放射性元素検出用化合物及びこれを利用する放射性元素検出用器具並びに放射性元素検出方法
【課題】廃液の発生量を大幅に抑制できるようにする。
【解決手段】下記の一般式（１）で表される放射性元素検出用化合物を表面に反応させて結合させた保持部１２を有する金属の基板１１からなる放射性元素検出用器具１０に試料を滴下した後、赤外光を照射して反射した赤外光を計測することにより、ＵやＰｕを検出する。ただし、式（１）において、Ａ１〜Ａ３のうちの少なくとも一つは、−ＳＨ，−ＰＨ2，−ＮＨ2のうちのいずれかの連結基であり、残りは、−Ｈであり、Ｒ１〜Ｒ４は、連結基が結合しているとき、炭素数４〜１８のアルキレンであり、連結基が結合していないとき、炭素数０〜１８のアルキレンである。
【化１】
【解決手段】下記の一般式（１）で表される放射性元素検出用化合物を表面に反応させて結合させた保持部１２を有する金属の基板１１からなる放射性元素検出用器具１０に試料を滴下した後、赤外光を照射して反射した赤外光を計測することにより、ＵやＰｕを検出する。ただし、式（１）において、Ａ１〜Ａ３のうちの少なくとも一つは、−ＳＨ，−ＰＨ2，−ＮＨ2のうちのいずれかの連結基であり、残りは、−Ｈであり、Ｒ１〜Ｒ４は、連結基が結合しているとき、炭素数４〜１８のアルキレンであり、連結基が結合していないとき、炭素数０〜１８のアルキレンである。
【化１】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃水等に含まれている放射性元素を検出する放射性元素検出用化合物及びこれを利用する放射性元素検出用器具並びに放射性元素検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所で使用された燃料を再処理する再処理工場においては、廃水中に含まれているウラン（Ｕ）やプルトニウム（Ｐｕ）等の放射性元素の濃度を確認するようにしている。
【０００３】
例えば、廃水中のＰｕ（III）の濃度を分析する場合には、廃水をサンプリングし、この試料に硝酸等の酸及びリン酸トリブチル等の適切な配位子を加えて錯体を形成させ、キシレン等の有機溶剤で洗浄してＰｕ（IV）を除去し、水相を乾燥処理及び赤熱処理して有機溶媒等を完全に除去した後、残留物をα−スペクトロメトリで測定することにより、Ｐｕ（III）の濃度を分析している。
【０００４】
また、廃水中の全Ｐｕの濃度を分析する場合には、廃水をサンプリングし、この試料にヒドラジン等の還元剤を加えてＰｕ（IV）及びＰｕ（VI）を一旦Ｐｕ（III）にした後、二酸化窒素等の酸化剤を加えてＰｕ（III）をＰｕ（IV）にして、キシレン等の有機溶剤でＰｕ（IV）を抽出して、有機相を乾燥処理及び赤熱処理して有機溶媒等を完全に除去した後、残留物をα−スペクトロメトリで測定することにより、Ｐｕ（IV）の濃度、すなわち、全Ｐｕの濃度を分析している。
【０００５】
また、廃水からサンプリングした試料に硝酸等の酸を加えてから過酸化銀等の酸化剤を加えてＰｕ（III）及びＰｕ（IV）をＰｕ（VI）にしたら、アミド硫酸等を加えて上記酸化剤を分解除去した後、定容して紫外−可視光吸光光度計で測定することにより、Ｐｕ（VI）の濃度、すなわち、全Ｐｕの濃度を分析している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２２６０６６号公報
【特許文献２】特開２００８−１２２１３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述したような従来の分析方法においては、１回の測定に数十〜数百ミリリットル程度の廃液を生じてしまうため、廃水中の放射性元素の濃度を頻繁に確認すると、大量の廃液を生じてしまい、後処理に難点を生じてしまっていた。このため、廃液の発生量を大幅に抑制できるようにすることが強く求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前述した課題を解決するためになされた第一番目の発明は、放射性元素を検出するために利用される化合物であって、下記の一般式（１）〜（６）のうちのいずれかで表されるものであることを特徴とする放射性元素検出用化合物である。
【０００９】
ただし、Ａ１〜Ａ４のうちの少なくとも一つは、−ＳＨ，−ＰＨ2，−ＮＨ2，−ＣＯＯＨ，−ＯＨ，−Ｓｉ（ＣＨ3）2ＯＨ，−ＣＯＣｌ，−ＳｉＣｌ3，−Ｓｉ（ＣＨ3）2Ｃｌのうちのいずれかの連結基であり、残りは、−Ｈであり、Ｒ１〜Ｒ４は、前記連結基が結合しているとき、炭素数４〜１８のアルキレンであり、前記連結基が結合していないとき、炭素数０〜１８のアルキレンである。
