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JP3072082B2 - Analysis of trace uranium in plutonium solution - Google Patents
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JP3072082B2 - Analysis of trace uranium in plutonium solution - Google Patents

Analysis of trace uranium in plutonium solution

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JP3072082B2
JP3072082B2 JP10289376A JP28937698A JP3072082B2 JP 3072082 B2 JP3072082 B2 JP 3072082B2 JP 10289376 A JP10289376 A JP 10289376A JP 28937698 A JP28937698 A JP 28937698A JP 3072082 B2 JP3072082 B2 JP 3072082B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、プルトニウム溶液
中に含まれているウランの量を容易に且つ精度よく求め
ることができる方法に関するものである。更に詳しく述
べると本発明は、固相抽出クロマトグラフィー用カラム
を用いてプルトニウムとウランの分離を容易に行えるよ
うにした分析方法に関するものである。この技術は、使
用済核燃料の再処理工程において、プルトニウム製品中
の不純物としてのウランの含有量を正確に且つ迅速に把
握するのに有用である。
The present invention relates to a method for easily and accurately determining the amount of uranium contained in a plutonium solution. More specifically, the present invention relates to an analytical method that can easily separate plutonium and uranium using a column for solid-phase extraction chromatography. This technique is useful for accurately and quickly grasping the content of uranium as an impurity in a plutonium product in the process of reprocessing spent nuclear fuel.

【0002】[0002]

【従来の技術】使用済核燃料の再処理工程において、プ
ルトニウム製品中の不純物としての微量ウランの含有量
を把握することは、プロセスの健全性ならびにプルトニ
ウム製品の仕様を確認する上で非常に重要である。従
来、プルトニウム溶液中のウラン分析は、酢酸エチル溶
媒抽出−ジベンゾイルメタン直接吸光光度法により行っ
ていた。
2. Description of the Related Art In the reprocessing of spent nuclear fuel, it is very important to grasp the content of trace uranium as an impurity in plutonium products in order to confirm the soundness of the process and the specifications of plutonium products. is there. Conventionally, uranium in a plutonium solution has been analyzed by ethyl acetate solvent extraction-dibenzoylmethane direct absorption spectrophotometry.

【0003】ウラン含有プルトニウム溶液に硝酸アルミ
ニウムを塩析剤として加えると、希硝酸溶液からウラン
はプルトニウムと共に酢酸エチルに抽出されるが、他の
殆どの元素は、水相にとどまる。しかし、アスコルビン
酸溶液を加え、プルトニウムを3価に還元することによ
り、ウランのみを酢酸エチルに抽出できる。酢酸エチル
溶媒抽出−ジベンゾイルメタン直接吸光光度法は、この
ことを利用し、抽出溶液を分取してジベンゾイルメタン
溶液を加え、吸光光度計により測定し分析する方法であ
る。
[0003] When aluminum nitrate is added as a salting-out agent to a uranium-containing plutonium solution, uranium is extracted from the dilute nitric acid solution together with plutonium into ethyl acetate, but most other elements remain in the aqueous phase. However, by adding ascorbic acid solution and reducing plutonium to trivalent, only uranium can be extracted into ethyl acetate. Ethyl acetate solvent extraction-dibenzoylmethane direct absorption spectrophotometry is a method that takes advantage of this fact and extracts an extraction solution, adds a dibenzoylmethane solution, and measures and analyzes with a spectrophotometer.

【0004】具体的には、例えば次に示すような工程で
行っている。 (1) 試料(微量ウラン含有プルトニウム溶液)0.5ml
を採取する。試料は、プルトニウム製品濃度200g/
lである。 (2) 試料にアスコルビン酸10mlを添加してプルトニウ
ムを還元する。 (3) 試薬として硝酸アルミニウム5mlと酢酸エチル6ml
を添加する。 (4) 5分間抽出する。 (5) 5分間放置する。 (6) 有機相から4ml分取する。 (7) 試薬としてアスコルビン酸1mlと硝酸アルミニウム
5mlを添加する。 (8) 5分間抽出する。 (9) 5分間放置する。 (10)有機相から3ml分取する。 (11)ジベンゾイルメタン溶液で20mlに定容する。 (12)分光光度計によって測定する。
[0004] Specifically, for example, the following steps are performed. (1) Sample (a trace amount of uranium-containing plutonium solution) 0.5 ml
Collect. The sample had a plutonium product concentration of 200 g /
l. (2) 10 ml of ascorbic acid is added to the sample to reduce plutonium. (3) 5 ml of aluminum nitrate and 6 ml of ethyl acetate as reagents
Is added. (4) Extract for 5 minutes. (5) Leave for 5 minutes. (6) Take 4 ml from the organic phase. (7) Add 1 ml of ascorbic acid and 5 ml of aluminum nitrate as reagents. (8) Extract for 5 minutes. (9) Leave for 5 minutes. (10) Take 3 ml from the organic phase. (11) Make up to 20 ml with dibenzoylmethane solution. (12) Measure with a spectrophotometer.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、試料中のプル
トニウムの濃度が高いため(200g/l)、アスコル
ビン酸によるプルトニウムの還元が不十分であり、1回
目の抽出では酢酸エチルにプルトニウムが抽出されてし
まう。そこで、再度、アスコルビン酸を酢酸エチルに加
えてプルトニウムを洗浄・抽出する作業を行わねばなら
ない。このような操作のために、分析作業が複雑になり
時間がかかり、作業員が外部被曝する危険性が高くなる
問題がある。
However, since the concentration of plutonium in the sample is high (200 g / l), the reduction of plutonium by ascorbic acid is insufficient, and the first extraction extracts plutonium into ethyl acetate. Would. Therefore, the operation of washing and extracting plutonium by adding ascorbic acid to ethyl acetate must be performed again. Due to such an operation, there is a problem that the analysis work becomes complicated and takes a long time, and the risk of the worker being exposed to the outside is increased.

