JP2016161374A

JP2016161374A - 放射性ストロンチウムの分析方法

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Publication number: JP2016161374A
Application number: JP2015039852A
Authority: JP
Inventors: 哲一木下; Tetsuichi Kinoshita
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 2015-03-02
Filing date: 2015-03-02
Publication date: 2016-09-05
Anticipated expiration: 2035-03-02
Also published as: JP6464475B2

Abstract

【課題】簡便な方法で迅速にストロンチウムを精製して分析することが可能な、放射性ストロンチウムの分析方法を提供する。
【解決手段】ストロンチウム（Sr）及び夾雑物質を含む液体試料を第一吸着体に接触させ、前記液体試料中のSrを第一吸着体に吸着させた後、前記液体試料と第一吸着体とを分離して、前記夾雑物質を前記液体試料と共に除去する第一精製工程と、溶出薬液を第一吸着体に接触させ、第一吸着体から溶出されたSrを含む溶出液を得る溶出工程と、前記溶出液に残留している可能性がある前記夾雑物質を吸着可能であり、且つ、Srを吸着し難い性質を有する第二吸着体に、前記溶出液を接触させた後、Srを含む前記溶出液と第二吸着体とを分離して、前記夾雑物質を第二吸着体と共に除去し、Srを含む分離液を得る第二精製工程と、前記分離液中に含まれる放射性Srを定性的又は定量的に分析する分析工程と、を有する放射性ストロンチウムの分析方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、放射性ストロンチウムの迅速な分析方法に関する。

例えば原子力発電所を廃炉する際に放射性物質のストロンチウム９０が含まれる汚染水、コンクリート、土壌、木材等の処理が必要になる場合がある。適切な処置を施すためには、処理対象物に含まれるストロンチウム９０の量を測定することが重要である。

文部科学省の科学技術・学術政策局原子力安全課防災環境対策室の「放射性降下物及び原子力施設周辺の環境放射線モニタリングにおける放射能・放射線の分析・測定は、データ評価の観点から斉一化された方法により実施されることが望ましい。」との立場から、一般に公定法と呼ばれる「放射性ストロンチウム分析法」がマニュアルとして提供されている（非特許文献１）。

しかし、平成１５年に提供された当該マニュアルは、迅速に測定し、必要とされる処置を早急に実施するという視点が欠けており、正確性を期す余り煩雑な化学的処理が多い分析法になっている。このため、測定結果を得るために１ヶ月程度を要するが（図２参照）、このような測定方法は現在の迅速測定のニーズに応えることができない。

「放射性ストロンチウム分析法」平成15年11月10日第1刷、発行所：財団法人日本分析センター

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、簡便な方法で迅速にストロンチウムを精製して分析することが可能な、放射性ストロンチウムの分析方法を提供する。

上記の目的を達するために、本発明は以下の手段を提供する。
［１］ストロンチウム及び１種以上の夾雑物質を含む液体試料を第一吸着体に接触させ、前記液体試料中のストロンチウムを第一吸着体に吸着させた後、前記液体試料と第一吸着体とを分離して、前記夾雑物質のうち少なくとも１種を前記液体試料と共に除去する第一精製工程と、溶出薬液を第一吸着体に接触させ、第一吸着体から溶出されたストロンチウムを含む溶出液を得る溶出工程と、前記溶出液に残留している可能性がある前記夾雑物質を吸着可能であり、且つ、ストロンチウムを吸着し難い性質を有する第二吸着体に、前記溶出液を接触させた後、ストロンチウムを含む前記溶出液と第二吸着体とを分離して、前記夾雑物質を第二吸着体と共に除去し、ストロンチウムを含む分離液を得る第二精製工程と、前記分離液中に含まれる放射性ストロンチウムを定性的又は定量的に分析する分析工程と、を有することを特徴とする放射性ストロンチウムの分析方法。
［２］ストロンチウム及びカルシウムを含む液体試料を第一吸着体に接触させ、前記液体試料中のストロンチウムを第一吸着体に吸着させた後、前記液体試料と第一吸着体とを分離して、カルシウムを前記液体試料と共に除去する第一精製工程と、溶出薬液を第一吸着体に接触させ、第一吸着体から溶出されたストロンチウムを含む溶出液を得る溶出工程と、前記溶出液に混入している可能性がある夾雑物質を吸着可能であり、且つ、ストロンチウムを吸着し難い性質を有する第二吸着体に、前記溶出液を接触させた後、ストロンチウムを含む前記溶出液と第二吸着体とを分離して、前記夾雑物質を第二吸着体と共に除去し、ストロンチウムを含む分離液を得る第二精製工程と、前記分離液中に含まれるストロンチウム９０を定性的又は定量的に分析する分析工程と、を有することを特徴とする上記［１］に記載の放射性ストロンチウムの分析方法。
［３］前記液体試料に含まれるストロンチウムの安定同位体のうち少なくとも何れか一種の含有量X1を質量分析計で測定する第一準備工程と、第一準備工程で測定したストロンチウムの安定同位体種について、前記分離液中に含まれる含有量X2を質量分析計で測定する第二準備工程と、を有し、下記式（１）によって、
含有量X1÷含有量X2×100％・・・（１）
ストロンチウムの回収率を算出することを特徴とする上記［１］又は［２］に記載の放射性ストロンチウムの分析方法。
［４］前記分離液中の放射性ストロンチウムの含有量を質量分析又は放射線測定によって定量し、前記回収率に基づいて、前記液体試料中に含まれていた放射性ストロンチウムの含有量を求めることを特徴とする上記［３］に記載の放射性ストロンチウムの分析方法。

