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JP7829863B2 - Method for analyzing chlorine with mass number 36 - Google Patents
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JP7829863B2 - Method for analyzing chlorine with mass number 36 - Google Patents

Method for analyzing chlorine with mass number 36

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Description

本発明は、質量数36の塩素の分析方法に関する。本発明は、特には、従来法と比較して短時間で正確に質量数36の塩素を定量することが可能な分析方法に関する。 This invention relates to an analytical method for chlorine with a mass number of 36. In particular, this invention relates to an analytical method that can accurately quantify chlorine with a mass number of 36 in a shorter time compared to conventional methods.

質量数36の塩素(塩素36あるいはCl-36ともいう)は、半減期3.01×10年でβ崩壊し、最大エネルギー709keVのβ線を98.1%の放出率で放出する長半減期核種である。Cl-36の定量分析法としては、β線を測定する手法が知られており、液体試料中のCl-36分析法が制定されている。 Chlorine with mass number 36 (also called chlorine-36 or Cl-36) is a long-lived radionuclide that undergoes beta decay with a half-life of 3.01 × 10⁵ years, emitting beta rays with a maximum energy of 709 keV at a emission rate of 98.1%. Quantitative analysis methods for Cl-36 include measuring beta rays, and analytical methods for Cl-36 in liquid samples have been established.

β線を測定する手法では、試料中の塩化物イオン濃度を予めイオンクロマトグラフィーなどにより定量し、確認した上で、分析に必要となる塩化物イオン担体を加える。試料中の塩素は、硝酸及び過マンガン酸カリウムを順次添加し加熱する酸化ガス化回収操作により精製する。これらの操作により、Cl-36が放出するβ線を測定する上で妨害となる元素が分離精製操作により除去されていることを確認した後、Cl-36が放出するβ線を測定することで、試料中のCl-36濃度(Bq/g)を求める。 In the method for measuring beta rays, the chloride ion concentration in the sample is first quantified and confirmed using ion chromatography or other methods, and then the chloride ion carrier necessary for the analysis is added. Chlorine in the sample is purified by an oxidative gasification recovery operation, which involves sequentially adding nitric acid and potassium permanganate and heating. After confirming that elements interfering with the measurement of beta rays emitted by Cl-36 have been removed through these separation and purification operations, the Cl-36 concentration (Bq/g) in the sample is determined by measuring the beta rays emitted by Cl-36.

このβ線を利用する分析法は、化学分離操作により液中に共存する妨害元素を分離し、Cl-36を単離する操作が必要である。このため、煩雑な処理操作が必要で、その作業に時間が掛かるなどの問題がある。 This beta-ray-based analytical method requires a chemical separation procedure to separate interfering elements present in the solution and isolate Cl-36. Therefore, it involves a complex processing procedure, which is time-consuming and problematic.

Cl-36と同様に、定量が困難な放射性核種として、質量数90のストロンチウム(Sr-90)がある。Sr-90を短時間で、高精度で分析する方法としては、四重極マスフィルタを用いる方法が知られている(例えば、特許文献1を参照)。 Similar to Cl-36, strontium with mass number 90 (Sr-90) is another radionuclide that is difficult to quantify. A method using a quadrupole mass filter is known for analyzing Sr-90 quickly and with high accuracy (see, for example, Patent Document 1).

特開2015-87363号公報Japanese Patent Publication No. 2015-87363

2012年の原子炉等規制法の改正に伴い、今後、高経年化した原子力発電所の廃止措置が増加することが予想される。既に廃止措置が決定された東海原子力発電所は、黒鉛減速炭酸ガス冷却型の原子炉を採用しており、この炉型において発生するCl-36の放射能量は、他の軽水炉と比較して多い。そのため、廃炉にあたって、Cl-36の迅速測定が求められている。黒鉛減速炭酸ガス冷却型の原子炉は、イギリスやフランスの原子力発電所に多くみられ、今後、廃止措置の増加が予測されるため、国際的にもCl-36の迅速測定の要請が高まっている。このため、測定に5日間程度要する従来のβ線を測定する手法では、今後、測定の需要増加に間に合わない。 Following the 2012 amendment to the Nuclear Reactor Regulation Law, an increase in the decommissioning of aging nuclear power plants is expected. The Tokai Nuclear Power Plant, already scheduled for decommissioning, employs a graphite-moderated, carbon dioxide-cooled reactor. This type of reactor generates a higher amount of Cl-36 radioactivity compared to other light water reactors. Therefore, rapid measurement of Cl-36 is required during decommissioning. Graphite-moderated, carbon dioxide-cooled reactors are common in nuclear power plants in the UK and France, and with the expected increase in decommissioning in the future, the demand for rapid Cl-36 measurement is growing internationally. Consequently, conventional methods for measuring beta radiation, which require approximately five days, will not be sufficient to meet the increasing demand for measurements.

Sr-90については、特許文献1に示すように迅速分析方法が確立されてきたが、Cl-36はSr-90と異なり、その質量数に起因して、質量分析法によって十分な感度を達成するのは困難であった。 While rapid analysis methods for Sr-90 have been established, as shown in Patent Document 1, Cl-36 differs from Sr-90 in that, due to its mass number, it has been difficult to achieve sufficient sensitivity using mass spectrometry.

上述した問題に対し、質量数36の塩素を迅速かつ正確に測定する分析方法が求められる。 In response to the above problem, an analytical method is needed to rapidly and accurately measure chlorine with a mass number of 36.

本発明は、一実施形態によれば、質量数36の塩素分析方法であって、
試料溶液をプラズマイオン源に導入してイオン化する工程と、
イオン化する工程で得られたイオン群を酸素ガスと接触させ、質量数52のClO酸化物イオンを生成する工程と、
四重極マスフィルタにおいて、52以外の質量数を持つイオンを除去する工程と、
前記四重極マスフィルタを通過した質量数52のイオンの信号を検出する工程と
を含む方法に関する。
According to one embodiment, the present invention is a method for analyzing chlorine with a mass number of 36,
The process involves introducing the sample solution into a plasma ion source and ionizing it,
The process involves contacting the group of ions obtained in the ionization process with oxygen gas to produce ClO oxide ions with a mass number of 52,
In a quadrupole mass filter, the process involves removing ions with mass numbers other than 52,
The present invention relates to a method comprising the step of detecting the signal of an ion with a mass number of 52 that has passed through the quadrupole mass filter.

前記方法において、前記イオン化する工程の前に、イオンクロマトグラフィーにより、前記試料溶液中の妨害元素を除去する工程を含むことが好ましい。 In the above method, it is preferable to include a step of removing interfering elements from the sample solution by ion chromatography before the ionization step.

前記方法において、前記質量数52のイオンの信号を検出する工程が、質量数52のイオンカウントのピーク波形に基づいて質量数36の塩素を検出する工程であることが好ましい。 In the above method, it is preferable that the step of detecting the signal of the ion with mass number 52 is a step of detecting chlorine with mass number 36 based on the peak waveform of the ion count with mass number 52.

前記方法において、前記イオンカウントのピーク波形に基づいて質量数36の塩素を検出する工程が、質量数52のイオンカウントのピーク面積の積算値に基づいて質量数36の塩素を定量する工程であることが好ましい。 In the above method, it is preferable that the step of detecting chlorine with mass number 36 based on the peak waveform of the ion count is a step of quantifying chlorine with mass number 36 based on the integrated value of the peak area of the ion count with mass number 52.