【0006】また、酢酸エチル分取時の分取誤差、及び
抽出を2回実施するための抽出誤差などのために、分析
精度が低下する欠点もある。
[0006] Further, there is a disadvantage that the analysis accuracy is reduced due to a fractionation error at the time of fractionation of ethyl acetate and an extraction error for performing extraction twice.

【0007】本発明の目的は、プルトニウム溶液中の微
量ウラン分析を、容易に且つ短時間で行うことができ、
そのため作業員の外部被曝の危険性を低減でき、しかも
分析精度が向上する方法を提供することである。
An object of the present invention is to analyze trace uranium in a plutonium solution easily and in a short time.
Therefore, it is an object of the present invention to provide a method capable of reducing the risk of external exposure of a worker and improving the analysis accuracy.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、微量ウランを
含むプルトニウム溶液にアスコルビン酸を加えてプルト
ニウムの原子価を3価に調整し、そのウラン含有プルト
ニウム溶液を、シリカゲルを媒体とした固相にTBPを
含むCMPO抽出溶媒を吸着させた固相抽出クロマトグ
ラフィー用カラムに流し入れてウランを吸着させた後、
該カラムをアスコルビン酸で洗浄してプルトニウムを完
全に除去し、次にカラムに吸着しているウランを水酸化
ナトリウムと炭酸ナトリウムの混合溶液により溶離し、
ジベンゾイルメタン溶液で定容し、分光光度計で測定す
るプルトニウム溶液中の微量ウラン分析方法である。な
お、TBPは、リン酸トリブチル〔トリブチルフォスフ
ェート〕の略であり、CMPOは、Z座配位中性有機リ
ン化合物抽出剤〔オクチル(フェニル)−N,N−ジイ
ソブチルカルバモイルメチルホスフィンオキシド〕の略
である。
The present invention provides a plutonium solution containing a small amount of uranium, ascorbic acid is added to adjust the valence of plutonium to trivalent, and the uranium-containing plutonium solution is converted to a solid phase using silica gel as a medium. After flowing into a column for solid-phase extraction chromatography in which a CMPO extraction solvent containing TBP was adsorbed to adsorb uranium,
The column was washed with ascorbic acid to completely remove plutonium, and then uranium adsorbed on the column was eluted with a mixed solution of sodium hydroxide and sodium carbonate,
This is a method for analyzing trace uranium in a plutonium solution by measuring the volume with a dibenzoylmethane solution and measuring with a spectrophotometer. TBP is an abbreviation for tributyl phosphate [tributyl phosphate], and CMPO is an abbreviation for Z-coordinated neutral organic phosphorus compound extractant [octyl (phenyl) -N, N-diisobutylcarbamoylmethylphosphine oxide]. It is.

【0009】固相抽出クロマトガラフィー法は、シリカ
ゲルを媒体とした固相にTBPを含むCMPO抽出溶媒
を吸着させた固相を用いる方法である。固相にはプルト
ニウム及びウランが抽出される。しかし、プルトニウム
の場合、原子価が4価の時は固相に抽出されるが、原子
価が3価の状態では固相に抽出されずウランのみが抽出
される。本発明は、このことを利用している。
The solid phase extraction chromatography is a method using a solid phase in which a CMPO extraction solvent containing TBP is adsorbed to a solid phase using silica gel as a medium. Plutonium and uranium are extracted in the solid phase. However, in the case of plutonium, when the valence is tetravalent, it is extracted into the solid phase, but when the valence is trivalent, only uranium is extracted without being extracted into the solid phase. The present invention takes advantage of this.