【００１０】
【化１】
【００１１】
【化２】
【００１２】
【化３】
【００１３】
【化４】
【００１４】
【化５】
【００１５】
【化６】
【００１６】
また、前述した課題を解決するためになされた第二番目の発明は、前記連結基が、−ＳＨ，−ＰＨ2，−ＮＨ2のうちのいずれかである第一番目の発明の放射性元素検出用化合物の当該連結基を金属と反応させることにより、当該放射性元素検出用化合物を表面に結合させた基板からなることを特徴とする放射性元素検出用器具である。
【００１７】
また、前述した課題を解決するためになされた第三番目の発明は、前記連結基が、−ＮＨ2，−ＣＯＯＨ，−ＯＨのうちのいずれかである第一番目の発明の放射性元素検出用化合物の当該連結基をフェノール樹脂，エポキシ樹脂，メラミン樹脂，ユリア樹脂，ウレタン樹脂のうちのいずれかの樹脂と反応させることにより、当該放射性元素検出用化合物を表面に結合させた基板からなることを特徴とする放射性元素検出用器具である。
【００１８】
また、前述した課題を解決するためになされた第四番目の発明は、前記連結基が、−Ｓｉ（ＣＨ3）2ＯＨ，−ＣＯＣｌ，−ＳｉＣｌ3，−Ｓｉ（ＣＨ3）2Ｃｌのうちのいずれかである第一番目の発明の放射性元素検出用化合物の当該連結基をケイ酸と反応させることにより、当該放射性元素検出用化合物を表面に結合させた基板からなることを特徴とする放射性元素検出用器具である。
【００１９】
また、前述した課題を解決するためになされた第五番目の発明は、前記連結基が、−Ｓｉ（ＣＨ3）2ＯＨ，−ＣＯＣｌ，−ＳｉＣｌ3，−Ｓｉ（ＣＨ3）2Ｃｌのうちのいずれかである第一番目の発明の放射性元素検出用化合物の当該連結基をケイ酸と反応させることにより、当該放射性元素検出用化合物を内面に結合させた基管からなることを特徴とする放射性元素検出用器具である。
【００２０】
また、前述した課題を解決するためになされた第六番目の発明は、放射性元素を含有する液状の試料を、第二番目から第四番目のいずれかの放射性元素検出用器具の表面に滴下した後、当該放射性元素検出用器具の表面に赤外光を照射して反射又は透過した赤外光を計測することを特徴とする放射性元素検出方法である。
【００２１】
また、前述した課題を解決するためになされた第七番目の発明は、放射性元素を含有する液状の試料を、第二番目から第四番目のいずれかの放射性元素検出用器具の表面に滴下した後、当該放射性元素検出用器具の表面をマトリックス支援レーザ脱離イオン化飛行時間型質量分析法で計測することを特徴とする放射性元素検出方法である。
【００２２】
また、前述した課題を解決するためになされた第八番目の発明は、放射性元素を含有する液状の試料を、第二番目の発明の放射性元素検出用器具の表面に滴下した後、当該放射性元素検出用器具を作用極としてサイクリックボルタンメトリ法により酸化還元電位を計測することを特徴とする放射性元素検出方法である。
【００２３】
また、前述した課題を解決するためになされた第九番目の発明は、放射性元素を含有する液状の試料を、第五番目の発明の放射性元素検出用器具の内部を流通させた後、当該放射性元素検出用器具に紫外−可視光を照射して、透過した紫外−可視光の吸光度又は発光した蛍光強度を計測することを特徴とする放射性元素検出方法である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、放射性元素検出用化合物を基板や基管に結合させた放射性元素検出用器具を得て、１〜２滴の試料で放射性元素の濃度を検出することができることから、１回の測定で生じる廃液を数〜数十ミリリットル程度に済ますことができるので、発生する廃液量を大幅に抑制することができると共に、各種試薬の使用量を大幅に削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る放射性元素検出用化合物を利用する放射性元素検出用器具の第一番目の実施形態の概略構造図である。
【図２】図１の放射性元素検出用器具を利用した第一番目の実施形態の放射性元素検出方法の概略説明図である。
【図３】図２の放射性元素検出方法で使用される検量線の一例である。
【図４】図３の検量線を用いた濃度算出方法の説明図である。
【図５】本発明に係る放射性元素検出用化合物を利用する放射性元素検出用器具の第二番目の実施形態の概略構造図である。