前記方法において、前記イオンカウントのピーク波形に基づいて質量数36の塩素を検出する工程が、質量数52のイオンカウントのピーク高さ最大値に基づいて質量数36の塩素を定量する工程であることが好ましい。 In the above method, it is preferable that the step of detecting chlorine with mass number 36 based on the peak waveform of the ion count is a step of quantifying chlorine with mass number 36 based on the maximum peak height of the ion count with mass number 52.

前記方法において、前記イオン化する工程、または前記イオンクロマトグラフィー装置に導入して妨害元素を除去する工程の前に、塩素を特異的に抽出可能な濃縮カラムに前記試料溶液を適用し、塩素を濃縮する工程を含むことが好ましい。 In the above method, it is preferable to include a step of applying the sample solution to a concentration column capable of specifically extracting chlorine, and concentrating the chlorine, before the ionization step or the step of introducing the solution into the ion chromatography apparatus to remove interfering elements.

本発明の質量数36の塩素分析方法によれば、従来法と比較して数十分の一程度の所要時間にて、高精度でCl-36を定量することが可能となる。 According to the present invention's method for analyzing chlorine with a mass number of 36, it is possible to quantify Cl-36 with high accuracy in a time fraction of that required by conventional methods.

図1は、酸素ガス濃度(mL/min)と四重極マスフィルタを通過した質量数35のイオンカウントを示すグラフである。Figure 1 is a graph showing the oxygen gas concentration (mL/min) and the count of mass number 35 ions that passed through the quadrupole mass filter. 図2は、酸素ガス濃度(mL/min)と四重極マスフィルタを通過した質量数36のイオンカウントを示すグラフである。測定試料液にCl-36は含まれていない。Figure 2 is a graph showing the oxygen gas concentration (mL/min) and the count of mass number 36 ions that passed through the quadrupole mass filter. The sample solution used for measurement does not contain Cl-36. 図3は、酸素ガス濃度(mL/min)と四重極マスフィルタを通過した質量数37のイオンカウントを示すグラフである。Figure 3 is a graph showing the oxygen gas concentration (mL/min) and the count of mass number 37 ions that passed through the quadrupole mass filter. 図4は、Cl-35とO-16を反応させて、質量数51のClO(ClO-51)として検出する場合の、酸素ガス濃度(mL/min)と四重極マスフィルタを通過したClO-51のイオンカウントを示すグラフである。Figure 4 is a graph showing the oxygen gas concentration (mL/min) and the ion count of ClO-51 that has passed through a quadrupole mass filter when Cl-35 and O-16 are reacted and detected as ClO with a mass number of 51 (ClO-51). 図5は、Cl-36を含まない塩素とO-16を反応させて、質量数52のClO(ClO-52)として検出する場合の、酸素ガス濃度(mL/min)と四重極マスフィルタを通過したClO-52のイオンカウントを示すグラフである。Figure 5 is a graph showing the oxygen gas concentration (mL/min) and the ion count of ClO-52 that passed through a quadrupole mass filter when chlorine without Cl-36 is reacted with O-16 and detected as ClO with a mass number of 52 (ClO-52). 図6は、Cl-37とO-16を反応させて、質量数53のClO(ClO-53)として検出する場合の、酸素ガス濃度(mL/min)と四重極マスフィルタを通過したClO-53のイオンカウントを示すグラフである。Figure 6 is a graph showing the oxygen gas concentration (mL/min) and the ion count of ClO-53 that has passed through a quadrupole mass filter when Cl-37 and O-16 are reacted and detected as ClO with a mass number of 53 (ClO-53). 図7は、ClO-51としてCl-35を検出する場合の検量線を示す。Figure 7 shows the calibration curve when detecting Cl-35 as ClO-51. 図8は、ClO-52としてCl-36を検出する場合の検量線を示す。Figure 8 shows the calibration curve when detecting Cl-36 as ClO-52. 図9は、ClO-53としてCl-37を検出する場合の検量線を示す。Figure 9 shows the calibration curve when detecting Cl-37 as ClO-53. 図10は、Cl-35を0.11ppmの濃度で含む試料の注入量を50μLとした場合の、ICP-MSによる経時的なClO-51及びClO-52のイオンカウントを示すグラフである。Figure 10 is a graph showing the ion counts of ClO-51 and ClO-52 over time, measured by ICP-MS, when a sample containing Cl-35 at a concentration of 0.11 ppm is injected at a volume of 50 μL. 図11は、Cl-35を0.11ppmの濃度で含む試料の注入量を500μLとした場合の、ICP-MSによる経時的なClO-51及びClO-52のイオンカウントを示すグラフである。Figure 11 is a graph showing the ion counts of ClO-51 and ClO-52 over time, measured by ICP-MS, when a sample containing Cl-35 at a concentration of 0.11 ppm is injected at a volume of 500 μL. 図12は、Cl-36標準線源を用いてCl-36を0.16ppm(190Bq/mL)の濃度で含む試料を注入した場合の、IC-ICP-MSによる経時的なClO-51、ClO-52及びClO-53のイオンカウントを示すグラフである。Figure 12 is a graph showing the ion counts of ClO-51, ClO-52, and ClO-53 over time, obtained by IC-ICP-MS, when a sample containing Cl-36 at a concentration of 0.16 ppm (190 Bq/mL) is injected using a Cl-36 standard source. 図13は、図12のピーク立ち上がり箇所付近の拡大図であり、Cl-36のピークが検出されたことを示すグラフである。Figure 13 is a magnified view of the area around the peak rise point in Figure 12, and is a graph showing that the Cl-36 peak was detected. 図14は、ClO-52としてCl-36を検出する場合のピーク高さの最大値に基づいて算出した検量線を示す。Figure 14 shows a calibration curve calculated based on the maximum peak height when detecting Cl-36 as ClO-52. 図15は、ClO-52としてCl-36を検出する場合のピーク面積積算値に基づいて算出した検量線を示す。Figure 15 shows a calibration curve calculated based on the integrated peak area when detecting Cl-36 as ClO-52.

以下に、本発明の実施の形態を説明する。ただし、本発明は、以下に説明する実施の形態によって限定されるものではない。 The embodiments of the present invention are described below. However, the present invention is not limited to the embodiments described below.

本発明は、一実施形態によれば、質量数36の塩素分析方法に関する。本実施形態による質量数36の塩素の分析方法は、以下の工程を含む。
(1)試料溶液をプラズマイオン源に導入してイオン化する工程
(2)イオン化する工程で得られたイオン群を酸素ガスと接触させ、質量数52のClO酸化物イオンを生成する工程
(3)四重極マスフィルタにおいて、52以外の質量数を持つイオンを除去する工程
(4)前記四重極マスフィルタを通過した質量数52のイオンの信号を検出する工程
According to one embodiment, the present invention relates to a method for analyzing chlorine with a mass number of 36. The method for analyzing chlorine with a mass number of 36 according to this embodiment includes the following steps.
(1) A step of introducing the sample solution into a plasma ion source and ionizing it. (2) A step of contacting the group of ions obtained in the ionization step with oxygen gas to generate ClO oxide ions with a mass number of 52. (3) A step of removing ions with mass numbers other than 52 using a quadrupole mass filter. (4) A step of detecting the signal of ions with a mass number of 52 that have passed through the quadrupole mass filter.