【0010】本発明では還元剤及び洗浄剤としてアスコ
ルビン酸を使用している。アスコルビン酸以外に、塩酸
ヒドロキシルアミンの使用が考えられるが、塩酸ヒドロ
キシルアミンの場合には塩素が含まれているので、廃液
として流した場合に管やタンクなどを腐食する危険があ
る他、ガス(N2 O)が発生するためカラム使用時に不
都合が生じ、好ましくない。固相抽出クロマトグラフィ
ー用カラムにおいて、CMPOの代わりにDHDECM
P(ジヘキシル−N,N−ジエチルカルバモイルモメチ
ルホスルホネート)の使用が考えられる。しかし、DH
DECMPを用いた場合は、CMPOより水に対する溶
解度が高く、化学的にも不安定であり、放射線により分
解し易いため好ましくない。更に、溶離剤として水酸化
ナトリウムと炭酸ナトリウムの混合溶液以外に希硝酸溶
液があるが、希硝酸溶液を用いた場合には溶離液の量が
多くなるし、酸性系であるためウランを完全に溶離でき
ない欠点がある。これらのことから、本発明の組み合わ
せが最適である。
In the present invention, ascorbic acid is used as a reducing agent and a detergent. In addition to ascorbic acid, use of hydroxylamine hydrochloride is conceivable. However, in the case of hydroxylamine hydrochloride, there is a danger of corroding pipes and tanks when flowing as waste liquid, and gas ( N 2 O) is generated, which is disadvantageous when the column is used. In the column for solid phase extraction chromatography, DHDECM was used instead of CMPO.
The use of P (dihexyl-N, N-diethylcarbamoylmomethylphosphonate) is conceivable. However, DH
The use of DECMP is not preferred because it has higher solubility in water than CMPO, is chemically unstable, and is easily decomposed by radiation. Furthermore, there is a dilute nitric acid solution other than a mixed solution of sodium hydroxide and sodium carbonate as an eluent.When a dilute nitric acid solution is used, the amount of the eluent increases, and uranium is completely removed due to the acidic system. There is a disadvantage that it cannot be eluted. From these, the combination of the present invention is optimal.

【0011】[0011]

【実施例】図1は本発明に係るプルトニウム溶液中の微
量ウラン分析方法の一例の工程説明図である。 試料(微量ウラン含有プルトニウム溶液)0.5mlを
採取する。試料は、プルトニウム製品濃度200g/l
である。ここでは試料瓶10から試料0.5mlをビーカ
ー12に採取する。 試料を還元する。ここではビーカー12に採取した試
料にアスコルビン酸3mlを添加し、軽く攪拌してプルト
ニウムを4価から3価に還元する。 微量ウランを吸着させる。ここではシリカゲルを媒体
とした固相にTBPを含むCMPO抽出溶媒を吸着させ
た固相を用いる固相抽出クロマトグラフィー用カラム1
4内にビーカー12内の試料を全量流し入れる。これに
よってウランのみがカラムに吸着し、その他(プルトニ
ウムを含む)は流出する。この流出液は廃液処理する。
なお、カラムは容量5mlの小さなものである。 カラムを洗浄する。即ち、固相抽出クロマトグラフィ
ー用カラム14内にアスコルビン酸5mlを再度流し入れ
て、カラムに付着しているプルトニウムを完全に除去す
る。 カラムに吸着しているウランを溶離する。ここでは固
相抽出クロマトグラフィー用カラム14内に、0.05
M水酸化ナトリウム−0.01M炭酸ナトリウム混合溶
液5mlを流し、カラムに吸着しているウランを溶離させ
る。流出液は回収する。 ジベンゾイルメタン溶液で定容する。前記工程で回収
した流出液を20mlメスフラスコ16に取り、ジベンゾ
イルメタン溶液で20mlに定容する。 分光光度計によって測定する。メスフラスコ16内の
試料を測定セル20内に注入し、光ファイバ22で接続
した分光光度計24で測定する。微量ウランが存在する
波長に対し、2波長演算を行う。 測定条件は、 最大吸収波長:404nm ベース波長 :540nm 吸収セル :10mm である。これによって10〜100mg/lの範囲で定量
できる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a process explanatory view of an example of a method for analyzing a trace uranium in a plutonium solution according to the present invention. A 0.5 ml sample (a trace amount of uranium-containing plutonium solution) is collected. The sample has a plutonium product concentration of 200 g / l
It is. Here, a 0.5 ml sample is collected from the sample bottle 10 into the beaker 12. Reduce the sample. Here, 3 ml of ascorbic acid is added to the sample collected in the beaker 12, and the mixture is gently stirred to reduce plutonium from tetravalent to trivalent. Adsorb trace uranium. Here, a solid phase extraction chromatography column 1 using a solid phase in which a CMPO extraction solvent containing TBP is adsorbed to a solid phase using silica gel as a medium.
4, the entire amount of the sample in the beaker 12 is poured. As a result, only uranium is adsorbed on the column, and the other (including plutonium) flows out. This effluent is subjected to waste liquid treatment.
The column is a small one with a capacity of 5 ml. Wash the column. That is, 5 ml of ascorbic acid is again poured into the solid phase extraction chromatography column 14 to completely remove the plutonium adhering to the column. Elute uranium adsorbed on the column. Here, 0.05 was added to the column 14 for solid-phase extraction chromatography.
5 ml of a mixed solution of M sodium hydroxide and 0.01 M sodium carbonate is passed to elute uranium adsorbed on the column. Collect the effluent. Make up to volume with dibenzoylmethane solution. The effluent collected in the above step is placed in a 20 ml volumetric flask 16 and made up to 20 ml with a dibenzoylmethane solution. Measure with a spectrophotometer. The sample in the volumetric flask 16 is injected into the measuring cell 20 and measured by a spectrophotometer 24 connected by an optical fiber 22. A two-wavelength calculation is performed on the wavelength where a trace amount of uranium exists. The measurement conditions are as follows: maximum absorption wavelength: 404 nm, base wavelength: 540 nm, absorption cell: 10 mm. This allows quantification in the range of 10-100 mg / l.