【図６】図５の放射性元素検出用器具を利用した第二番目の実施形態の放射性元素検出方法の概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明に係る放射性元素検出用化合物及びこれを利用する放射性元素検出用器具並びに放射性元素検出方法の実施形態を図面に基づいて以下に説明するが、本発明は図面に基づいて説明する以下の実施形態のみに限定されるものではない。
【００２７】
［第一番目の実施形態］
本発明に係る放射性元素検出用化合物及びこれを利用する放射性元素検出用器具並びに放射性元素検出方法の第一番目の実施形態を図１〜４に基づいて説明する。
【００２８】
本実施形態に係る放射性元素検出用化合物は、放射性元素を検出するために利用される化合物であって、下記の一般式（１）〜（６）のうちのいずれかで表されるものである。
【００２９】
ただし、Ａ１〜Ａ４のうちの少なくとも一つは、−ＳＨ，−ＰＨ2，−ＮＨ2，−ＣＯＯＨ，−ＯＨ，−Ｓｉ（ＣＨ3）2ＯＨ，−ＣＯＣｌ，−ＳｉＣｌ3，−Ｓｉ（ＣＨ3）2Ｃｌのうちのいずれかの連結基であり、残りは、−Ｈであり、Ｒ１〜Ｒ４は、前記連結基が結合しているとき、炭素数４〜１８（好ましくは６〜１２）のアルキレンであり、前記連結基が結合していないとき、炭素数０〜１８のアルキレンである。
【００３０】
【化７】
【００３１】
【化８】
【００３２】
【化９】
【００３３】
【化１０】
【００３４】
【化１１】
【００３５】
【化１２】
【００３６】
このような放射性元素検出用化合物において、上記（１）に係る化合物は、例えば、ジアルキルアミン（例えば、ジラウリルアミン）に対して、公知の合成方法を利用することにより、上記連結基等を導入することにより得ることができ、上記（２）に係る化合物は、例えば、Ｎ，Ｎ−ジアルキルアミド（例えば、Ｎ，Ｎ−ジラウリルアミド）に対して、公知の合成方法を利用することにより、上記連結基等を導入して得ることができ、上記（３），（４）に係る化合物は、ラクタム類（例えば、γ−ブチロラクタム（２−ピロリドン），δ−バレロラクタム（２−ピペリドン））に対して、公知の合成方法を利用することにより、上記連結基等を導入して得ることができ、上記式（５）に係る化合物は、例えば、リン酸トリアルキル（例えば、リン酸トリブチル）に対して、公知の合成方法を利用することにより、上記連結基等を導入して得ることができ、上記式（６）に係る化合物は、例えば、テノイル−ｎ−トリフルオロアセトンに対して、公知の合成方法を利用することにより、上記連結基等を導入して得ることができる。
【００３７】
具体的には、例えば、以下のような種々の公知方法を組み合わせることにより各種合成することができる。なお、マスキングは必要に応じて適宜行う。
【００３８】
Ｃ12Ｈ25ＮＨ2 ＋ Ｃ12Ｈ25Ｂｒ → （Ｃ12Ｈ25）2ＮＨ2+Ｂｒ-
（Ｃ12Ｈ25）2ＮＨ2+Ｂｒ- ＋ ｂｏｃ−ＮＨＣ12Ｈ24Ｂｒ ＋ pyridine
→ （Ｃ12Ｈ25）2ＮＣ12Ｈ24ＮＨ−ｂｏｃ
（Ｃ12Ｈ25）2ＮＣ12Ｈ24ＮＨ−ｂｏｃ ＋ ｔｆａ
→（Ｃ12Ｈ25）2ＮＣ12Ｈ24ＮＨ2
＊ｂｏｃ：ｔ−ブトキシカルボニル
ｔｆａ：トリフルオロ酢酸
【００３９】
Ｃ12Ｈ25ＮＨ2 ＋ Ｃ12Ｈ25Ｂｒ → （Ｃ12Ｈ25）2ＮＨ2+Ｂｒ-
（Ｃ12Ｈ25）2ＮＨ2+Ｂｒ- ＋ ｂｏｃ−ＰＨＣ12Ｈ24Ｂｒ ＋ pyridine
→ （Ｃ12Ｈ25）2ＮＣ12Ｈ24ＰＨ−ｂｏｃ
（Ｃ12Ｈ25）2ＮＣ12Ｈ24ＰＨ−ｂｏｃ ＋ ｔｆａ
→（Ｃ12Ｈ25）2ＮＣ12Ｈ24ＰＨ2
＊ｂｏｃ：ｔ−ブトキシカルボニル
ｔｆａ：トリフルオロ酢酸
【００４０】
ＢｒＣ12Ｈ24ＣＯＯＨ ＋ ＣＨ3ＯＨ ＋ ＳＯＣｌ2
→ ＢｒＣ12Ｈ24ＣＯＯＣＨ3
ＢｒＣ12Ｈ24ＣＯＯＣＨ3 ＋ Ｃ12Ｈ25ＮＨ2
→ Ｃ12Ｈ25ＮＨＣ12Ｈ24ＣＯＯＣＨ3
Ｃ12Ｈ25ＣＯＯＨ ＋ ＳＯＣｌ2 → Ｃ12Ｈ25ＣＯＣｌ
Ｃ12Ｈ25ＮＨＣ12Ｈ24ＣＯＯＣＨ3 ＋ Ｃ12Ｈ25ＣＯＣｌ
→ Ｃ12Ｈ25ＣＯＮ（Ｃ12Ｈ25）Ｃ12Ｈ24ＣＯＯＣＨ3
Ｃ12Ｈ25ＣＯＮ（Ｃ12Ｈ25）Ｃ12Ｈ24ＣＯＯＣＨ3 ＋ ＮａＯＨ
→ Ｃ12Ｈ25ＣＯＮ（Ｃ12Ｈ25）Ｃ12Ｈ24ＣＯＯＨ
【００４１】
ＣＨ3ＣＯＮ（Ｃ10Ｈ21）Ｃ10Ｈ20ＯＨ ＋ ＣＨ3ＣＯＳ−φ−ＣＯＯＨ
→ ＣＨ3ＣＯＮ（Ｃ10Ｈ21）Ｃ10Ｈ20ＯＣＯ−φ−ＳＣＯＣＨ3
