometry. However, measuring Se this way is difficult due to its low specific radioactivity. Moreover, the measurement is time-consuming and susceptible to the radioactive interferences from highly radioactive nuclides (Sr, Cs, etc.) coexisting in the samples. ICP-MS/MS is widely known as a powerful technique to quantify difficult-to-measure radionuclides, which can effectively eliminate the interferences using a collision/reaction cell. In this research, a novel HCl-free chemical separation method was developed for separating Se from concrete matrices, followed by the selective measurement of Se concentration via ICP-MS/MS. Se was purified by stepwise chemical separation using anion exchange resin and activated alumina. The separation condition was optimized and evaluated. The chemical recovery of 85% was achieved. Se concentration was determined via ICP-MS/MS at m/z = 79 using ammonia gas as the reaction gas, and possible interferences such as those from the Br isobar and argon gas were effectively mitigated. A method limit of detection of 0.1 Bq g was achieved for the concrete rubble samples, making it a reliable tool for determining Se concentrations in concrete rubble collected from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station.

Development of HCl-free solid phase extraction combined with ICP-MS/MS for rapid assessment of difficult-to-measure radionuclides, 1; Selective measurement of Zr and Mo in concrete rubble

Do, V.-K.; 古瀬 貴広; 村上 絵理奈; 相田 玲奈; 太田 祐貴; 佐藤 宗一

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 327(1), p.543 - 553, 2021/01

https://doi.org/10.1007/s10967-020-07503-z

HClフリーな抽出クロマトグラフィーによるコンクリートマトリクスからのZrおよびMoの逐次分離手法を新たに開発するとともに、リアクションガスにアンモニアを用いたICP-MS/MSにてZrおよびMoを測定した。ICP-MS/MSによる測定条件は、コンクリートマトリクス中Zr, Moの安定同位体のテーリング、並びにNbの干渉を抑制できるように最適化した。これら測定干渉の除去能力については、非放射性コンクリートをマトリクスブランクとして測定することで評価した。コンクリートマトリクスにおける本手法のZrおよびMoの方法検出下限値は、それぞれ1.7mBq gと0.2Bq gとなった。また、Nbの除去係数(除染係数と同様な評価)およびアバンダンス感度はそれぞれ10オーダーと10オーダーになり、本手法が極微量のZrおよびMoを評価する分析法として十分な能力を有していることを確認した。以上の結果より、放射能インベントリ評価のためのコンクリートガレキ中Zr, Mo迅速分析手法としての本手法の有効性を確認することができた。

直流アーク放電発光分光法によるMOX粉末中の金属不純物元素の定量; 粉末試料直接定量のための標準添加法の適用

古瀬 貴広*; 田口 茂郎; 久野 剛彦; 駿河谷 直樹

JAEA-Technology 2016-028, 19 Pages, 2016/12

JAEA-Technology-2016-028.pdf:1.79MB

使用済核燃料の再処理過程を経て得られたMOX(ウラン・プルトニウム混合酸化物)粉末は、キャラクタリゼーションのために金属不純物元素の定量分析が必要となる。本分析には、粉末試料を溶解することなく直接定量が可能となる直流アーク放電発光分光法が有用とされるが、検量線を作成する際にマトリックスマッチングなどの問題を克服できる標準物質の選択が最も重要な課題であった。本報告では、試料マトリックスの影響を考慮して既知量の不純物金属を含む八酸化三ウランを標準物質として用いた標準添加法を適用することによって、比較的有意量が試料中に含まれる鉄, クロム, ニッケルの定量を試み、良好な結果が得られることを明らかにした。

ICP-MSを用いたU測定方法の検討

田中 康之; Do, V.-K.; 元木 良明*; 太田 祐貴; 岩橋 弘之; 黒澤 きよ子*; 古瀬 貴広

no journal, , 

ICP-MS/MSとしてAgilent8900トリプル四重極ICP-MSを用いたUの測定方法について検討した。本装置は、測定可能な最大質量電荷比が275であることから、リアクションガスに酸素を用いたマスシフト法を適用することで、UOOの測定が可能になる。これにより従来の手法と比較してUのスペクトル干渉の低減によるUの高感度測定が可能になると考えられる。そこで、本研究ではICP-MS/MSによる質量電荷比268でのUの最適な測定条件を検討した内容を報告する。