本実施形態による質量数36の塩素分析方法とは、同位体である質量数35や37の塩素等と区別して、質量数36の塩素を識別する分析方法であり、好ましくは、質量数36の塩素を定量する方法である。本明細書において、質量数36の塩素をCl-36と記載する場合がある。同様に、ある元素の同位体を、「元素記号-質量数」により表現する場合がある。 The method for analyzing chlorine with mass number 36 according to this embodiment is an analytical method for identifying chlorine with mass number 36, distinguishing it from its isotopes such as chlorine with mass numbers 35 and 37, and preferably a method for quantifying chlorine with mass number 36. In this specification, chlorine with mass number 36 may be referred to as Cl-36. Similarly, isotopes of an element may be expressed using the format "element symbol - mass number".

測定対象となる試料溶液は、Cl-36を含みうる溶液状の試料である。溶液は水溶液であってもよく、水以外の溶媒が含まれた溶液であってもよい。後述するイオン化工程において、試料中のCl-36をプラズマイオン源にてイオン化可能な状態でCl-36を含んでいる溶液であればよい。なお、測定結果として、Cl-36を検出限界以下で含む溶液も、Cl-36を含む可能性があり、測定の需要がある溶液は試料溶液に含まれる。そして、工程(1)~(4)を実施する限り、本実施形態による質量数36の塩素分析方法ということができる。 The sample solution to be measured is a solution that may contain Cl-36. The solution may be an aqueous solution or a solution containing a solvent other than water. In the ionization step described later, the solution should contain Cl-36 in a state where it can be ionized by a plasma ion source. Note that solutions containing Cl-36 below the detection limit may also contain Cl-36, and any solution for which measurement is required is included in the sample solution. As long as steps (1) to (4) are performed, this can be considered a chlorine analysis method for mass number 36 according to this embodiment.

具体的な試料溶液としては、原子力発電所の排水や、原子力発電所周囲の環境水、原子炉などの原子力発電所の構成部材に接触した液体、放射性廃棄物の埋設施設近辺の環境水(例えば地下水等)であってよいがこれらには限定されない。原子炉の部材などに付着した固体状態のCl-36や土壌中のCl-36を分析対象とする場合、部材や土壌を硝酸、硫酸等の酸からなるエッチング液で洗浄し、Cl-36を溶出させた溶液を試料溶液とすることができる。 Specific sample solutions may include, but are not limited to, wastewater from nuclear power plants, environmental water surrounding nuclear power plants, liquids that have come into contact with components of nuclear power plants such as reactors, and environmental water near radioactive waste disposal facilities (e.g., groundwater). When analyzing solid Cl-36 adhering to reactor components or Cl-36 in soil, the components or soil can be washed with an etching solution consisting of acids such as nitric acid or sulfuric acid, and the resulting solution from which the Cl-36 has been eluted can be used as the sample solution.

試料溶液は、前処理を行った後に工程(1)~(4)に供することもでき、前処理を行うことなく工程(1)~(4)を実施することもできる。前処理としては、Cl-36の濃縮、妨害元素の除去が挙げられるが、これらには限定されない。濃縮及び妨害元素の除去については、後述する。 The sample solution can be subjected to steps (1) to (4) after pretreatment, or steps (1) to (4) can be carried out without pretreatment. Pretreatment options include, but are not limited to, the concentration of Cl-36 and the removal of interfering elements. Concentration and removal of interfering elements will be described later.

工程(1)~(4)は、誘導結合プラズマ質量分析法(Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry:ICP-MS)に基づく方法及び装置を用いることにより実施することができる。特には、コリジョン・リアクションセル(CRC)と、少なくとも1つの四重極マスフィルタ(MS)を備えるICP-MS装置を用いて実施することができる。したがって、CRCの後段に1つのMSが配置されたシングル四重極型の装置であっても、2つのMSでCRCを挟んで、これらを直列に連結したトリプル四重極型の装置であってもよく、それ以外の装置であってもよい。このようなICP-MS装置は市販されており、任意の市販品を用いることができる。 Steps (1) to (4) can be carried out using a method and apparatus based on inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). In particular, they can be carried out using an ICP-MS apparatus equipped with a collision reaction cell (CRC) and at least one quadrupole mass filter (MS). Therefore, it may be a single quadrupole type apparatus with one MS positioned after the CRC, a triple quadrupole type apparatus with two MSs flanking the CRC and connected in series, or any other type of apparatus. Such ICP-MS apparatuses are commercially available, and any commercially available product can be used.

ある実施形態において、ICP-MS装置は、試料溶液とキャリアガス(Arガス)とを霧化するネブライザー並びにスプレーチャンバと、補助ガス(Arガス)及びプラズマガス(Arガス)の導入装置とを備える試料導入部と、プラズマを発生させるトーチを備えるイオン化部と、質量分析部とを備えるものであってよい。質量分析部は、インターフェース、イオンレンズ、CRC、四重極マスフィルタ並びに検出器をこの順に備えるものであってよい。ICP-MS装置としては、例えば、株式会社パーキンエルマージャパン製のICP質量分析装置を用いることができるが、特定の装置には限定されない。このような装置を用いることで、人為的な操作を介入することなく、工程(1)~(4)を全自動で行うことができる。 In one embodiment, the ICP-MS apparatus may comprise a sample introduction unit equipped with a nebulizer and spray chamber for atomizing the sample solution and carrier gas (Ar gas), and an introduction device for auxiliary gas (Ar gas) and plasma gas (Ar gas); an ionization unit equipped with a torch for generating plasma; and a mass spectrometry unit. The mass spectrometry unit may comprise an interface, an ion lens, a CRC, a quadrupole mass filter, and a detector in that order. As the ICP-MS apparatus, for example, an ICP mass spectrometer manufactured by PerkinElmer Japan Ltd. can be used, but the apparatus is not limited to a specific instrument. By using such an instrument, steps (1) to (4) can be performed fully automatically without human intervention.

(1)イオン化工程
工程(1)では、試料溶液を霧化して、プラズマイオン源に導入してイオン化する。本工程で導入する試料溶液の量は、使用するICP-MS装置によっても異なり、ICP-MS装置の説明書に従って当業者が適宜決定することができる。一例としては、1回の測定あたり、10~5000μLとすることができ、400~3000μLとすることが好ましい。
(1) Ionization step In step (1), the sample solution is atomized and introduced into a plasma ion source for ionization. The amount of sample solution introduced in this step varies depending on the ICP-MS instrument used and can be appropriately determined by a person skilled in the art according to the instruction manual of the ICP-MS instrument. For example, it can be 10 to 5000 μL per measurement, and preferably 400 to 3000 μL.

本工程の操作では、ICP-MS装置のイオン化部においてアルゴンプラズマを発生させ、試料溶液中の元素をイオン化する。これにより、検出目的物質であるCl-36イオンを含む複数種のイオンからなるイオン群を生成する。 In this process, argon plasma is generated in the ionization section of the ICP-MS instrument to ionize the elements in the sample solution. This generates an ion group consisting of multiple types of ions, including the target substance, Cl-36 ions.