ＣＨ3ＣＯＮ（Ｃ10Ｈ21）Ｃ10Ｈ20ＯＣＯ−φ−ＳＣＯＣＨ3 ＋ ＮＨ3・Ｈ2Ｏ
→ ＣＨ3ＣＯＮ（Ｃ10Ｈ21）Ｃ10Ｈ20ＯＣＯ−φ−ＳＨ
＊φ：ベンゼン環
【００４２】
Ｈ2ＮＣ3Ｈ5（Ｃ6Ｈ12ＯＨ）ＣＯＯＨ ＋ ｄｃｃ → lactam−Ｃ6Ｈ12ＯＨ
lactam−Ｃ6Ｈ12ＯＨ ＋ ＣＨ３ＣＯＳ−φ−ＣＯＯＨ
→ lactam−Ｃ6Ｈ12ＯＣＯ−φ−ＳＣＯＣＨ3
lactam−Ｃ6Ｈ12ＯＣＯ−φ−ＳＣＯＣＨ3 ＋ ＮＨ3・Ｈ2Ｏ
→ lactam−Ｃ6Ｈ12ＯＣＯ−φ−ＳＨ
＊φ：ベンゼン環
ｄｃｃ：ジシクロヘキシルカルボジイミド
【００４３】
Ｃ12Ｈ25ＮＨ2 ＋ Ｃ12Ｈ25Ｂｒ → （Ｃ12Ｈ25）2ＮＨ2+Ｂｒ-
（Ｃ12Ｈ25）2ＮＨ2+Ｂｒ- ＋ ＨＯＯＣＮＨＣ12Ｈ24Ｂｒ ＋ pyridine
→ （Ｃ12Ｈ25）2ＮＣ12Ｈ24ＮＨＣＯＯＨ
（Ｃ12Ｈ25）2ＮＣ12Ｈ24ＮＨＣＯＯＨ ＋ ＳＯＣｌ2
→ （Ｃ12Ｈ25）2ＮＣ12Ｈ24ＣＯＣｌ
【００４４】
このようにして得られた上記放射性元素検出用化合物の上記連結基を、対応する材料からなる基板と反応させることにより、図１に示すように、当該基板１１の表面に当該放射性元素検出用化合物からなる保持部１２を設けた放射性元素検出用器具１０を得ることができる。
【００４５】
具体的には、前記連結基が、−ＳＨ，−ＰＨ2，−ＮＨ2のうちのいずれかであるときは、例えば、前記放射性元素検出用化合物を溶媒（例えば、エタノール等のアルコールや、クロロホルムやトリクロロロエチレン等のハロゲン系溶媒等）に加えた溶液と、金等の金属からなる基板１１とを接触させて、当該溶液中の上記放射性元素検出用化合物の上記連結基を当該基板１１の表面と反応させて結合させることにより、当該基板１１の表面に層状をなす前記保持部１２を形成した放射性元素検出用器具１０を得ることができる。
【００４６】
また、前記連結基が、−ＮＨ2，−ＣＯＯＨ，−ＯＨのうちのいずれかであるときは、例えば、前記放射性元素検出用化合物及び縮合剤（例えば、Ｏ−（ベンゾトリアゾル−１−イル）−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルウロニウムヘキサフルオロリン酸塩（ＨＡＴＵ）等）を溶媒（例えば、ジメチルホルムアミドやジメチルスルホキシド等）に加えた溶液と、フェノール樹脂，エポキシ樹脂，メラミン樹脂，ユリア樹脂，ウレタン樹脂のうちのいずれかの樹脂からなる基板１１とを接触させて、当該溶液中の上記放射性元素検出用化合物の上記連結基を当該基板１１の表面と反応させて結合させることにより、当該基板１１の表面に層状をなす前記保持部１２を形成した放射性元素検出用器具１０を得ることができる。
【００４７】
また、前記連結基が、−Ｓｉ（ＣＨ3）2ＯＨ，−ＣＯＣｌ，−ＳｉＣｌ3，−Ｓｉ（ＣＨ3）2Ｃｌのうちのいずれかであるときは、例えば、前記放射性元素検出用化合物を溶媒（エタノール等のアルコール（−Ｓｉ（ＣＨ3）2ＯＨのときのみ）や、クロロホルムやトリクロロロエチレン等のハロゲン系溶媒等）加えた溶液と、Ｓｉ−ＯＨを表面に有する石英等のケイ酸からなる基板１１とを接触させて加熱し、当該溶液中の上記放射性元素検出用化合物の上記連結基を当該基板１１の表面と反応させて結合させることにより、当該基板１１の表面に層状をなす前記保持部１２を形成した放射性元素検出用器具１０を得ることができる。
【００４８】
このようにして得られた上記放射性元素検出用器具１０を利用して、例えば、原子力発電所で使用された燃料を再処理する再処理工場の廃水中のウラン（Ｕ）の濃度を確認する場合には、上記廃水をサンプリングし、この試料を上記放射性元素検出用器具１０の表面に規定量で滴下（１〜２滴）すると、当該試料中のＵが当該放射性元素検出用器具１０の前記保持層１２と錯体を形成して当該保持層１２に取り込まれるようになる。
【００４９】
次に、上記放射性元素検出用器具１０の表面を水洗した後、前記基板１１が前記金属又は前記樹脂からなる場合には、赤外反射吸収分光（ＩＲＲＡＳ）法により、図２Ａに示すように、当該放射性元素検出用器具１０の表面に光源１１１から赤外光１０１を照射して、当該放射性元素検出用器具１０の表面から反射した赤外光１０１を検出器１１２で計測する。
【００５０】
他方、前記基板１１が前記ケイ酸からなる場合には、赤外吸収分光（ＩＲＡＳ）法により、図２Ｂに示すように、当該放射性元素検出用器具１０の表面に光源１２１から赤外光１０１を照射して、当該放射性元素検出用器具１０を透過した赤外光１０１を検出器１２２で計測する。
