Development of organic matter decomposition method using supercritical water in bioassay method

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K14164
• Research Institution: Japan Atomic Energy Agency
• Principal Investigator: 永岡 美佳 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 核燃料・バックエンド研究開発部門 核燃料サイクル工学研究所 放射線管理部, 主査 (60747658)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: バイオアッセイ / 超臨界水 / 前処理 / 有機物分解

Outline of Annual Research Achievements

α線及びβ線放出核種における内部被ばく評価を行う際、生体試料（尿及び便）を用いたバイオアッセイを行う必要がある。このバイオアッセイでは、まず、試料中の有機物を分解する必要があるが、この工程では、試料の突沸による作業者への二次被害、大量の酸溶液（硝酸、フッ化水素酸等）の使用による施設・環境への影響等が問題となっている。また、内部被ばく評価のために迅速な分析・測定が求められる。本研究では、これまでのバイオアッセイの有機物分解法に代わる、超臨界水を利用した新しい方法を検討した。
検討では、模擬尿試料を作成し、亜臨界反応、超臨界反応、超臨界水酸化反応を行い処理前後の試料中TOC濃度、陰イオン濃度の測定、蒸発乾固した重量変化、色等を考察した。TOC濃度の測定結果では、亜臨界反応（150℃）において濃度が少し増加するも、超臨界反応（400℃）では約33％減少していた。一方で過酸化水素水を添加した超臨界水酸化反応ではTOC濃度の減少率は約87％であり、有機物の分解が確認された。処理後試料を蒸発乾固した重量測定結果でも、超臨界水酸化反応を行うと、処理後の試料は無色透明、蒸発乾固後の試料も定常の有機物分解時と同様な白色となった。以上の結果から、超臨界水酸化反応によって、有機物分解が完了した可能性が示唆された。
超臨界水酸化反応後の化学分析方法として、Am-241及びSr-90等を対象核種として、模擬尿試料に添加して、Srレジン等の抽出クロマトグラフィーを用いて化学分離・精製を行い、その後Si半導体検出器、液体シンチレーションカウンタを用いて定量を行う手法を確立した。