Development of HCl-free analytical methods for Se in concrete rubble by ICP-MS/MS

Do, V.-K.; Banjarnahor, I. M.; 太田 祐貴; 田中 康之; 古瀬 貴広; 田中 康介

no journal, , 

本報告は、コンクリートガレキ試料中のSeを対象としたHClフリーの誘導結合プラズマ質量分析装置(ICP-MS/MS)を用いた分析手法の開発結果を報告する。従来のSeの放射能測定は、液体シンチレーションカウンタ(LSC)測定にて行われる。しかしながら、LSC測定は、時間がかかることに加え、試料中に多く共存する放射性核種(Sr, Cs等)からの干渉を受けやすい。この点に関して、ICP-MS/MS測定はその干渉を効果的に除去することができる。本研究では、装置への腐食の高い塩酸を使用せず、コンクリート試料からのSeの回収及びSeの同重体であるBrを除去可能な前処理方法を開発した。前処理によるSeの回収率は約90%であり、ICP-MS/MSによるSe測定の最適な条件についても調べた。本手法の方法検出下限値は0.1Bq/gであり、開発した手法は、福島第一原子力発電所で回収されたコンクリートガレキ試料のSe分析で求められている検出下限値を満たせることを実証した。

Outline and construction status of Okuma Analysis and Research Center, Laboratory-1

古瀬 貴広; 太田 祐貴; Do, V.-K.

no journal, , 

日本原子力研究開発機構は、東京電力の福島第一原子力発電所(1F)の廃炉措置に向けて放射性廃棄物および燃料デブリの特性を確認するために、研究開発施設である大熊分析研究センターを整備中である。本発表では、大熊分析研究センターにおいて、中・低レベルの放射性廃棄物試料を分析する分析・研究施設第1棟の概要と整備状況について報告する。

Development of analytical methods for measurement of radioactive elements

佐藤 宗一; Do, V.-K.; 古瀬 貴広

no journal, , 

As the consequence of the nuclear accident due to The Tohoku Earthquake and tsunamis, a vast area of Fukushima was contaminated by radioactive materials releasing from Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant (1F). Technical support for environmental restoration of Fukushima and decommissioning of 1F are the most important mission of Japan Atomic Energy Agency (JAEA). In this presentation, we outline Okuma Analysis and Research Center and our mission on technical development for analyzing rubble and wastes from the decommissioning of 1F. Novel analytical methods are being developed at the center for determining difficult to measure nuclides.

固相抽出法とICP-MS/MSを組み合わせたZrおよびMoの同時分析手法の開発,1; NbからのZrとMoの逐次化学分離

古瀬 貴広; Do, V.-K.; 相田 玲奈; 太田 祐貴; 村上 絵理奈; 富塚 知博; 佐野 友一; 秋元 友寿*; 遠藤 翼*; 片山 淳; et al.

no journal, , 

放射性廃棄物中のZrおよびMo分析を従来の放射線計測から簡易・迅速化することを目的に、固相抽出法とICP-MS/MSを組み合わせた分析手法を検討した。本発表では、固相抽出樹脂であるZRレジン用いた試料マトリクス及び質量数が93であるNbからのZr及びMoの逐次化学分離の検討結果について報告する。

放射性ガレキを対象としたIとClの分析手法の検討

太田 祐貴; 黒澤 きよ子*; 元木 良明*; Do, V.-K.; 古瀬 貴広

no journal, , 

福島第一原子力発電所由来の放射性ガレキに対する、逐次的なIとClの化学分離とICP-MS/MS(I)及びLSC(Cl)を組み合わせた簡易な分析手法を検討した結果について報告する。ハロゲン核種であるIとClについて、Clに比べてスペクトル干渉の影響が少なく、イオン化効率の高いIは、ICP-MS/MSにおける干渉低減技術の発展により簡易な前処理での高感度分析が可能となった。一方Clは従来の線計測が一般的であり煩雑な前処理が必要である。そこで本研究では、化学的性質の類似する両核種の試料マトリクスからの粗分離を共通化し、その後の分離・精製を各測定手段に適した形で逐次的に行うことで、全体としての前処理の合理化を検討した。