【００５１】
このようにして赤外光１０１のスペクトルを計測すると、前記放射性元素検出用器具１０のブランクでの赤外光１０１のスペクトルのピークに対して、Ｕと錯体を形成している前記保持層１２（放射性元素検出用化合物）のスペクトルのピークがシフトしているため、当該放射性元素検出用器具１０のブランクでの赤外光１０１のスペクトルのピーク面積に対するシフトピーク面積の割合を求めることにより、図３に示すように、予め求められた検量線に基づいて、試料中のＵの濃度を求めることができる。
【００５２】
また、例えば、廃水中の全プルトニウム（Ｐｕ）の濃度を確認する場合には、上記廃水をサンプリングし、例えば、従来と同様に、ヒドラジン等の還元剤を加えてＰｕ（IV）及びＰｕ（VI）を一旦Ｐｕ（III）にした後、二酸化窒素等の酸化剤を加えてＰｕ（III）をＰｕ（IV）にして、キシレン等の有機溶剤でＰｕ（IV）を抽出し、この試料を上記放射性元素検出用器具１０の表面に規定量で滴下（１〜２滴）すると、当該試料中のＰｕ（IV）が当該放射性元素検出用器具１０の前記保持層１２と錯体を形成して当該保持層１２に取り込まれるようになる。
【００５３】
次に、上記放射性元素検出用器具１０の表面を水洗したら、上述したＵの場合と同様に操作することにより、赤外光１０１のスペクトルを計測して、図３に示したような予め求められた検量線に基づいて、試料中のＰｕ（IV）の濃度、すなわち、全Ｐｕの濃度を求めることができる。
【００５４】
さらに、例えば、廃水中にＰｕ（VI）がないときに、Ｐｕ（III）及びＰｕ（IV）の濃度を確認する場合には、上記廃水をサンプリングして二分し、一方を上記放射性元素検出用器具１０の表面の一方の箇所に規定量で滴下（１〜２滴）する（スポット１）と共に、他方に、従来と同様にして、ヒドラジン等の還元剤を加えてＰｕ（IV）を一旦Ｐｕ（III）にしてから、二酸化窒素等の酸化剤を加えてＰｕ（III）をＰｕ（IV）にして、キシレン等の有機溶剤でＰｕ（IV）を抽出し、これを上記放射性元素検出用器具１０の表面の他方の箇所に規定量で滴下（１〜２滴）した（スポット２）後、当該放射性元素検出用器具１０の表面を水洗し、上述と同様に操作することにより、スポット１及びスポット２の赤外光１０１のスペクトルをそれぞれ計測する。
【００５５】
そして、前記検量線に基づくことにより、スポット１のスペクトルのシフトピーク面積割合から、スポット１のＰｕ（IV）の濃度、すなわち、当初のＰｕ（IV）の濃度を求めることができ、スポット２の赤外光１０１のスペクトルのシフトピーク面積割合から、スポット２のＰｕ（IV）の濃度、すなわち、当初のＰｕ（III）及びＰｕ（IV）の合計濃度を求めることができ、スポット１のスペクトルのシフトピーク面積割合とスポット２のスペクトルのシフトピーク面積割合との差分から、酸化処理によって生じたＰｕ（IV）の濃度、すなわち、当初のＰｕ（III）の濃度を求めることができる（図４参照）。
【００５６】
つまり、本実施形態においては、１〜２滴の試料で測定を行うことができるのである。
【００５７】
このため、本実施形態では、１回の測定で生じる廃液を数〜数十ミリリットル程度に済ますことができる。
【００５８】
したがって、本実施形態によれば、廃水中の放射性元素の濃度を頻繁に確認しても、発生する廃液量を大幅に抑制することができると共に、各種試薬の使用量を大幅に削減することができる。
【００５９】
また、一枚の放射性元素検出用器具１０に複数のスポットを形成することができるので、一枚の放射性元素検出用器具１０で複数の試料を計測することができ、計測作業を効率よく行うことができると共に、使用する各種実験器具の必要数を減らすことができる。
【００６０】
［第二番目の実施形態］
本発明に係る放射性元素検出用化合物及びこれを利用する放射性元素検出用器具並びに放射性元素検出方法の第二番目の実施形態を図５，６に基づいて説明する。なお、前述した第一番目の実施形態の説明と重複する説明は省略する。
【００６１】
本実施形態に係る放射性元素検出用化合物は、前述した第一番目の実施形態で説明した一般式（１）〜（６）のうちのいずれかで表される化合物において、Ａ１〜Ａ４のうちの少なくとも一つが、−Ｓｉ（ＣＨ3）2ＯＨ，−ＣＯＣｌ，−ＳｉＣｌ3，−Ｓｉ（ＣＨ3）2Ｃｌのうちのいずれかの連結基であり、残りが、−Ｈである化合物である。なお、Ｒ１〜Ｒ４は、前述した第一番目の実施形態の場合と同様に、前記連結基が結合しているとき、炭素数４〜１８（好ましくは６〜１２）のアルキレンであり、前記連結基が結合していないとき、炭素数０〜１８のアルキレンである。