(2)質量数52のClO酸化物イオンを生成する工程
工程(2)では、工程(1)で得られたイオン群を酸素ガスと接触させる。この工程は、ICP-MS装置のCRCをリアクションモードとし、イオン群中に含まれるイオン、特にはCl-36イオンが、酸素ガスと反応可能な条件にてCRCに酸素ガスを供給する。Cl-36イオンが、酸素ガスと反応可能な条件とは、酸素ガスとして高純度酸素を使用し、酸素ガスを流速0.2~1.6mL/minにてCRCに導入することにより実施することができる。
(2) Step to generate ClO oxide ions with mass number 52 In step (2), the ion group obtained in step (1) is brought into contact with oxygen gas. In this step, the CRC of the ICP-MS instrument is set to reaction mode, and oxygen gas is supplied to the CRC under conditions that allow the ions contained in the ion group, especially Cl-36 ions, to react with oxygen gas. Conditions under which Cl-36 ions can react with oxygen gas can be achieved by using high-purity oxygen as the oxygen gas and introducing the oxygen gas into the CRC at a flow rate of 0.2 to 1.6 mL/min.

本工程の操作により、試料溶液中にCl-36が存在する場合には、CRCにおいて質量数52のClO-52酸化物イオンが生成される。試料溶液中にCl-35やCl-37が含まれている場合には、ClO-51酸化物イオンやClO-53酸化物イオンも生成する。 This process generates ClO-52 oxide ions with a mass number of 52 in the CRC if Cl-36 is present in the sample solution. If Cl-35 or Cl-37 is present in the sample solution, ClO-51 oxide ions and ClO-53 oxide ions are also generated.

(3)52以外の質量数を持つイオンを除去する工程
工程(3)では、工程(2)で得られたClO-52酸化物イオンを含みうるイオン群を四重極マスフィルタに導入する。四重極マスフィルタでは、52以外の質量数を持つイオンを除去することができる。
(3) Step to remove ions with mass numbers other than 52 In step (3), the group of ions that may include the ClO-52 oxide ions obtained in step (2) is introduced into a quadrupole mass filter. The quadrupole mass filter can remove ions with mass numbers other than 52.

本工程の操作により、質量数の異なる塩素同位体から生成され得るClO-51酸化物イオンやClO-53酸化物イオンが除去される。 This process removes ClO-51 oxide ions and ClO-53 oxide ions that may be generated from chlorine isotopes with different mass numbers.

(4)質量数52のイオンの信号を検出する工程
工程(4)では、工程(3)で除去されることなく四重極マスフィルタを通過した質量数52のイオン信号をカウントする。これにより、試料中にCl-36が含まれている場合には、ClO-52酸化物イオンとして検出することができる。検出は、例えば、測定時間を横軸とし、単位時間当たりのイオンカウントを縦軸としたプロットにおける質量数52のイオンのピーク波形に基づいて、より詳細にはピーク波高に基づいて行うことができる。
(4) Step to detect the signal of ions with mass number 52 In step (4), the signal of ions with mass number 52 that passed through the quadrupole mass filter without being removed in step (3) is counted. This allows Cl-36 to be detected as ClO-52 oxide ions if it is present in the sample. Detection can be performed, for example, based on the peak waveform of ions with mass number 52 in a plot with measurement time on the x-axis and ion count per unit time on the y-axis, or more precisely, based on the peak pulse height.

したがって、ピークの有無により、ClO-52酸化物イオンの有無を確認し、Cl-36の有無を検出することができる。また、ピーク波形に基づいて、Cl-36を定量することができる。一態様によれば、ピーク高さの最大値に基づいてCl-36を定量することができる。別の態様によれば、ピーク面積の積算値に基づいてCl-36を定量することができる。定量の精確性の観点からは、ピーク面積の積算値に基づいた定量方法がより好ましい。いずれの態様の場合も、Cl-36の標準線源などの濃度既知の複数の試料について、本実施形態の方法によりピーク高さの最大値またはピーク面積の積算値を得て、これらに基づいて検量線を作成することで、Cl-36を定量することができる。 Therefore, the presence or absence of a peak can be used to confirm the presence or absence of ClO-52 oxide ions and detect the presence or absence of Cl-36. Furthermore, Cl-36 can be quantified based on the peak waveform. According to one embodiment, Cl-36 can be quantified based on the maximum peak height. According to another embodiment, Cl-36 can be quantified based on the integrated peak area. From the viewpoint of accuracy of quantification, the quantification method based on the integrated peak area is more preferable. In either embodiment, for multiple samples with known concentrations, such as a standard source of Cl-36, the maximum peak height or integrated peak area can be obtained using the method of this embodiment, and a calibration curve can be created based on these values to quantify Cl-36.

本発明の一実施形態によれば、上記工程(1)~(4)を実施することで、Cl-36を、同位体や同重体と区別して検出することができる。特には、従来のβ線を測定する手法と比較してより簡便かつ迅速に、Cl-36を定量することが可能となる。 According to one embodiment of the present invention, by performing steps (1) to (4) described above, Cl-36 can be detected separately from isotopes and isobars. In particular, it becomes possible to quantify Cl-36 more simply and quickly compared to conventional methods for measuring beta rays.

本発明の別の実施形態によれば、上記工程(1)~(4)の前に、イオンクロマトグラフィー(Ion Chromatography:IC)により、試料溶液の妨害元素を除去する工程を含んでもよい。本明細書において、当該工程をIC前処理工程ともいう。 According to another embodiment of the present invention, a step of removing interfering elements from the sample solution by ion chromatography (IC) may be included before steps (1) to (4) described above. In this specification, this step is also referred to as the IC pretreatment step.

IC前処理工程は、塩素イオンを選択的に抽出可能なカラムを備えるイオンクロマトグラフィー装置(IC装置)により実施することができる。このようなIC装置及び塩素イオンを選択的に抽出可能なカラムは市販されており、任意の市販品を用いることができる。ある実施形態において、IC装置は、溶離液を装置に送るポンプを備える送液部と、試料溶液を装置に導入する導入部と、ガードカラム及び分離カラムを備える分離部と、移動相を分離するサプレッサー部とから主として構成されるものであってよい。本実施形態においては、妨害元素が除去された試料溶液を、工程(1)~(4)を実施するICP-MS装置の試料導入部に送る送液手段をさらに備えることが好ましい。 The IC pretreatment process can be carried out using an ion chromatography apparatus (IC apparatus) equipped with a column capable of selectively extracting chloride ions. Such IC apparatuses and columns capable of selectively extracting chloride ions are commercially available, and any commercially available product can be used. In one embodiment, the IC apparatus may mainly consist of a liquid delivery unit equipped with a pump for sending the eluent to the apparatus, an introduction unit for introducing the sample solution into the apparatus, a separation unit equipped with a guard column and a separation column, and a suppressor unit for separating the mobile phase. In this embodiment, it is preferable to further include a liquid delivery means for sending the sample solution, from which interfering elements have been removed, to the sample introduction unit of the ICP-MS apparatus carrying out steps (1) to (4).