本発明の放射性ストロンチウムの分析方法によれば、迅速に液体試料から目的のストロンチウムを精製して分析することができる。

本発明にかかる放射性ストロンチウムの分析方法の一例を示すフローチャートである。従来の公定法による放射性ストロンチウムの分析方法の手順を示すフローチャートである。

本発明の第一実施形態の放射性ストロンチウムの分析方法は、第一精製工程、溶出工程、第二精製工程、及び分析工程を有する。以下に各工程の詳細を説明するが、これらの工程以外の工程又は処理を含んでいてもよい。

＜第一精製工程＞
本実施形態の第一精製工程は、ストロンチウム及び１種以上の夾雑物質を含む液体試料を第一吸着体に接触させ、液体試料中のストロンチウムを第一吸着体に吸着させた後、液体試料と第一吸着体とを分離して、前記夾雑物質のうち少なくとも１種を液体試料と共に除去する工程である。

第一精製工程におけるストロンチウムには、放射性ストロンチウムとしてのストロンチウム９０(⁹⁰Sr)、ストロンチウム８９(⁸⁹Sr)の他、天然に存在するストロンチウムの安定同位体（⁸⁴Sr,⁸⁶Sr,⁸⁷Sr,⁸⁸Sr）が含まれていても構わない。原子力発電に由来する検体中の放射性ストロンチウムの大半はストロンチウム９０（半減期２８．８年）であり、ストロンチウム８９（半減期５０．５日）は少量又は実質的に含まれないことが多い。
本明細書において、特に明記しない限り、「ストロンチウム」の用語は放射性ストロンチウム及びその安定同位体の両方を指す。

第一吸着体は、ストロンチウムを吸着可能であり、且つ、夾雑物質を吸着し難い性質を有することが好ましい。第一吸着体に吸着されるストロンチウムは、単体であってもよいし、任意の化合物及び錯体を形成していてもよいし、イオンであってもよいが、第一吸着体に対する吸着及び分離の制御が容易であることから、２価の陽イオン(Sr(II))であることが好ましい。

例えば、第一吸着体が充填された第一カラムに液体試料を導入することにより、第一吸着体と液体試料とを接触させ、液体試料中のストロンチウムを第一吸着体に吸着させることができる。その後、第一カラムから液体試料を排出することにより、ストロンチウムは第一吸着体に残り、他の夾雑物質は液体試料と共に第一カラムの外へ除去することができる。さらに、ストロンチウムを溶出し難く且つ夾雑物質を溶出させ易い洗浄液を第一カラムに通すことによって、第一吸着体に付着した余分な夾雑物質を洗い流すことができる。

