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福島第一原子力発電所事故の対処に係る研究開発
1- 20 滞留水中の難測定核種の分析手法の開発
－β線計測によるカドミウム 113m 分析法の構築－
30 mℓ
試料
Cd担体 1 mg
蒸発・乾固
㻝㻜㻜
溶離液回収
Sr
2 M塩酸 10 mℓ
1.2 M塩酸 10 mℓ
1 M硝酸 15 mℓ
1 M硝酸 30 mℓ
陰イオン
交換樹脂
㻡㻜
廃棄
㻜
㻝㻜㻜
Fe
蒸発・乾固
0.1 M硝酸
試料溶液
回収率
㻡㻜
10 mℓ
（9 mℓ）
（0.5 mℓ）
シンチレータ 11 mℓ
β線測定
（液体シンチレーションカウンタ）
㻜
㻝㻜㻜
0.5 M硝酸
回収率測定
（ICP-AES）
図 1-42 113mCd 分析フロー
溶離液（1 M 硝酸）の始めの
15 mℓは廃棄し、後の 30 mℓ
で Cd を回収します。
Zn
（％）
㻡㻜
100
36
Cl
113m
Cd
㻜
㻝㻜㻜
80
㻡㻜
㻜
㻝㻜 㻞㻜 㻞㻡 㻟㻜 㻟㻡 㻠㻜 㻠㻡 㻡㻜 㻡㻡 㻢㻜 㻢㻡 㻣㻜 㻣㻡
（a）
（b）
計数効率
Cd
99
Tc
60
14
C
40
（％）
（c）
流出液量
（mℓ）
20
（a）
試料流出液（b）
洗浄液：1.2 M 塩酸（c）
溶離液：1 M 硝酸
0
150
図 1-41 Cd 及び共存元素の回収率と流出液量の関係
分離条件は、試料を 2 M 塩酸溶液 10 mℓに調製後、（a）陰イオ
ン交換樹脂に通液し Cd を樹脂に吸着させます。次に、
（b）1.2 M
塩酸 10 mℓで樹脂を洗浄し、その後
（c）
1 M 硝酸 55 mℓを通液
し Cd を溶離します。
東京電力福島第一原子力発電所では、放射性核種を
含む滞留水の処理が進められており、水処理設備のひ
とつとして多核種除去設備（ALPS）が稼働しています。
ALPS による放射性核種の除去性能を確認するには、そ
の処理水の放射能濃度を把握する必要があります。評価
対象核種の一つであるカドミウム 113m（113mCd）は γ 線の
放出率が小さく（0.023%）
、非破壊 γ 線測定が適用でき
ないため、放出率の大きな β 線（放出率：99.9%）を測
定する新たな分析法について検討を行いました。
113mCd の β 線を精度良く測定するためには、測定の妨
害となる元素（核種）を分離する必要があります。この分
離には、陰イオン交換法を適用することとし、Cd 及び共
存元素の吸着状態や溶離挙動を確認するため分離条件の
検討を行いました。分離条件と結果を図 1-41 に示します。
Cd は流出液 45∼50 mℓ
（溶離液通液後 25∼30 mℓ）に
ほぼ全量が溶出しており、流出液 35 ∼ 65 mℓ（溶離液
通液後 15 ∼ 45 mℓ）を回収すれば、ほかの元素から効率
250
350
450
550
クエンチング指標
（tSIE）
図 1-43 クエンチング補正曲線
14
C（156 keV）
，99Tc
（294 keV）及び 36Cl（709 keV）から
113m
Cd
（561 keV）の計数効率を推定しました。
良く分離・回収できることが分かりました。この結果に
基づき作成した 113mCd 分析フローを図 1-42 に示します。
β 線の測定には、液体シンチレーションカウンタを使
用しますが、測定試料のクエンチング（消光現象）により
計数効率が低下します。このため、β 線測定においては、
クエンチング補正曲線を作成し、効率補正を行う必要が
あります。しかし、113mCd の標準溶液は入手が困難なた
めクエンチング補正曲線を作成することができません。
そこで、入手が容易なほかの β 線核種の標準溶液を用い
てクエンチング補正曲線を作成し、113mCd の β 線計数効
率を推定しました
（図 1-43）
。このようにして構築した
本分析法を ALPS 処理水を想定した模擬試料に対して
適用したところ、Cd 回収率は 97% 以上と安定しており、
目標としていた検出下限値（0.004 Bq/mℓ）を達成す
ることができました。以上の検討により、ALPS の本
格運転に向けた性能評価に対して貢献することができま
した。
●参考文献
安田麻里ほか, 液体シンチレーションカウンタを用いる β 線計測法による福島第一原子力発電所の滞留水中の 113mCd 分析法の検討,
分析化学, vol.63, no.4, 2014, p.345-350.
原子力機構の研究開発成果 2014
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