【００６２】
そして、本実施形態に係る放射性元素検出用器具は、Ｓｉ−ＯＨを表面に有する石英等のケイ酸からなる角筒型の基管の内面と反応させることにより、図５に示すように、当該基管２１の内面に当該放射性元素検出用化合物からなる保持部２２を設けた放射性元素検出用器具２０を得ることができる。
【００６３】
具体的には、例えば、前記放射性元素検出用化合物を溶媒（エタノール等のアルコール（−Ｓｉ（ＣＨ3）2ＯＨのときのみ）や、クロロホルムやトリクロロロエチレン等のハロゲン系溶媒等）加えた溶液を、前記基管２１の内部に入れて加熱し、当該溶液中の上記放射性元素検出用化合物の上記連結基を当該基管２１の表面と反応させて結合させることにより、当該基管２１の内面に層状をなす前記保持部２２を形成した放射性元素検出用器具２０を得ることができる。
【００６４】
このようにして得られた上記放射性元素検出用器具２０を利用して、例えば、原子力発電所で使用された燃料を再処理する再処理工場の廃水中の全Ｐｕの濃度を確認する場合には、上記廃水をサンプリングし、例えば、従来と同様に、硝酸等の酸を加えてから過酸化銀等の酸化剤を加えてＰｕ（III）及びＰｕ（IV）をＰｕ（VI）にしたら、アミド硫酸等を加えて上記酸化剤を分解除去した後、この試料を上記放射性元素検出用器具２０の内部に規定量で注入（１〜２滴）すると、前述した実施形態の場合と同様に、当該試料中のＰｕ（VI）が当該放射性元素検出用器具２０の前記保持層２２と錯体を形成して当該保持層２２に取り込まれるようになる。
【００６５】
次に、上記放射性元素検出用器具２０の内部を水洗した後、紫外−可視光（ＵＶ−Ｖｉｓ）吸光光度法により、図６に示すように、当該放射性元素検出用器具２０に光源２１１から紫外−可視光２０１を照射して、当該放射性元素検出用器具２０を透過した紫外−可視光２０１を検出器２１２で計測する。
【００６６】
そして、前述した実施形態の場合と同様にして、計測された紫外−可視光２０１のスペクトルの吸光度から、予め求められた検量線に基づいて、試料中のＰｕ（VI）の濃度、すなわち、全Ｐｕの濃度を求めることができる。
【００６７】
つまり、前述した実施形態は、基板１１の表面に層状をなす保持部１２を形成した放射性元素検出用器具１０を利用する場合であったが、本実施形態は、筒型の基管２１の内面に層状をなす保持部２２を形成した放射性元素検出用器具２０を利用する場合なのである。
【００６８】
このため、本実施形態においては、放射性元素検出用器具２０の内部に試料を流通させるだけでＰｕ（VI）を前記保持層２２に取り込むことができる。
【００６９】
したがって、本実施形態によれば、前述した実施形態の場合と同様な効果を得ることができるのはもちろんのこと、計測作業の自動化を容易に図ることができ、計測作業の効率化を向上させることができる。
【００７０】
［他の実施形態］
なお、前述した第一番目の実施形態では、赤外反射吸収分光（ＩＲＲＡＳ）法や赤外吸収分光（ＩＲＡＳ）法を適用した場合について説明し、前述した第二番目の実施形態では、紫外−可視光（ＵＶ−Ｖｉｓ）吸光光度法を適用した場合について説明したが、他の実施形態として、例えば、紫外−可視光（ＵＶ−Ｖｉｓ）を照射して、発光した蛍光強度を計測する蛍光分析法を適用することも可能である。
【００７１】
さらに、放射性元素検出用器具１０の表面に試料を滴下した後、当該放射性元素検出用器具１０を作用極としてサイクリックボルタンメトリ法により酸化還元電位を計測することにより、試料中のＰｕやＵの濃度を計測することや、放射性元素検出用器具１０の表面に試料を滴下した後、当該放射性元素検出用器具１０の表面をマトリックス支援レーザ脱離イオン化飛行時間型質量分析（ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ／ＭＳ）法で計測することにより、試料中のＰｕ及びＵの濃度を同時に計測することも可能である。
【００７２】
また、前述した実施形態においては、ＵやＰｕの濃度を計測する場合について説明したが、他の実施形態として、例えば、ネプツニウム（Ｎｐ）やアメリシウム（Ａｍ）やプラセオジム（Ｐｒ）等の濃度を計測する場合も前述した実施形態の場合と同様にして適用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明に係る放射性元素検出用化合物及びこれを利用する放射性元素検出用器具並びに放射性元素検出方法は、１回の測定で生じる廃液を数〜数十ミリリットル程度に済ますことができるので、発生する廃液量を大幅に抑制することができると共に、各種試薬の使用量を大幅に削減することができることから、産業上、極めて有益に利用することができる。