第一精製工程で除去する夾雑物質として、ストロンチウム以外の元素を含む物質が挙げられる。夾雑物質は放射性物質であってもよいし、非放射性物質であってもよい。具体的には、遷移金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属及びこれらのイオンが挙げられる。アルカリ土類金属としては、例えばカルシウム(Ca(II))が主要な夾雑物質として挙げられる。第一精製工程において使用する液体試料を準備する前処理段階で、ストロンチウムの沈殿促進剤として、予めカルシウム（Caキャリアー）を添加することがあり得るからである。

液体試料としては、例えば除染区域から採取した、不燃性廃棄物、可燃性廃棄物、汚染水等から公知方法で放射性ストロンチウムが抽出されたものが挙げられる。
不燃性廃棄物としては、例えば、土壌、コンクリート、屋根瓦、建築材などが挙げられる。可燃性廃棄物としては、例えば、野原や農場から廃棄された枯草、山林から廃棄された木材などが挙げられる。汚染水としては、例えば、原子炉の廃炉処理で排出された水等が挙げられる。

放射性ストロンチウムの分析精度を向上させる目的で、前処理段階において、液体試料中のストロンチウムを濃縮し、液体試料中の放射性ストロンチウム濃度を高めることが好ましい。この濃縮方法は特に限定されず、公知方法が適用可能であり、例えば前記公定法にも記載されている様に、Srキャリアー及びCaキャリアーのうち少なくとも一方を添加することが好ましい。これらのキャリアーを添加した後、キャリアーを沈殿させる試薬を加えることにより、液体試料中に含まれている低濃度の放射性ストロンチウムをキャリアーと共に容易に沈殿させることができる。放射性ストロンチウムを含む沈殿物を遠心分離、ろ過、デカンテーション法等の公知方法によって分取し、これを乾固した後、所定の溶液（例えば８Ｍ硝酸）で再溶解することによって、第一精製工程に供する液体試料とすることができる。

上記の濃縮処理で使用した、液体試料中に含まれるCaキャリアーに由来するカルシウムは、本実施形態の分析方法においては夾雑物質である。また、ストロンチウムを抽出した元の廃棄物から、ストロンチウム以外の成分、例えば有機物、遷移金属などが夾雑物質として液体試料中に混入している可能性もある。
これらの夾雑物質のうち、少なくともカルシウムを上述した第一精製工程によって目的のストロンチウム９０から分離して除去することが好ましい。

ストロンチウムを吸着する第一吸着体としては、例えば、ストロンチウムに対する分配係数又は吸着度が高く、夾雑物質に対する分配係数又は吸着度が低い物質が支持体に結合した公知のカラム充填剤が挙げられる。具体的には、4,4'（5'）-di-t-butylcyclohexano 18-crown-6（crown ether）が化学的に不活性なクロマトグラフィー支持体に結合された、市販のSrレジンが好適である。

Srレジンは、８Ｍ程度の高濃度の硝酸においてストロンチウム(Sr(II))に対する高い分配係数を示してストロンチウムを強力に吸着すると共に、夾雑物質であるカルシウム(Ca(II))、ラジウム(Ra(II))、バリウム(Ba(II))に対しては比較的低い分配係数を示す。このため、Srレジンを第一吸着体として使用することにより、第一精製工程において、液体試料中の夾雑物質からストロンチウムを高度に精製することができる。

上記のSrレジンの他、第一吸着体として、周期表上でストロンチウムが属するアルカリ土類金属（第２族元素）を優先的に結合する性質を有する物質が適用できる。
第一吸着体は、アルカリ土類金属以外の、アルカリ金属、遷移金属、亜鉛を含む第１２族元素、ホウ素を含む第１３族元素、及び鉛を含む第１４族元素、のうち少なくとも１つの元素又はそのイオンを結合し難い性質を有することが好ましい。

＜溶出工程＞
本実施形態の溶出工程は、溶出薬液を第一吸着体に接触させ、第一吸着体から溶出されたストロンチウムを含む溶出液を得る工程である。
溶出薬液の種類は、使用する第一吸着体の種類に応じて適宜選択される。一例として、第一吸着体として前述のSrレジンを使用した場合、第一精製工程における液体試料の溶媒として使用した８Ｍ硝酸に替えて、０．０１Ｍ程度の低濃度の硝酸をSrレジンに接触させることによって、吸着していたストロンチウムを溶出することができる。溶出前に、８Ｍ硝酸で充分にSrレジンを洗浄することにより、溶出されるストロンチウムの精製度をより高めることができる。

