Verification of basic technology for development of a small device that rapidly detects radioactive substances in the environment with high sensitivity

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16K12601
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 木寺 正憲 国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器科学研究センター, 技師 (60360533)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高橋 和也 国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器科学研究センター, 専任研究員 (70221356)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 環境放射線 / 大気中放射物計測 / 質量分析 / ゼオライト / キセノン / 同位体分析

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は大気中の放射性キセノンを、ゼオライト（ZSM-5）を用いた吸着脱離法によって極限まで濃縮し、その濃度試料をイオン源にてほぼ捨てることなく全量イオン化することによって、体積比でppqレベルの検出感度を有するシステムを構築するための基礎的研究を行うことである。
本年度は一回あたりの操作時間がかかる銀イオン置換の効率化を図り、最初の条件を含め4種類の銀イオン置換ゼオライトを製作した。最初の条件でのゼオライトをおよそ4㎜Φのペレット状に打錠し、吸着装置にセット後、500℃で活性化し約1000m^3の空気を通気した。
Xeを吸着させたゼオライトからXeを脱離させるために150℃にしてXeを液体窒素トラップにて回収し濃縮させた。しかし、濃縮させたXeをガスクロマトグラフィーにて測定したところ、Xeの存在は確認できたがピークは弱かった。現在は液体窒素によるトラップの効率が悪かったのか、クロマトグラフィーのカラムの設定が問題だったのか、又は銀イオン置換ゼオライトの吸着効率の問題かのかを確認している。
ECRイオン源による全量イオン化のテストは、まずイオン源のガス導入側のTMPを止めプラズマが安定してイオン化ができるポイントを探った。またその状態でキセノンガスを導入し、入れた個数にたいして計測した個数を比較した。その結果およそ平均で2割ほどの検出となった。全量からは程遠いが分析計としてQ-massを用いたがトランスミッションの問題と考えており対策を検討している。