レーザー誘導分解スペクトロスコーピー/レーザーアブレーション-マルチコレクター-誘導結合プラズマ-質量スペクトロメトリによるフッ素とウラン同位体の同時決定のためのウラン単粒子分析
Benjamin T Manard1, C Derrick Quarles2, Veronica C Bradley3
1Chemical Sciences Division, Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, Tennessee 37830, United States.
この研究では,ウラニルフッ化物 (UO2F2) 粒子を分析するためのLIBS/LA-MC-ICP-MSの急速な技術が導入されています. この方法は,カルシネーション後のフッ素の損失とウラン同位体を正確に定量化し,核物質の特徴化のための効率性を実証しています.
科学分野:
- 核化学
- 分析化学
- 材料科学
背景:
- ウラニルフッ素 (UO2F2) は核燃料サイクルにおける重要な材料である.
- UO2F2の粒子の組成と同位体の比率の正確な特徴付けは,プロセス制御と安全性にとって極めて重要です.
- 既存の分析方法は時間がかかり,より大きなサンプルが必要になる可能性があります.
研究 の 目的:
- UO2F2粒子の新しい迅速な分析技術を開発し,検証する.
- 単一のUO2F2粒子の元素組成 (F/U比) と同位素豊富度 (U同位素) を同時に決定する.
- フッ素含量と同位体の整合性に対するカルシネーションの影響を評価する.
主な方法:
- レーザー誘発分解スペクトロスコーピー (LIBS) とレーザーアブレーションマルチコレクター誘導結合プラズマ質量スペクトロメトリ (LA-MC-ICP-MS) の同時適用
- ナノ秒パルス型高エネルギーレーザーを用いたUO2F2粒子 (<20μm) の分析.
- 234U,235U,238Uの高精度の同位体分析
主要な成果:
- 80個以上のUO2F2粒子を5分以内に迅速に分析することが実証された.
- 100 °Cと比較して500 °CでカルシネートされたUO2F2粒子の有意な量化フッ素損失 (F/U比1.01 ± 0.50対2.78 ± 1.28)
- 235U/238Uと234U/238Uの比率は,カルシネーション後の予想値から最小の偏差を示している.
結論:
- LIBS/LA-MC-ICP-MS技術は,UO2F2粒子を分析するための非常に効率的で正確な方法を提供します.
- この研究では,カルシネーション中のフッ素の損失が確認され,核燃料の処理に有用なデータが得られました.
- この迅速で同時に行われる元素と同位体分析法は,核物質の研究と品質管理に重大な意味を持つ.
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