＜第二精製工程＞
本実施形態の第二精製工程は、溶出工程で得られたストロンチウムを含む溶出液に残留又は混入している可能性がある夾雑物質を吸着可能であり、且つ、ストロンチウムを吸着し難い性質を有する第二吸着体に当該溶出液を接触させる。その後、第二吸着に結合しないストロンチウムを含む溶出液と第二吸着体とを分離して、前記夾雑物質を第二吸着体と共に除去し、ストロンチウムを含む分離液を得る工程である。

ここで、「ストロンチウムを吸着し難い性質」とは、所定の溶媒において、夾雑物質よりもストロンチウムの方が低い分配係数又は吸着度を有する性質を意味する。

例えば、第二吸着体が充填された第二カラムに溶出液を導入することにより、第二吸着体と溶出液とを接触させ、溶出液中の夾雑物質を第二吸着体に吸着させることができる。その際、ストロンチウムは第二吸着体に殆ど吸着せず、第二カラムから排出される分離液中に含まれる。この結果、溶出液に含まれる夾雑物質は第二吸着体に残るため、夾雑物質から分離されたストロンチウムを含む分離液が得られる。なお、仮に、前記溶出液に夾雑物質が残留又は混入していなかった場合においても上記と同様の操作によって、夾雑物質が含まれない分離液が得られる。

第二精製工程で除去する交雑物質、すなわち溶出液に含まれる可能性がある夾雑物質としては、例えば、ストロンチウムと共に液体試料中に含まれ得る物質、ストロンチウムと共に第一吸着体に吸着可能な物質、化学的性質がストロンチウムに近い物質等が挙げられる。具体的には、例えば、ストロンチウム以外のアルカリ土類金属（第２族元素）、イットリウム、チタン、ジルコニウム、その他の遷移金属等が、溶出液に含まれる可能性の高い夾雑物質として挙げられる。

ストロンチウムを吸着し難い第二吸着体としては、例えば、ストロンチウムに対する分配係数が低く、夾雑物質に対する分配係数が高い物質が支持体に結合した公知のカラム充填剤が挙げられる。具体的には、octylphenyl-N,N-di-isobutylcarbamoylmethylphosphine
oxide（CMPO）が化学的に不活性なクロマトグラフィー支持体に結合された、市販のTRUレジンが好適である。

TRUレジンは、２Ｍ程度の硝酸においてストロンチウムに対する低い分配係数を示して殆ど吸着せず、一方、上記の夾雑物質やプルトニウム(Pu(IV))、ネプツニウム(Np(IV))、ウラン(U(VI))、アメリシウム(Am(III))に対しては高い分配係数を示して吸着する。このため、TRUレジンを第二吸着体として使用することにより、第二精製工程において、溶出液中の夾雑物質からストロンチウムを分離することができる。

本実施形態の方法によれば、液体試料中のストロンチウムを第一吸着体で吸着し、第一吸着体に吸着し難い夾雑物質を除去し、その後、第一吸着体から溶出したストロンチウムと残留した夾雑物質のうち、夾雑物質のみを第二吸着体に吸着させて、ストロンチウムを吸着させずに分離液として得る、という二段階の精製ステップを経ることにより、高度に精製されたストロンチウムを簡便且つ迅速に得ることができる。

また、従来の「放射性ストロンチウム分析法」に記載のいわゆる公定法に比べて、液体試料の体積を１０〜６０倍程度に減らすことができる。これは、本実施形態におけるストロンチウムの精製効率及び回収効率が高いためである。従来の公定法においては、１種類のカラム精製のみを行っているため、精製効率が低く、カラム精製以外に沈殿精製を複数回行っているため回収効率も低い。

従来の公定法に比べて、本実施形態において液体試料の体積を低減できることは、カラム精製に要する時間と試薬量を低減できることと同義である。具体的には、従来の公定法においては、７００ｍＬの試料溶液と３Ｍ塩酸２０００ｍＬを陽イオン交換カラム(Dowex50Wx8：カラム体積５００ｍＬ)に導入する。一方、本実施形態では１０ｍｌ〜５０ｍｌの液体試料及び２０ｍｌの洗浄液を使用すれば従来と同等以上の精製レベルを達成できる。

