廃棄物管理に重要な放射性核種を“全自動”で“30分以内”に分析~廃炉や放射性廃棄物処分を加速させる分析技術の確立~

2025-12-22 日本原子力研究機構

国立研究開発法人日本原子力研究開発機構(JAEA)は、廃炉作業や放射性廃棄物管理に不可欠なアクチノイド分析を、全自動かつ30分以内で実現する新技術を確立した。従来、アクチノイドは化学的前処理が煩雑で、正確な分析に数日を要していた。本研究では、分析が特に困難なネプツニウム-237に着目し、電解による酸化数制御(フロー電解還元)、オンライン固相抽出、誘導結合プラズマ‐タンデム四重極質量分析法(ICP-MS/MS)を統合した自動分析システムを開発した。その結果、ウラン-238が27万倍共存する試料でも、1試料約25分で高精度分析が可能となり、従来法の約1/100の時間短縮を達成した。実際の放射性廃液での実証にも成功し、作業者の被ばく低減や分析効率向上に大きく貢献する。本技術は廃炉現場の迅速化に加え、幅広い分野での応用が期待される。

廃棄物管理に重要な放射性核種を“全自動”で“30分以内”に分析~廃炉や放射性廃棄物処分を加速させる分析技術の確立~
図1 開発した237Np自動分析システムの概念図

<関連情報>

固相抽出とICP-MS/MSを組み合わせた自動フロー電気分解によるネプツニウム237の迅速定量 Automated flow electrolysis coupled with solid-phase extraction and ICP-MS/MS for rapid determination of neptunium-237

Kayo Yanagisawa,Makoto Matsueda,Toshitaka Oka & Yoshihiro Kitatsuji
Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry  Published:05 December 2025
DOI:https://doi.org/10.1007/s10967-025-10607-z

Abstract

Conventional methods for determining neptunium-237 are labor-intensive and time-consuming, involving manual valence adjustments followed by chemical separation. These procedures are typically performed in open systems, which increases the risks of contamination, sample loss, and radiation exposure to workers. We developed a fully automated, semi-closed system that integrates flow electrolysis with solid-phase extraction and inductively coupled plasma-tandem mass spectrometry to address these limitations. The system achieved a detection limit of 3.6 mBq/L (approximately 0.14 ng/L) with a 1 mL sample injection and a total analysis time of 25 min, enabling high-throughput analysis. Recovery tests using steel waste samples showed good agreement with the spiked values.

2000原子力放射線一般
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