マイクロ流路内のプラズマで放射性試料を分析する

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液体電極プラズマ発光分光分析法による高レベル放射性廃液中のセシウムの定量

『原子力機構の研究開発成果2020-21』P.90

図8-24 液体電極プラズマ発光分光分析法(LEP-OES)の原理
電圧印加に伴い気泡が発生し、これに電界がかかり液体電極プラズマ(LEP)が発生します。試料溶液中の元素が LEP 中に入り込むと発光します。

図8-25 グローブボックス(GB)に設置した LEP-OES 装置
GB 内には石英ガラス製の測定セルを設置し、LEP による元素の発光は、光ファイバーを介して GB 外の分光器、CCD 検出器で測定しました。

図8-26 高レベル放射性廃液(HLW)の LEP 発光スペクトル
黒線は硝酸で 1 万倍に希釈したHLW、赤線はブランクである硝酸の発光スペクトルです。852.1 nm に観測された Cs の発光線を用いて、HLW 中の Cs 濃度を求めました。


使用済燃料の再処理によって生じる高レベル放射性廃液(HLW)中には、セシウム(Cs)、ストロンチウム(Sr)などの核分裂生成物、再処理工程で添加された試薬由来のナトリウム(Na)等が含まれています。HLW 中の元素濃度は、HLW をガラス固化体として処理した後の固化体による放射性物質の保持性能に影響を及ぼすことから、正確に把握しておく必要があります。HLW を含む放射性試料は、作業者の被ばくを防止するため、気密性を有する遮へいセルやグローブボックス(GB)内で分析を行います。元素分析でよく用いられる誘導結合プラズマ発光分光分析法(ICP-OES)や誘導結合プラズマ質量分析法(ICP-MS)は、プラズマガス、冷却水、大容量電源等を要する装置であるため、遮へいセルや GB 内への設置にあたっては専用 GB の設計 ・ 製作、装置の大掛かりな改良工事が必要になります。また、遮へいセル内においては、遠隔操作によるメンテナンス性にも課題があります。

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