IC前処理工程は、試料溶液をIC装置に導入することにより実施することができる。試料溶液をIC装置のカラムに導入することにより、塩素イオンは分離カラムに一旦保持されるが、溶離液により流されてカラム内を移動する。イオンの価数、イオン半径、疎水性などの違いによりカラム内を移動する速度が異なるため、カラムを通過する間に塩素イオンと他のイオンを分離、濃縮する。送液の速度は、装置の説明書に従って適宜決定することができる。なお、ここでいう塩素イオンとは、Cl-35イオン、Cl-36イオン、Cl-37イオンの全てを含むものとする。IC装置では、塩素の同位体であるCl-35、Cl-36、Cl-37等を区別することはできないため、IC前処理工程を経た試料溶液には、Cl-35イオン、Cl-36イオン、Cl-37イオンが主として含まれる。 The IC pretreatment process can be performed by introducing the sample solution into the IC apparatus. When the sample solution is introduced into the IC apparatus column, chloride ions are initially held in the separation column, but are then carried along by the eluent and move within the column. Because the rate of movement within the column differs depending on the ion's valency, ionic radius, and hydrophobicity, chloride ions are separated and concentrated from other ions as they pass through the column. The rate of liquid delivery can be appropriately determined according to the apparatus's instruction manual. Note that the term "chloride ions" here includes all Cl-35, Cl-36, and Cl-37 ions. Since the IC apparatus cannot distinguish between chlorine isotopes such as Cl-35, Cl-36, and Cl-37, the sample solution after the IC pretreatment process mainly contains Cl-35, Cl-36, and Cl-37 ions.

次に、IC前処理工程を経た試料溶液を、ICP-MS装置の試料導入部に送り、先に説明したとおりに工程(1)~(4)を実施する。IC前処理工程を行うことで、妨害元素が除去され、工程(3)において生成する酸化物イオンが、実質的にClO-51酸化物イオン、ClO-52酸化物イオン、ClO-53酸化物イオンに限られる。ClO-51酸化物イオン、ClO-53酸化物イオンは次の工程(3)にて除去可能であるため、工程(4)にて高い精度でClO-52酸化物イオンを検出することが可能になる。 Next, the sample solution that has undergone the IC pretreatment process is sent to the sample introduction section of the ICP-MS instrument, and steps (1) to (4) are performed as described above. The IC pretreatment process removes interfering elements, and the oxide ions generated in step (3) are substantially limited to ClO-51 oxide ions, ClO-52 oxide ions, and ClO-53 oxide ions. Since the ClO-51 and ClO-53 oxide ions can be removed in the subsequent step (3), it becomes possible to detect the ClO-52 oxide ion with high accuracy in step (4).

本発明のまた別の実施形態によれば、IC前処理工程の前、IC前処理工程の後、またはIC前処理工程を行わない場合の工程(1)の前に、試料溶液を濃縮カラムに適用してCl-36を濃縮する工程を実施することができる。以下、本工程を濃縮工程と指称する。 According to yet another embodiment of the present invention, a step of concentrating Cl-36 by applying the sample solution to a concentration column can be performed before the IC pretreatment step, after the IC pretreatment step, or before step (1) if the IC pretreatment step is not performed. Hereinafter, this step will be referred to as the concentration step.

濃縮工程で用いる濃縮カラムは、Cl-36を抽出可能な樹脂製カラムであってよい。例えば、TRISKEM INTERNATIONAL製抽出クロマトグラフィー用CLレジンを用いることができるが、特定の濃縮カラムには限定されない。TRISKEM INTERNATIONAL製CLレジンを用いる場合の工程は、より詳細には、例えば、Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry volume 286, pages 539-546 (2010)に記載された方法を参照して実施することができる。 The concentration column used in the concentration step may be a resin column capable of extracting Cl-36. For example, TRISKEM INTERNATIONAL's CL resin for extraction chromatography can be used, but the method is not limited to a specific concentration column. The procedure when using TRISKEM INTERNATIONAL's CL resin can be carried out in more detail by referring, for example, to the method described in the Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, volume 286, pages 539-546 (2010).

濃縮工程においては、試料溶液から塩素を抽出し、約300倍程度に濃縮することができる。試料溶液に含まれうるCl-35、Cl-36やCl-37、他の元素は濃縮カラムに吸着される。 In the concentration process, chlorine is extracted from the sample solution, allowing it to be concentrated approximately 300 times. Cl-35, Cl-36, Cl-37, and other elements that may be present in the sample solution are adsorbed onto the concentration column.

濃縮工程を行うことで、試料溶液から塩素を選択的に抽出することができ、硫黄の同重体を低減した試料溶液にて、IC装置またはICP-MS装置に導入することができる。これにより、IC装置における妨害元素の分離をより高い精度で行うことができる。またICP-MS装置において、質量数52のイオンとして、ClO酸化物イオンのみを選択的に生成し、カウントすることが可能になる。 By performing a concentration process, chlorine can be selectively extracted from the sample solution, and the sample solution with reduced sulfur isobars can be introduced into an IC or ICP-MS instrument. This allows for more accurate separation of interfering elements in the IC instrument. Furthermore, in the ICP-MS instrument, it becomes possible to selectively generate and count only ClO oxide ions as ions with a mass number of 52.

以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。しかしながら、以下の実施例は本発明を限定するものではない。以下の実施例において、操作は、ICP-MS装置としてパーキンエルマー社製NexION2000及びIC装置としてサーモフィッシャー(旧ダイオネクス)製DX-800を用いて実施した。 The present invention will be described in more detail below using examples. However, the following examples are not limiting to the present invention. In the following examples, the operations were carried out using a PerkinElmer NexION 2000 as the ICP-MS apparatus and a Thermo Fisher (formerly Dionex) DX-800 as the IC apparatus.

1.同位体、同重体の検討
検出目的とするCl-36には、S-36、Ar-36の同重体が存在する。ICP-MSでは、Arプラズマを利用して原子をイオン化するため、Ar-36の干渉がありうる。また、塩素の同位体Cl-35から生じる同重体、35ClHにより、Cl-36の検出が妨害される場合がありうる。これらの除去について検討した。
1. Examination of Isotopes and Isobatteries The target isotope, Cl-36, has isobatteries S-36 and Ar-36. Since ICP-MS uses Ar plasma to ionize atoms, interference from Ar-36 is possible. Furthermore, the isobattery 35ClH , produced from the chlorine isotope Cl-35, may interfere with the detection of Cl-36. We investigated methods for removing these isotopes.

2.コリジョンガス、リアクションガスの検討
コリジョンガス(He)、リアクションガス(O、NH、CH)により、同重体の影響を軽減することができるかを検討した。コリジョンガスは、CRCにてイオン化ポテンシャルの違いを利用し、除去したいイオンと衝突させて非イオンとし干渉を除去するために用いることができる。リアクションガスは、CRCにて、検出目的のイオンと反応させて、酸化物イオンとして検出するために用いることができる。
2. Investigation of Collision Gases and Reaction Gases We investigated whether the effects of isobars could be mitigated by using collision gases (He) and reaction gases ( O₂ , NH₃ , CH₄ ). Collision gases can be used in CRC to eliminate interference by utilizing the difference in ionization potential and causing collisions with ions to be removed to convert them into nonions. Reaction gases can be used in CRC to react with ions to be detected and detect them as oxide ions.