【0012】本発明方法と従来方法とを比較した結果、
作業時間においては、従来方法では約1時間30分要し
たのに対して本発明方法では約1/3の約30分で済ん
だ。また分析精度の点においては、従来方法では約15
%であったのに対して本発明方法では約3%であった。
As a result of comparing the method of the present invention with the conventional method,
In the conventional method, it took about 1 hour and 30 minutes, while the method of the present invention required about 1/3 of about 30 minutes. In terms of analysis accuracy, the conventional method is about 15
% Compared with about 3% in the method of the present invention.

【0013】[0013]

【発明の効果】本発明によれば、プルトニウム溶液中の
微量ウランを容易に分離でき、そのためウラン分析を確
実に精度よく行える。分析作業を大幅に簡素化できるた
めに、作業時間を短縮でき、作業員の外部被曝の危険性
が低減する。
According to the present invention, a trace amount of uranium in a plutonium solution can be easily separated, and therefore uranium analysis can be performed reliably and accurately. Since the analysis work can be greatly simplified, the work time can be reduced, and the risk of external exposure of the worker is reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る分析作業工程の説明図。FIG. 1 is an explanatory view of an analysis operation process according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 試料瓶 12 ビーカー 14 固相抽出クロマトグラフィー用カラム 16 メスフラスコ 20 測定セル 22 光ファイバ 24 分光光度計 Reference Signs List 10 sample bottle 12 beaker 14 column for solid phase extraction chromatography 16 volumetric flask 20 measuring cell 22 optical fiber 24 spectrophotometer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 30/88 G01N 30/06 G01N 30/26 G01N 30/74 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01N 30/88 G01N 30/06 G01N 30/26 G01N 30/74

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 微量ウランを含むプルトニウム溶液にア
スコルビン酸を加えてプルトニウムの原子価を3価に調
整し、そのウラン含有プルトニウム溶液を、シリカゲル
を媒体とした固相にTBPを含むCMPO抽出溶媒を吸
着させた固相抽出クロマトグラフィー用カラムに流し入
れてウランを吸着させた後、該カラムをアスコルビン酸
で洗浄してプルトニウムを完全に除去し、次にカラムに
吸着しているウランを水酸化ナトリウムと炭酸ナトリウ
ムの混合溶液により溶離し、ジベンゾイルメタン溶液で
定容し、分光光度計で測定することを特徴とするプルト
ニウム溶液中の微量ウラン分析方法。
1. A plutonium solution containing a trace amount of uranium is added with ascorbic acid to adjust the valence of plutonium to trivalent, and the uranium-containing plutonium solution is mixed with a CMPO extraction solvent containing TBP on a solid phase using silica gel as a medium. After flowing into the adsorbed solid phase extraction chromatography column to adsorb uranium, the column is washed with ascorbic acid to completely remove plutonium, and then the uranium adsorbed on the column is replaced with sodium hydroxide. A method for analyzing trace uranium in a plutonium solution, comprising eluting with a mixed solution of sodium carbonate, measuring the volume with a dibenzoylmethane solution, and measuring with a spectrophotometer.
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