従来の公定法においては、廃棄物等から抽出されたストロンチウムを含む試料溶液１０リットルから約７００ｍLに濃縮した試料溶液を準備した後、最終的にストロンチウム９０に由来するβ線測定を行ってストロンチウム９０の定量分析が可能な精製試料を得るまでに、約１ヶ月の時間と、種々の試薬を必要とする（図２参照）。１検体あたりに必要な液体試料及び試薬量は、概ね以下の通りである。

・液体試料=700 mL（試料溶液の濃縮後にカラムへ導入する体積である。）
・濃塩酸(12M塩酸)＝600 mL（このうち500mLは希釈して3M塩酸2000mLとして使用）
・Ca, Sr, Y, La, Ba, Fe＝各5〜250 mg（キャリアーとして添加する分量である。）
・クロム酸カリウム＝0.3 g
・炭酸ナトリウム＝20 g
・炭酸アンモニウム＝40 g
・アンモニア水＝30 mL
・酢酸アンモニウム＝1 g
・酢酸＝1 mL

本実施形態においては、従来の公定法と同様に、廃棄物等から抽出されたストロンチウムを含む試料溶液１０リットルを準備したとしても、その後、２段階のカラム精製によって高純度且つ高回収率でストロンチウムを精製できるため、試料溶液１０リットルを濃縮してカラム精製に導入する液体試料の体積を格段に低減できる。このため、最終的にストロンチウム９０に由来するβ線測定又はＩＣＰ−ＭＳ測定を行ってストロンチウム９０の定量分析が可能な精製試料を得るまでに、２日の時間と、少量の試薬で足りる（図１参照）。１検体あたりに必要な液体試料及び試薬量は、概ね以下の通りである。

・液体試料=50 mL（試料溶液の濃縮後に１段階目のカラムへ導入する体積である。）
・濃硝酸=50 mL
・シュウ酸アンモニウム=10 g
・Ca, Sr＝各1〜500 mg（キャリアーとして添加する分量である。）
・アンモニア水=10 mL

＜分析工程＞
本実施形態の分析工程は、分離液中に含まれる放射性ストロンチウムを定性的又は定量的に分析する工程である。
精製前の液体試料に含まれる夾雑物質の量及び種類にもよるが、従来の公定法を適用し得る液体試料であれば、第二精製工程で得られる上記の分離液は高度に精製されている。例えば、ストロンチウム９０がβ壊変して生じるイットリウム９０(⁹⁰Y)、ジルコニウム９０(⁹⁰Zr)、は第二精製工程において夾雑物質として除去することができる。このため、ストロンチウム９０の定量分析を阻害し得る放射性物質は殆ど含まれない。

従って、従来の公定法によって得られた精製試料と同様に、β線測定又はＩＣＰ−ＭＳ測定等によって、本実施形態の分離液中の放射性ストロンチウムを定量的に分析することができる。また、必要に応じて定性的な分析も公知方法によって行うことができる。

本実施形態の方法において、以下の第一準備工程及び第二準備工程を行い、上述した２段階カラムによる精製を実施する前の液体試料中のストロンチウム量を１００％としたときの、精製後における分離液中のストロンチウムの回収率を求めることが好ましい。これにより、液体試料中のストロンチウム９０の正確な含有量を算出することができる。

＜第一準備工程＞
本実施形態の第一準備工程は、液体試料に含まれるストロンチウムの安定同位体（質量数８４(⁸⁴Sr)，８６(⁸⁶Sr)，８７(⁸⁷Sr)，８８(⁸⁸Sr)）のうち、少なくとも何れか一種の含有量X1を質量分析によって測定する工程である。
ストロンチウムの回収率を正確に求める観点から、何れか２種以上を測定することが好ましく、何れか３種又は４種を測定することがより好ましい。

