Simple and rapid quantitation using solid standard for hard-to-dissolve samples with high radioactivity

2023 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21K04956
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 浅井 志保 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 (10370339)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 堀田 拓摩 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 福島研究開発部門 福島研究開発拠点 大熊分析・研究センター, 技術・技能職 (20767678) ; 昆 慶明 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 地質調査総合センター, 主任研究員 (80709634)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: レーザーアブレーション / ICP-MS / Sr-90 / 同位体希釈質量分析法 / 放射性廃棄物

Outline of Annual Research Achievements

福島第一原発では、汚染水の処理で発生した廃吸着材が大量に蓄積されている。これらを安全に処分するには、廃吸着材中の放射能を実測する必要がある。Cs-137と並ぶ主要な汚染要因核種Sr-90は、β線測定器あるいは誘導結合プラズマ質量分析計（ICP-MS）で定量する。いずれの方法においても試料の溶液化処理が不可欠であるが、廃吸着材は高線量であり長時間の取り扱いは現実的でない。そこで本研究では、固体試料測定を実現できる仕組みを備えるレーザーアブレーション（LA）-ICP-MSに着目し、廃吸着材中Sr-90の直接測定法を検討するとともに、その実用性を評価した。溶液に比べて不均質な固体試料を直接測定するLA-ICP-MSでは、得られる計数シグナルの変動幅が大きくなる。このため、変動の影響を回避できる「同位体比」測定し同位体希釈質量分析法（IDMS）によってSr-90を定量する方法を考えた。市販のSr吸着材（Sr Resin）を用いてモデル吸着材を作製し、LA-ICP-MSでSr同位体比を測定したところ、各Sr同位体比の測定精度は1 %～2 %程度であり、溶液測定と同等の精度が実現できることが確認できた。得られた測定精度に基づき、Sr-90を含む2種類の試料の溶液測定実測値（各Sr同位体の組成、Sr濃度）を参照値として、IDMSによるSr-90定量値の不確かさをシミュレーションした。なお、ここでは、IDMS用の標準物質としてSr-86濃縮同位体標準を用いた。その結果、Sr-86濃縮同位体標準と試料の混合比を適切に設定することによって、溶液測定と同等精度でSr-90を定量できる見込みが得られた。