安定同位体の塩素の同位体Cl-35、Cl-37と安定同位体の硫黄の同位体S-36、超純水を用いて、コリジョンガス(He)、リアクションガス(O、NH、CH)による質量数35、36、37のカウント数と質量数51、52、53のカウント数の変化を測定し、質量数36によるCl-36あるいは質量数52によるClO-52酸化物イオンでの検出可能性を検討した。具体的には、安定同位体の塩素は100ppm、安定同位体の硫黄は100ppm、コリジョンガス(He)の供給速度は0~5.0mL/min、リアクションガス(O、NH、CH)の供給速度は0~1.6mL/minの条件で実験を行った。結果を表1、2に示す。表中、質量数35、37、51、53については、安定同位体の塩素のカウント数が安定同位体の硫黄、超純水のカウント数と比較して、カウント差が2桁程度大きい場合を〇、カウント差が大きくなく1桁未満の場合を△、カウント差がない場合を×とした。また、質量数36、52については安定同位体の塩素、安定同位体の硫黄、超純水のカウント数が低く、カウント差がなく、ガス流量の調整によるカウント数を低減できる場合を〇、ガス流量の調整によるカウント数を低減できる場合を△、カウント数が高く検出できない場合を×とした。 Using stable isotopes of chlorine Cl-35 and Cl-37, stable isotope of sulfur S-36, and ultrapure water, the changes in counts for mass numbers 35, 36, and 37, and for mass numbers 51, 52, and 53 were measured using collision gas (He) and reaction gas ( O₂ , NH₃ , CH₄ ). The detection feasibility of Cl-36 with mass number 36 or ClO-52 oxide ions with mass number 52 was investigated. Specifically, the experiment was conducted under the following conditions: stable isotope chlorine at 100 ppm, stable isotope sulfur at 100 ppm, collision gas (He) supply rate of 0–5.0 mL/min, and reaction gas ( O₂ , NH₃ , CH₄ ) supply rate of 0–1.6 mL/min. The results are shown in Tables 1 and 2. In the table, for mass numbers 35, 37, 51, and 53, a count of approximately two orders of magnitude larger than the count of stable isotope chlorine compared to the count of stable isotope sulfur and ultrapure water was marked with ○, a count difference of less than one order of magnitude was marked with △, and no count difference was marked with ×. For mass numbers 36 and 52, a count of ○ was marked if the count of stable isotope chlorine, stable isotope sulfur, and ultrapure water was low, there was no count difference, and the count could be reduced by adjusting the gas flow rate, a count could be reduced by adjusting the gas flow rate was marked with △, and a × was marked if the count was high and could not be detected.

表1、2の結果より、リアクションガスとして酸素ガスを流すことにより、元素間の反応性の違いを利用し、目的元素であるClを反応させて酸化物イオン(ClO質量数52)とすることで、Cl-36の高感度測定が可能と判断された。 Based on the results in Tables 1 and 2, it was determined that by using oxygen gas as a reaction gas, the difference in reactivity between elements is utilized to react with the target element, Cl, to form oxide ions (ClO, mass number 52), thereby enabling highly sensitive measurement of Cl-36.

安定同位体の塩素濃度が100ppmの試料溶液について、酸素ガスをリアクションガスとして使用した場合の、酸素ガス流量と、質量数35、36、37のイオンカウントとの関係を調べた。 For a sample solution with a stable chlorine isotope concentration of 100 ppm, the relationship between the oxygen gas flow rate and the ion counts of mass numbers 35, 36, and 37 was investigated when oxygen gas was used as the reaction gas.

測定結果を図1~3にそれぞれ示す。質量数35、37は、酸素ガスを混合し、その流量が高くなるにつれてカウントが低減した。質量数35は、酸素ガス流量が低い0.2mL/minの条件では超純水とClの差があったが、それ以上になるとClと超純水の差が無くなったため、Cl-36を高感度に検出できる可能性が低いことがわかった。質量数36の塩素は、100ppm硫黄溶液との差が無かったので、影響を受けない。Ar-36の影響によるバックグランドの上昇があり、Cl-36の高感度分析は難しいと判断した。 The measurement results are shown in Figures 1-3, respectively. For mass numbers 35 and 37, the count decreased as oxygen gas was mixed and the flow rate increased. For mass number 35, there was a difference between ultrapure water and Cl at a low oxygen gas flow rate of 0.2 mL/min, but above that, the difference between Cl and ultrapure water disappeared, indicating that highly sensitive detection of Cl-36 is unlikely. Chlorine for mass number 36 showed no difference with a 100 ppm sulfur solution, indicating it was unaffected. Due to the background increase caused by Ar-36, it was determined that highly sensitive analysis of Cl-36 is difficult.

安定同位体の塩素濃度が100ppmの試料溶液について、酸素ガスをリアクションガスとして使用した場合の、酸素ガス流量と質量数51、質量数52、質量数53のイオンカウントとの関係を調べた。 For a sample solution with a stable chlorine isotope concentration of 100 ppm, the relationship between oxygen gas flow rate and the ion counts of mass number 51, mass number 52, and mass number 53 was investigated when oxygen gas was used as the reaction gas.

測定結果を図4~6にそれぞれ示す。質量数51、53は、100ppmの硫黄溶液や超純水と比較して100ppmのCl溶液でカウントの増加を確認した。酸素ガスと反応し、ClOイオンが生成する。質量数52は、酸素ガス量を増やすとカウントが低下し、バックグランドのカウントを下げる。質量数51、53は100ppmのClと超純水のカウント差が大きいほどよく、超純水のカウントが低いほど良い。質量数52はカウントが低い方がよく(Ar-36の影響を低減)、超純水と100ppmの硫黄とのカウント差が無いほうがよい(S-36の影響を受けない)。また、Cl 100ppmと超純水のカウント差が少ないほどよい。 The measurement results are shown in Figures 4-6, respectively. For mass numbers 51 and 53, an increase in count was observed in a 100 ppm Cl solution compared to a 100 ppm sulfur solution or ultrapure water solution. This reaction with oxygen gas generates ClO ions. For mass number 52, increasing the amount of oxygen gas decreased the count, reducing the background count. For mass numbers 51 and 53, a larger difference in count between 100 ppm Cl and ultrapure water is better, and a lower count for ultrapure water is also better. For mass number 52, a lower count is better (reducing the influence of Ar-36), and it is better if there is no difference in count between ultrapure water and 100 ppm sulfur (not affected by S-36). Also, a smaller difference in count between 100 ppm Cl and ultrapure water is better.

3.検量線の検討
次に下記表3のとおりのCl-36の線源希釈液と、濃度既知の安定同位体の同位体であるCl-35及びCl-37を試料溶液として、ICP-MS装置に導入し、リアクションガスとして、高純度酸素ガスを1.0mL/minで注入し、それぞれ、質量数51、52、53のイオンカウントを得た。
3. Examination of Calibration Curve Next, the source dilution of Cl-36 as shown in Table 3 below, along with Cl-35 and Cl-37, which are stable isotopes of known concentration, were introduced into the ICP-MS instrument as sample solutions. High-purity oxygen gas was injected as the reaction gas at a rate of 1.0 mL/min, and ion counts with mass numbers 51, 52, and 53 were obtained, respectively.

