環境微粒子中プルトニウム同位体比迅速分析法の開発

环境颗粒物中钚同位素比值快速分析方法的研制

• 批准号: 12J04488
• 负责人: 能任 琢真
• 金额: $ 1.73万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J04488/
• 关键词: 保障措置; 原子核乾板; 共鳴イオン化質量分析法; 同位体比分析; 補正法; 共鳴イオン化; 同位体分析

本研究では、原子核乾板を用いた核物質含有微粒子試料のスクリーニングおよびプルトニウムグレードの事前評価と、共鳴イオン化質量分析法（Resonance Ionization Mass Spectrometry : RIMS）を用いた同位体比分析を組み合わせた、保障措置における環境微粒子試料分析のための迅速分析法の開発を目的としている。平成26年度においては、１．原子核乾板上に設置した粒径1μmの微粒子試料から、2π方向にランダムに記録された飛跡について、光学顕微鏡による撮影時のボケを考慮した断層画像モデルを作成し、読み取り可能な飛跡数について評価し、実験条件と評価可能なプルトニウム含有量について検討を行った。２．RIMSの原子源としてイオンスパッタリングやレーザーアブレーションを用いた時の効率や測定時間を検討し、核物質含有微粒子試料の分析時間が、従来法である表面電離型質量分析法に比べ短縮できる見込みを得た。３．RIMSを用いた超ウラン核種の同位体比分析における高精度・高確度化のため、複数のシステムパラメーターの相関を利用して測定中の揺らぎを補正する逐次補正法の開発・実証を行った。実証実験として、抵抗加熱による安定原子源により試料を原子化し、高繰り返し率チタンサファイアレーザーによる共鳴イオン化と飛行時間型質量分析計による同位体比分析と同時に、レーザー出力、波長、実験室の室温、気圧を同期させて記録し、イオン信号量との相関を求め補正に適用することで、試料にチタンを用いた場合、最大で11.1%の誤差を1.65%に、ジルコニウムを用いた場合では最大で3.02%の誤差を1.18%にまで抑えることが出来た。本補正法は原理的に試料の核種に依らず、また実験においても複数の核種に適用出来たことから、プルトニウムを含む超ウラン核種の分析に適用が可能であると考えられる。

In this study, we developed a rapid analytical method for the analysis of environmental micro-particle samples by using isotope ratio analysis, combination analysis and safeguard measures. 1. Microparticle sample with particle size of 1μm was set on the atomic plate, and the flying trace was recorded in the direction of 2π. The fault image was prepared in consideration of the imaging time of optical microscope, and the possible flying trace number was evaluated. The actual conditions and the possible content were evaluated. 2. The efficiency and determination time of RIMS atomic source analysis and surface ionization mass spectrometry are discussed. The analysis time of nuclear material containing fine particles is discussed. 3. Development and implementation of the sequential correction method for the use of RIMS in the determination of isotope ratios with high accuracy and correlation of multiple isotopes. In order to realize the stability of atomic source, the sample is atomized, the high temperature return rate is high, the resonance is high, the isotope ratio analysis is high, the output is high, the wavelength is high, the room temperature and pressure of the room are high, the correlation correction is high, the sample is high, and the sample is high. The maximum error is 11.1% and the maximum error is 1.65%. The correction method is applicable to the analysis of multiple nuclides according to the principle.

项目成果

核物質分析のためのレーザー共鳴イオン化質量分析法における逐次分析法の開発

核材料分析激光共振电离质谱连续分析方法的开发

• 发表时间: 2014
• 作者: 能任琢真;古田雄仁;高松峻英;富田英生;河原林順;井口哲夫;クラウス ベント
• 通讯作者: クラウス ベント

放射性核種分析のためのレーザー共鳴イオン化-飛行時間型質量分析計に関する研究

激光共振电离飞行时间质谱仪放射性核素分析研究

• 发表时间: 2014
• 作者: 古田雄仁;能任琢任;高松峻英;富田英生;Klaus Wendt;井口哲夫
• 通讯作者: 井口哲夫

Study on Environmental Particle Analysis Containing Nuclear Materials by Resonance Ionization Mass Spectrometry

共振电离质谱法分析含核材料的环境颗粒研究

• 发表时间: 2013
• 作者: T. Noto;H. Tomita;J. Kawarabayashi;T. Iguchi;T. Shimoyama;K. Wendt
• 通讯作者: K. Wendt

Proposal on Environmental Particle Analysis by Laser Ablation Assisted Resonance Ionization Mass Spectrometry

激光烧蚀辅助共振电离质谱法分析环境颗粒的提案

• 发表时间: 2012
• 作者: Takuma Noto;Hideki Tomita;Sven Richter;Fabian Schneider;Klaus Wendt;Tetsuo Iguchi;Jun Kawarabayashi
• 通讯作者: Jun Kawarabayashi

レーザー共鳴イオン化を用いた微量放射性核種分析法の開発

激光共振电离痕量放射性核素分析方法的开发

• 发表时间: 2014
• 作者: 中村敦;富田英生;能任琢真;古田雄仁;高松峻英;クラウスベント;井口哲夫
• 通讯作者: 井口哲夫