例えばＩＣＰ−ＭＳ（誘導結合プラズマ質量分析計）を使用した公知方法によって、液体試料中の各質量数のストロンチウムを求めることができる。

ここで仮に、精製前の液体試料中のストロンチウム９０(⁹⁰Sr)をＩＣＰ−ＭＳによって定量することができるのであれば、前述の様に精製する必要は無く、従来の公定法における煩雑な精製工程も不要である。しかし、実際には、精製前の液体試料中のストロンチウム９０を正確に定量することはできない。ストロンチウム９０がβ壊変するため、液体試料中にはイットリウム９０及びジルコニウム９０が含まれる可能性があるからである。また、質量数が９０である他の元素の放射性同位体又は安定同位体が含まれている可能性も否定できない。したがって、前述の様にストロンチウムを化学的に精製した分離液を得る必要がある。

＜第二準備工程＞
本実施形態の第二準備工程は、第一準備工程で測定したストロンチウムの安定同位体種について、分離液中に含まれる含有量X2を質量分析計で測定する工程である。
第一準備工程と同様に、ＩＣＰ−ＭＳによって測定することが好ましい。

上記の工程で得られた所定のストロンチウム安定同位体種に関して、
「液体試料中の含有量X1÷分離液中の含有量X2×１００（％）」・・・式（１）
上記式から、精製後におけるストロンチウムの回収率を算出することができる。

＜ストロンチウム９０の定量＞
分離液中に含まれる質量数９０の元素は、ストロンチウム９０が殆どであり、その他の元素は精製工程によって除かれている。従って、ＩＣＰ−ＭＳ測定によって分離液中のストロンチウム９０の含有量X3が求められる。また、β線測定によって分離液中のストロンチウム９０の含有量X3が求められる。

続いて、前記回収率に基づいて、精製前の液体試料中のストロンチウム９０の含有量X4を算出する。例えば、式（２）；
「含有量X4＝（分離液中のストロンチウム９０の含有量X3）×（含有量X1÷含有量X2）」
により算出することができる。

＜フローチャート＞
本実施形態に従う図１に示すフローチャートの手順を以下に簡単に説明する。この手順は本実施形態の放射性ストロンチウム分析法の一例である。

まず、公定法と同様にストロンチウムを含む試料溶液１０Lを得て、ろ過し、秤量する。ろ過液の一部（例えば10ml）を分取して、ICP-MSによりストロンチウムの安定同位体を定量する。ろ過液に公知のCaキャリアー0.5g及びSrキャリアー1mgを添加し、さらに飽和シュウ酸アンモニウム溶液200mlを加える。続いてアンモニア水でpH６に調整することによって、ろ過液中のストロンチウム及びカルシウムを沈殿させる。デカンテーション法、濾過法又は遠心分離法により沈殿を回収し、５００℃で６時間加熱することにより、沈殿中の有機物を分解又は変性させる。沈殿に８M硝酸50mlを加えて充分に撹拌した後、遠心分離法によって不溶物を除去し、ストロンチウム及びカルシウム(Caキャリアー)を含む液体試料約50mlを得る。

次に、液体試料約50mlをSrレジン（カラム体積：約5ml）に導入してストロンチウムを吸着させるとともに、Srレジンに吸着し難いカルシウム、バリウム、ラジウム、鉄の各イオンの殆ど全てを排出液と共に除去する。Srレジンを８M硝酸20mlで洗浄した後、0.01M硝酸20mlを導入してSrレジンから溶出したストロンチウムを含む溶出液を得る。溶出液に濃硝酸を加えて２M硝酸に調整した試料溶液約20mlをTRUレジン（カラム体積：約2ml）に導入して、夾雑物質として含まれ得る遷移金属、ジルコニウム、イットリウム、ウラン等をTRUレジンに吸着させるとともに、TRUレジンに殆ど吸着しないストロンチウムをカラムから排出して、ストロンチウムを含む分離液を得る。

分離液を秤量し、分離液の一部（例えば10ml）を分取して、ICP-MSによりストロンチウムの安定同位体を定量する。精製前のストロンチウム含有量と、精製後のストロンチウム含有量とに基づいて、ストロンチウムの回収率を求める。

分離液のβ線測定によって、分離液中の放射性ストロンチウムを定量することができる。この際、半減期、試料の出所等から判断して、β線の大半がストロンチウム９０に由来すると結論できる場合がある。また、ICP-MS測定によって、分離液中のストロンチウム９０を定量することもできる。TRUレジンによってジルコニウム９０及びイットリウム９０は除去されているため、質量数９０の物質はストロンチウム９０であると判断することができる。

