Development of the previous treatment method for the tritium analysis using by microwave heating

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K05497
• Research Institution: National Institute for Fusion Science
• Principal Investigator: 高山 定次 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (40435516)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: トリチウム / 前処理 / マイクロ波

Outline of Annual Research Achievements

トリチウムは低エネルギーβ線を放出する水素の放射性同位体であり、経口摂取による内部被ばくに関与する重要な放射性核種の一つであるが、分析前処理法が煩雑かつ長時間を要するため、その測定データは福島第一原子力発電所事故以降も十分とは言えないのが現状である。この前処理とは、試料中の水分の乾燥と有機物を燃焼・灰化する工程である。これまでに有機物や水分に対するマイクロ波の良好な発熱特性に着目し、電子レンジ型のマイクロ波炉で乾燥と燃焼・灰化まで行ったが、部分的な乾燥や燃焼と言った課題が明らかになった。その解決策として、マイクロ波の出力制御と電磁界分布の最適化に考えが至った。本研究では、マイクロ波出力の制御及び電磁界分布を最適化することで回収効率を向上させ迅速化を目的とした。
これまでに、細長型のマイクロ波加熱炉で指標植物として燃焼法による分析データがある松葉（含水率：約60%）を用いた実験を行ってきた。一連の実験でマイクロ波加熱炉のガスの下流側には酸化触媒と赤外線加熱炉を配置することで、燃焼で発生する有機物ガスを酸化し、回収する水分に低分子有機物が含まれないように二酸化炭素と水分に分解できた。次に、マイクロ波の出力制御法の検証を行った。水分の多い食品の乾燥を想定して水の蒸留実験を行い、パルス制御の場合には突沸などの問題があり一定出力の方が適していることが判明した。また松葉の燃焼実験でも燃焼を継続させるためには一定出力の方が適していた。
最終年度には、食品の燃焼条件を確認するために行ったアルファ米の熱分析の測定結果をもとに、アルファ米の燃焼実験を試みた。着火方法は、松葉での燃焼に成功しているマイクロ波炉内にアンテナを設置して電界集中を起こさせて着火する方法で行った。しかし、松葉と違い油脂分が少ないためか、着火には至らず課題が残った。