Rapid measurement of Cs-135 in used Cs adsorbents with laser ablation ICP-MS

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K07019
• Research Institution: Japan Atomic Energy Agency
• Principal Investigator: 浅井 志保 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 原子力基礎工学研究センター, 研究主幹 (10370339)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大畑 昌輝 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (80349224)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: Cs-135 / レーザーアブレーション / ICP-MS / 汚染水 / Cs吸着剤

Outline of Annual Research Achievements

福島第一原発の汚染水処理により発生する廃Cs吸着材には、主要な放射能汚染源となっているCs-137だけでなく、別の放射性同位体Cs-135も存在する。Cs-135は長寿命であり、Cs-137の放射能が減衰した後も長期間放射線を放出し続ける。しかしながら、外部非破壊測定が可能なCs-137とは異なり迅速分析が困難なため、その存在量はまだ評価されていない。
本研究では、レーザーアブレーション誘導結合プラズマ質量分析計（LA-ICP-MS）により廃Cs吸着材をほぼ前処理なしで分析し、同位体比Cs-135/Cs-137と1ユニット全体のCs-137のγ線測定値から、対象ユニット中Cs-135の存在量を1ユニット分まるごと評価する手法の提案を目指す。
昨年度までに、市販のCs吸着剤（Cs Resin, Eichrom Technologies社製）にCsを吸着させ、安定した信号が得られる試料調製条件およびアブレーション条件を決定した。今年度は、Cs-135およびCs-137の測定妨害となる元素（Mo、Sn、Sb、およびBa）の干渉影響を評価した。Mo、Sn、およびSbは、Csと同等の計数率となったことから、Cs Resinにほぼ全て吸着していることが示唆された。しかしながら、分子イオンの生成比は、それぞれ、95, 97Mo40Ar+/95, 97Mo：5.6E-5、119Sn16O+/119Sn：4.6E-4、121Sb16O+/121Sb：4.5E-4であり、全量吸着していてもCs-135および137のスペクトルには有意な影響を及ぼさないことを確認できた。同重体をもつBaの係数率は、最大でCsの10%程度となり、さらにCs Resin中濃度には幅広い分布が見られたが、事故直後に発生した汚染水中のBa濃度は、Csに対して十分に低いことから、実際には優位な影響はないものと予想される。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

最終年度に実施予定のCs-135含有試料を用いた実証試験前に実施すべき基礎試験をすべて終了させることができたため、おおむね順調に進展していると判断した。

Strategy for Future Research Activity

次年度は最終年度であり、これまで検討してきた試料調製条件やアブレーション条件に基づき、Cs-135含有試料の分析に適用し実証試験を行う予定である。既存法である溶液測定によってCsの同位体比と濃度の定量値をあらかじめ取得しておき、本課題で提案するレーザーアブレーションICP-MSによる測定で得られる分析値の信頼性を検証する。

Causes of Carryover

【理由】初年度に購入した物品を用いて今年度の実験が完了できたため、当初計画に比べて物品購入費用が少なかったことから、次年度使用額が生じた。
【使用計画】次年度に実施予定である放射性セシウムを含有する試料を用いた実証試験に係る物品購入費及び学会参加費に使用する。