Determination of Uranium Isotopes in Spent Nuclear Fuels by Isotope Dilution Mass Spectrometry

김정석; 전영신; 손세철; 박순달; 김종구; 김원호

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P-ISSN1225-0163
E-ISSN2288-8985
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16권 6호

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동위원소희석 질량분석법을 이용한 사용후핵연료 중 우라늄 동위원소 정량

Determination of Uranium Isotopes in Spent Nuclear Fuels by Isotope Dilution Mass Spectrometry

분석과학 / Analytical Science and Technology, (P)1225-0163; (E)2288-8985

2003, v.16 no.6, pp.450-457

김정석 (한국원자력연구소)
전영신 (한국원자력연구소)
손세철 (한국원자력연구소)
박순달 (한국원자력연구소)
김종구 (한국원자력연구소)
김원호 (한국원자력연구소)

김정석, 전영신, 손세철, 박순달, 김종구, & 김원호. (2003). 동위원소희석 질량분석법을 이용한 사용후핵연료 중 우라늄 동위원소 정량, 16(6), 450-457.

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초록

사용후핵연료 내 U 및 동위원소 정량분석을 동위원소 희석 질량분석법 (isotope dilution mass spectrometry, IDMS)으로 수행하였다. 시료는 산화우라늄 사용후핵연료 시료를 $HNO_3$(1+1) 또는 이 용액과 14 M $HNO_3-0.05M$ HF 혼합용액으로 용해한 후 막 거르게 ($1.2{\mu}m$)로 여과하여 준비하였다. 시료 및 스파이크를 첨가한 시료 중의 U은 AG lX8 음이온교환 수지관에서 0.1 M HCl 용액으로 용리하였다. 시료 중의 총 U 량과 성분 동위원소 ($^{234}U$, $^{235}U$, $^{236}U$ 및 $^{238}U$)의 조성은 $^{233}U$을 스파이크로 이용하는 동위원소 희석 질량분석법으로 정량하였다. 제조한 U-233 스파이크 용액은 천연 및 감손 U을 이용한 역동위원소 희석 질량분석법 (reverse isotope dilution mass spectrometry, R-IDMS)으로 표정하였다. 동위원소 희석 질량분석법에 의한 핵연료시료 중의 총 U 량 측정결과를 전위차 적정으로 측정한 결과와 비교하였을 때 0.34% 평균 상대오차 범위에서 일치하였다.

keywords: uranium isotope, IDMS, spent nuclear fuel, anion exchange chromatography

Abstract

The determination of uranium and its isotopes in spent nuclear fuels by isotope dilution mass spectrometry (IDMS) has been studied. The spent fuel samples were dissolved in 8 M $HNO_3$ or its mixture with 14 M $HNO_3-0.05M$ HF. The dissolved solutions were filterred on membrane filter with $1.2{\mu}m$ pore size. The uraniums in the spiked and unspiked sample solutions were quantitatively adsorbed by anion exchange resin, AG 1X8 and eluted with 0.1 M HCl. The contents of uranium and its isotopes ($^{234}U$, $^{235}U$, $^{236}U$ 및 $^{238}U$) in the spent fuel samples were determined by isotope dilution mass spectrometric method using $^{233}U$ as spike. The spike reference solution was standarized by reverse isotope dilution mass spectrometry (R-IDMS) using natural and depleted uranium. The results from IDMS were in average relative difference of 0.34% when compared with those by the potentiometric titration method.

keywords: uranium isotope, IDMS, spent nuclear fuel, anion exchange chromatography

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동위원소희석 질량분석법을 이용한 사용후핵연료 중 우라늄 동위원소 정량

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