【符号の説明】
【００７４】
１０ 放射性元素検出用器具
１１ 基板
１２ 保持部
２０ 放射性元素検出用器具
２１ 基管
２２ 保持部
１０１ 赤外光
１１１ 光源
１１２ 検出器
１１３ レンズ
２０１ 紫外−可視光
２１１ 光源
２１２ 検出器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃水等に含まれている放射性元素を検出する放射性元素検出用化合物及びこれを利用する放射性元素検出用器具並びに放射性元素検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所で使用された燃料を再処理する再処理工場においては、廃水中に含まれているウラン（Ｕ）やプルトニウム（Ｐｕ）等の放射性元素の濃度を確認するようにしている。
【０００３】
例えば、廃水中のＰｕ（III）の濃度を分析する場合には、廃水をサンプリングし、この試料に硝酸等の酸及びリン酸トリブチル等の適切な配位子を加えて錯体を形成させ、キシレン等の有機溶剤で洗浄してＰｕ（IV）を除去し、水相を乾燥処理及び赤熱処理して有機溶媒等を完全に除去した後、残留物をα−スペクトロメトリで測定することにより、Ｐｕ（III）の濃度を分析している。
【０００４】
また、廃水中の全Ｐｕの濃度を分析する場合には、廃水をサンプリングし、この試料にヒドラジン等の還元剤を加えてＰｕ（IV）及びＰｕ（VI）を一旦Ｐｕ（III）にした後、二酸化窒素等の酸化剤を加えてＰｕ（III）をＰｕ（IV）にして、キシレン等の有機溶剤でＰｕ（IV）を抽出して、有機相を乾燥処理及び赤熱処理して有機溶媒等を完全に除去した後、残留物をα−スペクトロメトリで測定することにより、Ｐｕ（IV）の濃度、すなわち、全Ｐｕの濃度を分析している。
【０００５】
また、廃水からサンプリングした試料に硝酸等の酸を加えてから過酸化銀等の酸化剤を加えてＰｕ（III）及びＰｕ（IV）をＰｕ（VI）にしたら、アミド硫酸等を加えて上記酸化剤を分解除去した後、定容して紫外−可視光吸光光度計で測定することにより、Ｐｕ（VI）の濃度、すなわち、全Ｐｕの濃度を分析している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２２６０６６号公報
【特許文献２】特開２００８−１２２１３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述したような従来の分析方法においては、１回の測定に数十〜数百ミリリットル程度の廃液を生じてしまうため、廃水中の放射性元素の濃度を頻繁に確認すると、大量の廃液を生じてしまい、後処理に難点を生じてしまっていた。このため、廃液の発生量を大幅に抑制できるようにすることが強く求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前述した課題を解決するためになされた第一番目の発明は、放射性元素を検出するために利用される化合物であって、下記の一般式（１）〜（６）のうちのいずれかで表されるものであることを特徴とする放射性元素検出用化合物である。
【０００９】
ただし、Ａ１〜Ａ４のうちの少なくとも一つは、−ＳＨ，−ＰＨ2，−ＮＨ2，−ＣＯＯＨ，−ＯＨ，−Ｓｉ（ＣＨ3）2ＯＨ，−ＣＯＣｌ，−ＳｉＣｌ3，−Ｓｉ（ＣＨ3）2Ｃｌのうちのいずれかの連結基であり、残りは、−Ｈであり、Ｒ１〜Ｒ４は、前記連結基が結合しているとき、炭素数４〜１８のアルキレンであり、前記連結基が結合していないとき、炭素数０〜１８のアルキレンである。
【００１０】
【化１】
【００１１】
【化２】
【００１２】
【化３】
【００１３】
【化４】
【００１４】
【化５】
【００１５】
【化６】
【００１６】
また、前述した課題を解決するためになされた第二番目の発明は、前記連結基が、−ＳＨ，−ＰＨ2，−ＮＨ2のうちのいずれかである第一番目の発明の放射性元素検出用化合物の当該連結基を金属と反応させることにより、当該放射性元素検出用化合物を表面に結合させた基板からなることを特徴とする放射性元素検出用器具である。
【００１７】
