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JP3072082B2 - プルトニウム溶液中の微量ウラン分析方法 - Google Patents
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JP3072082B2 - プルトニウム溶液中の微量ウラン分析方法 - Google Patents

プルトニウム溶液中の微量ウラン分析方法

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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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聡 稲田
浩二 伊藤
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核燃料サイクル開発機構
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Description

【発明の詳細な説明】
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る分析作業工程の説明図。
【符号の説明】
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
───────────────────────────────────────────────────── 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

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【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。
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