ICP-MS装置による測定結果に基づいて作成した検量線を図7~9にそれぞれ示す。各図の縦軸に示すイオンカウント測定値cps(count per second)は、ピーク高さ最大値に基づく値である。質量数52で検出したCl-36の検量線は、R=0.8342で、ばらつきが大きかった。 Calibration curves created based on measurement results from an ICP-MS instrument are shown in Figures 7 to 9. The ion count measurement value cps (counts per second) shown on the vertical axis of each figure is a value based on the maximum peak height. The calibration curve for Cl-36 detected with mass number 52 had a large variability, with = 0.8342.

4.IC-ICP-MS法の検討
試料溶液中には多くのイオンが存在するため、共存するイオンの除去を目的として、イオンクロマトグラフ法(IC)によるCl-36の前処理を検討した。ICP-MS装置の前段にIC装置を設け、かつ、ICP-MS装置に導入する試料溶液の量を検討した。この実験では、IC装置で妨害元素を除去した後の、Cl-35を0.11ppm含む試料溶液をICP-MS装置に導入した。リアクションガスとしてOガスを注入量1.0mL/minでCRCに供給し、四重極マスフィルタを通過した質量数51及び52のイオンをカウントした。測定時間に対し、質量数51及び52のイオンカウントをプロットした。結果を図10、11に示す。
4. Investigation of IC-ICP-MS Method Since many ions are present in the sample solution, we investigated the pretreatment of Cl-36 by ion chromatography (IC) to remove coexisting ions. An IC device was installed before the ICP-MS instrument, and the amount of sample solution introduced into the ICP-MS instrument was investigated. In this experiment, a sample solution containing 0.11 ppm of Cl-35, after interfering elements had been removed by the IC device, was introduced into the ICP-MS instrument. O2 gas was supplied to the CRC at an injection rate of 1.0 mL/min as the reaction gas, and ions with mass numbers 51 and 52 that passed through the quadrupole mass filter were counted. The ion counts for mass numbers 51 and 52 were plotted against the measurement time. The results are shown in Figures 10 and 11.

図10は試料注入量50μL、図11は試料注入量500μLのプロット結果である。注入量50μLの場合は、3.74min(図10の一点鎖線で囲んだピーク)に、注入量500μLの場合は、3.80min(図11の短破線で囲んだピーク)に、質量数51のイオンカウントのピークが確認された。図10と図11の比較から、注入量が多いほど感度が上がり、注入量を変更することで他の影響はないことがわかった。図11を参照すると、質量数52のイオンカウントの1min付近(長破線で囲んだ部分)にベースラインの変化があった。これはIC検出器においても同様の結果が確認された(図示せず)。IC検出器では、3.6minにおいて、Clのピークが得られた。ICP-MSによる0.11ppmのCl-35(質量51)のピークは、ICの検出器から約10秒後に検出された。 Figure 10 shows the plot results for a sample injection volume of 50 μL, and Figure 11 shows the plot results for a sample injection volume of 500 μL. For an injection volume of 50 μL, a peak for ion count with mass number 51 was observed at 3.74 min (the peak enclosed by the dashed line in Figure 10), and for an injection volume of 500 μL, it was observed at 3.80 min (the peak enclosed by the short dashed line in Figure 11). Comparing Figures 10 and 11, it was found that sensitivity increased with increasing injection volume, and that changing the injection volume did not affect other aspects of the ion count. Referring to Figure 11, a baseline change was observed around 1 min (the area enclosed by the long dashed line) for ion count with mass number 52. Similar results were observed with the IC detector (not shown). With the IC detector, a Cl peak was obtained at 3.6 min. The peak of 0.11 ppm Cl-35 (mass 51) detected by ICP-MS was detected by the IC detector approximately 10 seconds later.

次に、Cl-36を190Bq/mL含む試料溶液を500μL、IC装置に導入し、IC装置で妨害元素を除去した試料溶液をICP-MS装置に導入した。リアクションガスとしてOガスを注入量1.0mL/minでCRCに供給し、四重極マスフィルタを通過した質量数51、52及び53のイオンをカウントした。図12は、測定時間に対し、質量数51、52及び53のイオンカウントをプロットした結果を示し、図13は、図12の2~4分におけるピークの拡大図である。先の実験と同条件にて、Cl-36の検出の指標となるピークを質量数52で検出することができた。 Next, 500 μL of a sample solution containing 190 Bq/mL of Cl-36 was introduced into an IC instrument, and the sample solution from which interfering elements had been removed in the IC instrument was introduced into an ICP-MS instrument. O2 gas was supplied to the CRC as a reaction gas at an injection rate of 1.0 mL/min, and ions with mass numbers 51, 52, and 53 that passed through the quadrupole mass filter were counted. Figure 12 shows the results of plotting the ion counts for mass numbers 51, 52, and 53 against the measurement time, and Figure 13 is a magnified view of the peaks in Figure 12 from 2 to 4 minutes. Under the same conditions as in the previous experiment, a peak indicating the detection of Cl-36 was detected at mass number 52.

濃度既知のCl-36溶液をIC-ICP-MS法で測定し、検量線を作成した。リアクションガスとしてOガスを注入量1.0mL/minでCRCに供給し、四重極マスフィルタを通過した質量数52のイオンカウントを測定時間に対しプロットした。プロット結果から、ピーク高さ(最大値)及びピーク面積(積算値)を得て、それぞれに基づいて検量線を作成した。図14は、ピーク高さに基づく検量線であり、図15は、ピーク面積に基づく検量線である。ピーク面積に基づく検量線は、R=0.9999でばらつきが少なかった。ピーク面積に基づく検量線は特に、Cl-36が低濃度で含まれる場合にも検出できる点で有利であった。 A calibration curve was created by measuring Cl-36 solutions of known concentration using IC-ICP-MS. O2 gas was supplied to the CRC at an injection rate of 1.0 mL/min as the reaction gas, and the count of ions with mass number 52 that passed through the quadrupole mass filter was plotted against the measurement time. From the plot results, peak height (maximum value) and peak area (integrated value) were obtained, and calibration curves were created based on each. Figure 14 shows the calibration curve based on peak height, and Figure 15 shows the calibration curve based on peak area. The calibration curve based on peak area showed low variability with = 0.9999. The calibration curve based on peak area was particularly advantageous in that it could detect Cl-36 even at low concentrations.

4.従来法との精度比較
Cl-36標準線源を用いて模擬サンプルを作製し、本発明によるICP-MS法と、従来法(従来のβ線を用いる手法)で使用される液体シンチレーションカウンター(liquid scintillation counter:LSC)による測定結果を比較した。検量線は、図15で得られたピーク面積に基づく検量線を用いた。結果を表4に示す。ICP-MS法は2回行い、それぞれの結果を示す。163Bq/mLの模擬サンプルを測定した結果、従来法と、本発明に係るICP-MS法では、ほぼ同等の結果が得られた。
4. Comparison of Accuracy with Conventional Methods A simulated sample was prepared using a Cl-36 standard source, and the measurement results of the ICP-MS method according to the present invention were compared with those of the conventional method (a conventional method using beta rays) using a liquid scintillation counter (LSC). The calibration curve used was based on the peak area obtained in Figure 15. The results are shown in Table 4. The ICP-MS method was performed twice, and the results for each are shown. When a simulated sample of 163 Bq/mL was measured, the conventional method and the ICP-MS method according to the present invention yielded almost equivalent results.