定量した分離液中のストロンチウム９０の含有量と、ストロンチウムの回収率に基づいて、元の液体試料（約50ml）中のストロンチウム９０の含有量を算出する。さらに、既知の濃縮率に基づいて、大元の試料溶液１０リットル中のストロンチウム９０の含有量を算出する。

以上、本発明による放射性ストロンチウムの分析方法の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であり、また上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。

［実施例１］
ストロンチウム９０を含む不燃性の除染廃棄物（土壌）１５．０４ｇを１１０℃で２４時間乾燥した後、５００℃で２２時間乾燥して、灰化処理した試料を得た。
試料を耐圧瓶に入れて、Caキャリアー（化合物名：塩化カルシウム）５００ｍｇ、Srキャリアー（化合物名：塩化ストロンチウム）１ｍｇ、８Ｍ硝酸を４０ｍｌ添加し、４時間煮沸して水分を蒸発させ、約１０ｍｌに濃縮した液体試料を得た。

液体試料に含まれるストロンチウムの安定同位体（同位体種：⁸⁸Sr）をＩＣＰ−ＭＳ（Agilent社製）によって定量した。

上記の液体試料をＳｒレジン（Eichrom Technologies社製）を充填したカラムに通して、液体試料中のストロンチウムをＳｒレジンに吸着させると共に、液体試料中のカルシム及びその他の夾雑物質をカラムの外に流出させた。
Ｓｒレジンを８Ｍ硝酸２０ｍｌで洗浄した後、０．０１Ｍ硝酸２０ｍｌをカラムに通して、ストロンチウムを含む溶出液を得た。

上記の溶出液をＴＲＵレジン（Eichrom Technologies社製）を充填したカラムに通して、溶出液中に含まれる可能性がある、ストロンチウム９０がβ壊変して生成したジルコニウム９０及びイットリウム９０、ジルコニウム及びイットリウムの安定同位体、並びにその他の遷移元素をＴＲＵレジンに吸着させると共に、溶出液中のストロンチウムをカラムの外に素通りさせて、その流出画分を分離液として得た。

分離液に含まれるストロンチウムの安定同位体（同位体種：⁸⁸Sr）を上記のＩＣＰ−ＭＳによって定量した。
一連の精製処理を経て得られたストロンチウムの回収率は、分離液中のストロンチウム含有量÷液体試料中のストロンチウム含有量×１００％＝７３％であった。

分離液を蒸発乾固し、少量の塩酸で再溶解した測定試料のβ線測定を、液体シンチレーション検出器（日立アロカ社製）を用いて常法により行った。
上記の精製処理を経た分離液中に含まれる放射性物質はストロンチウム９０のみであると考えられるため、観測されたβ線はストロンチウム９０のみに由来すると考えられた。

上記で算出したストロンチウムの回収率から、上記不燃性の除染廃棄物に含まれていたストロンチウム９０の含有量は、分離液に含まれるストロンチウム９０の（１００％÷回収率７３％）倍である、と結論できた。実施例１の結果を表１に示す。

［実施例２］
ストロンチウム９０を含む可燃性の除染廃棄物（野原の枯草）１６．６４ｇを使用して、実施例１と同様にストロンチウム９０の定量分析を行った。その結果を表１に示す。
［実施例３］
ストロンチウム９０を含む可燃性の除染廃棄物（山林の枯草）１７．３８ｇを使用して、実施例１と同様にストロンチウム９０の定量分析を行った。その結果を表１に示す。

［実施例４］
除染区域から得たストロンチウム９０を含む浸出水３リットルに、Caキャリアー（化合物名：塩化カルシウム）５００ｍｇ、Srキャリアー（化合物名：塩化ストロンチウム）１ｍｇを添加し、飽和シュウ酸水溶液２００ｍＬを添加して、ストロンチウム９０を含むストロンチウム及びカルシウムを沈殿させた。ろ紙を用いて回収した沈殿を５００℃の電気炉内で焼成して、沈殿中に含まれる有機物を分解した。得られた焼成物を８Ｍ硝酸２０ｍｌに溶解して、不溶物を遠心分離で除去することにより液体試料を得た。