5.従来法との所要時間の比較
Cl-36が付着していると考えられる部材50gを、100mLのエッチング液(硫酸)で洗浄した液体を試料溶液とする場合の、従来法と、本発明に係るIC-ICP-MS法による分析所要時間を比較した。
5. Comparison of required time with conventional methods The time required for analysis using the IC-ICP-MS method according to the present invention was compared with that of the conventional method when 50 g of a material suspected to have Cl-36 attached was washed with 100 mL of etching solution (sulfuric acid) and the resulting liquid was used as the sample solution.

従来法では、サンプル液の蒸留、吸収液の調製に約1日、γ線チェック、乾固、溶解に約1日、加熱熟成、ろ過、乾燥、回収率測定に約1日を要し、液体シンチレーションカウンターによる測定に約2日を要する。よって、100mLの試料の分析結果を得るためには、前処理に3日、測定に2日を要し、合計で約5日間(120時間)を要する。これらの作業は全て放射線の管理区域内で行う必要がある。 In conventional methods, distillation of the sample solution and preparation of the absorption solution take approximately one day, gamma ray checking, drying, and dissolution take approximately one day, heating, aging, filtration, drying, and recovery rate measurement take approximately one day, and measurement using a liquid scintillation counter takes approximately two days. Therefore, obtaining analytical results for a 100 mL sample requires three days for pretreatment and two days for measurement, totaling approximately five days (120 hours). All of these operations must be performed within a radiation-controlled area.

一方、本発明のIC-ICP-MS法では、IC装置によるカラム濃縮に約2.5時間を要する。より具体的には、サンプル通水(100mL)、洗浄液(10mL)、Cl-36の溶離(5mL)を、0.8mL/minで行うと仮定した場合、約2.5時間を要する。次いで、得られた試料溶液をICP-MS法で測定するためには1サンプルあたり13分を要し、合計で約3時間を要する。よって、本発明によれば、従来法の約1/40の所要時間で、従来法と同等の精度にてCl-36を定量することが可能であるといえる。 On the other hand, in the IC-ICP-MS method of the present invention, column concentration using the IC apparatus takes approximately 2.5 hours. More specifically, assuming that the sample is passed through with water (100 mL), washed with washing solution (10 mL), and Cl-36 is eluted (5 mL) at a rate of 0.8 mL/min, this takes approximately 2.5 hours. Then, measuring the obtained sample solution by ICP-MS requires 13 minutes per sample, for a total of approximately 3 hours. Therefore, according to the present invention, it is possible to quantify Cl-36 with the same accuracy as the conventional method, in approximately 1/40th of the time required.

以上より、本発明に係るICP-MS法あるいはIC-ICP-MS法を用いることで、従来法と比較して迅速にCl-36を定量することが可能となる。 Therefore, by using the ICP-MS method or IC-ICP-MS method according to the present invention, it is possible to quantify Cl-36 more rapidly compared to conventional methods.

Claims (9)

試料溶液をプラズマイオン源に導入してイオン化する工程と、
イオン化する工程で得られたイオン群を酸素ガスと接触させ、質量数52のClO酸化物イオンを生成する工程と、
四重極マスフィルタにおいて、52以外の質量数を持つイオンを除去する工程と、
前記四重極マスフィルタを通過した質量数52のイオンの信号を検出する工程と
を含む、質量数36の塩素分析方法。
The process involves introducing the sample solution into a plasma ion source and ionizing it,
The process involves contacting the group of ions obtained in the ionization process with oxygen gas to produce ClO oxide ions with a mass number of 52,
In a quadrupole mass filter, the process involves removing ions with mass numbers other than 52,
A method for analyzing chlorine with a mass number of 36, comprising the step of detecting the signal of an ion with a mass number of 52 that has passed through the quadrupole mass filter.
前記イオン化する工程の前に、イオンクロマトグラフィー装置により、前記試料溶液中の妨害元素を除去する工程を含む、請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, further comprising the step of removing interfering elements from the sample solution using an ion chromatography apparatus before the ionization step. 前記質量数52のイオンの信号を検出する工程が、質量数52のイオンカウントのピーク波形に基づいて質量数36の塩素を検出する工程である、請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the step of detecting the signal of the ion with mass number 52 is a step of detecting chlorine with mass number 36 based on the peak waveform of the ion count with mass number 52. 前記質量数52のイオンの信号を検出する工程が、質量数52のイオンカウントのピーク波形に基づいて質量数36の塩素を検出する工程である、請求項2に記載の方法。 The method according to claim 2, wherein the step of detecting the signal of the ion with mass number 52 is a step of detecting chlorine with mass number 36 based on the peak waveform of the ion count with mass number 52. 前記イオンカウントのピーク波形に基づいて質量数36の塩素を検出する工程が、質量数52のイオンカウントのピーク面積の積算値に基づいて質量数36の塩素を定量する工程である、請求項3に記載の方法。 The method according to claim 3, wherein the step of detecting chlorine with mass number 36 based on the peak waveform of the ion count is a step of quantifying chlorine with mass number 36 based on the integrated value of the peak area of the ion count with mass number 52. 前記イオンカウントのピーク波形に基づいて質量数36の塩素を検出する工程が、質量数52のイオンカウントのピーク面積の積算値に基づいて質量数36の塩素を定量する工程である、請求項4に記載の方法。 The method according to claim 4, wherein the step of detecting chlorine with mass number 36 based on the peak waveform of the ion count is a step of quantifying chlorine with mass number 36 based on the integrated value of the peak area of the ion count with mass number 52. 前記イオンカウントのピーク波形に基づいて質量数36の塩素を検出する工程が、質量数52のイオンカウントのピーク高さ最大値に基づいて質量数36の塩素を定量する工程である、請求項3に記載の方法。 The method according to claim 3, wherein the step of detecting chlorine with mass number 36 based on the peak waveform of the ion count is a step of quantifying chlorine with mass number 36 based on the maximum peak height of the ion count with mass number 52. 前記イオンカウントのピーク波形に基づいて質量数36の塩素を検出する工程が、質量数52のイオンカウントのピーク高さ最大値に基づいて質量数36の塩素を定量する工程である、請求項4に記載の方法。 The method according to claim 4, wherein the step of detecting chlorine with mass number 36 based on the peak waveform of the ion count is a step of quantifying chlorine with mass number 36 based on the maximum peak height of the ion count with mass number 52. 前記イオン化する工程、または前記イオンクロマトグラフィー装置に導入して妨害元素を除去する工程の前に、塩素を特異的に抽出可能な濃縮カラムに前記試料溶液を適用し、塩素を濃縮する工程を含む、請求項2、4、6、8のいずれか1項に記載の方法。 The method according to any one of claims 2, 4, 6, or 8, further comprising the step of applying the sample solution to a concentration column capable of specifically extracting chlorine, and concentrating the chlorine, before the ionization step or the step of introducing it into an ion chromatography apparatus to remove interfering elements .
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