液体試料に含まれるストロンチウムの安定同位体（同位体種：：⁸⁸Sr）をＩＣＰ−ＭＳ（Agilent社製）によって定量した。

上記の液体試料を、実施例１と同様に、Ｓｒレジンを充填したカラム及びＴＲＵレジンを充填したカラムを順に使用して精製し、分離液を得た。

分離液に含まれるストロンチウムの安定同位体（同位体種：⁸⁸Sr）を上記のＩＣＰ−ＭＳによって定量した。
一連の精製処理を経て得られたストロンチウムの回収率は、分離液中のストロンチウム含有量÷液体試料中のストロンチウム含有量×１００％＝６８％であった。

上記で算出したストロンチウムの回収率から、上記不燃性の除染廃棄物に含まれていたストロンチウム９０の含有量は、分離液に含まれるストロンチウム９０の（１００％÷回収率６８％）倍である、と結論できた。実施例４の結果を表２に示す。

［実施例５］
実施例４とは異なる除染区域から得たストロンチウム９０を含む浸出水３リットルを使用して、実施例４と同様にストロンチウム９０の定量分析を行った。その結果を表２に示す。

以上の結果から、Ｓｒレジン及びＴＲＵレジンを併用することによって、分析試料に含まれるストロンチウムを高純度に精製し、ストロンチウム９０を定性的及び定量的に分析できることが確認できた。

以上で説明した各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。

本発明は、放射性物質を取り扱う分野に広く適用できる。

Claims

ストロンチウム及び１種以上の夾雑物質を含む液体試料を第一吸着体に接触させ、前記液体試料中のストロンチウムを第一吸着体に吸着させた後、前記液体試料と第一吸着体とを分離して、前記夾雑物質のうち少なくとも１種を前記液体試料と共に除去する第一精製工程と、
溶出薬液を第一吸着体に接触させ、第一吸着体から溶出されたストロンチウムを含む溶出液を得る溶出工程と、
前記溶出液に残留している可能性がある前記夾雑物質を吸着可能であり、且つ、ストロンチウムを吸着し難い性質を有する第二吸着体に、前記溶出液を接触させた後、ストロンチウムを含む前記溶出液と第二吸着体とを分離して、前記夾雑物質を第二吸着体と共に除去し、ストロンチウムを含む分離液を得る第二精製工程と、
前記分離液中に含まれる放射性ストロンチウムを定性的又は定量的に分析する分析工程と、を有することを特徴とする放射性ストロンチウムの分析方法。
ストロンチウム及びカルシウムを含む液体試料を第一吸着体に接触させ、前記液体試料中のストロンチウムを第一吸着体に吸着させた後、前記液体試料と第一吸着体とを分離して、カルシウムを前記液体試料と共に除去する第一精製工程と、
溶出薬液を第一吸着体に接触させ、第一吸着体から溶出されたストロンチウムを含む溶出液を得る溶出工程と、
前記溶出液に混入している可能性がある夾雑物質を吸着可能であり、且つ、ストロンチウムを吸着し難い性質を有する第二吸着体に、前記溶出液を接触させた後、ストロンチウムを含む前記溶出液と第二吸着体とを分離して、前記夾雑物質を第二吸着体と共に除去し、ストロンチウムを含む分離液を得る第二精製工程と、
前記分離液中に含まれるストロンチウム９０を定性的又は定量的に分析する分析工程と、を有することを特徴とする請求項１に記載の放射性ストロンチウムの分析方法。
前記液体試料に含まれるストロンチウムの安定同位体のうち少なくとも何れか一種の含有量X1を質量分析計で測定する第一準備工程と、
第一準備工程で測定したストロンチウムの安定同位体種について、前記分離液中に含まれる含有量X2を質量分析計で測定する第二準備工程と、を有し、
下記式（１）によって、
含有量X1÷含有量X2×100％・・・（１）
ストロンチウムの回収率を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の放射性ストロンチウムの分析方法。
前記分離液中の放射性ストロンチウムの含有量を質量分析又は放射線測定によって定量し、前記回収率に基づいて、前記液体試料中に含まれていた放射性ストロンチウムの含有量を求めることを特徴とする請求項３に記載の放射性ストロンチウムの分析方法。