また、前述した課題を解決するためになされた第三番目の発明は、前記連結基が、−ＮＨ2，−ＣＯＯＨ，−ＯＨのうちのいずれかである第一番目の発明の放射性元素検出用化合物の当該連結基をフェノール樹脂，エポキシ樹脂，メラミン樹脂，ユリア樹脂，ウレタン樹脂のうちのいずれかの樹脂と反応させることにより、当該放射性元素検出用化合物を表面に結合させた基板からなることを特徴とする放射性元素検出用器具である。
【００１８】
また、前述した課題を解決するためになされた第四番目の発明は、前記連結基が、−Ｓｉ（ＣＨ3）2ＯＨ，−ＣＯＣｌ，−ＳｉＣｌ3，−Ｓｉ（ＣＨ3）2Ｃｌのうちのいずれかである第一番目の発明の放射性元素検出用化合物の当該連結基をケイ酸と反応させることにより、当該放射性元素検出用化合物を表面に結合させた基板からなることを特徴とする放射性元素検出用器具である。
【００１９】
また、前述した課題を解決するためになされた第五番目の発明は、前記連結基が、−Ｓｉ（ＣＨ3）2ＯＨ，−ＣＯＣｌ，−ＳｉＣｌ3，−Ｓｉ（ＣＨ3）2Ｃｌのうちのいずれかである第一番目の発明の放射性元素検出用化合物の当該連結基をケイ酸と反応させることにより、当該放射性元素検出用化合物を内面に結合させた基管からなることを特徴とする放射性元素検出用器具である。
【００２０】
また、前述した課題を解決するためになされた第六番目の発明は、放射性元素を含有する液状の試料を、第二番目から第四番目のいずれかの放射性元素検出用器具の表面に滴下した後、当該放射性元素検出用器具の表面に赤外光を照射して反射又は透過した赤外光を計測することを特徴とする放射性元素検出方法である。
【００２１】
また、前述した課題を解決するためになされた第七番目の発明は、放射性元素を含有する液状の試料を、第二番目から第四番目のいずれかの放射性元素検出用器具の表面に滴下した後、当該放射性元素検出用器具の表面をマトリックス支援レーザ脱離イオン化飛行時間型質量分析法で計測することを特徴とする放射性元素検出方法である。
【００２２】
また、前述した課題を解決するためになされた第八番目の発明は、放射性元素を含有する液状の試料を、第二番目の発明の放射性元素検出用器具の表面に滴下した後、当該放射性元素検出用器具を作用極としてサイクリックボルタンメトリ法により酸化還元電位を計測することを特徴とする放射性元素検出方法である。
【００２３】
また、前述した課題を解決するためになされた第九番目の発明は、放射性元素を含有する液状の試料を、第五番目の発明の放射性元素検出用器具の内部を流通させた後、当該放射性元素検出用器具に紫外−可視光を照射して、透過した紫外−可視光の吸光度又は発光した蛍光強度を計測することを特徴とする放射性元素検出方法である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、放射性元素検出用化合物を基板や基管に結合させた放射性元素検出用器具を得て、１〜２滴の試料で放射性元素の濃度を検出することができることから、１回の測定で生じる廃液を数〜数十ミリリットル程度に済ますことができるので、発生する廃液量を大幅に抑制することができると共に、各種試薬の使用量を大幅に削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る放射性元素検出用化合物を利用する放射性元素検出用器具の第一番目の実施形態の概略構造図である。
【図２】図１の放射性元素検出用器具を利用した第一番目の実施形態の放射性元素検出方法の概略説明図である。
【図３】図２の放射性元素検出方法で使用される検量線の一例である。
【図４】図３の検量線を用いた濃度算出方法の説明図である。
【図５】本発明に係る放射性元素検出用化合物を利用する放射性元素検出用器具の第二番目の実施形態の概略構造図である。
【図６】図５の放射性元素検出用器具を利用した第二番目の実施形態の放射性元素検出方法の概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明に係る放射性元素検出用化合物及びこれを利用する放射性元素検出用器具並びに放射性元素検出方法の実施形態を図面に基づいて以下に説明するが、本発明は図面に基づいて説明する以下の実施形態のみに限定されるものではない。
【００２７】
［第一番目の実施形態］
本発明に係る放射性元素検出用化合物及びこれを利用する放射性元素検出用器具並びに放射性元素検出方法の第一番目の実施形態を図１〜４に基づいて説明する。
【００２８】
本実施形態に係る放射性元素検出用化合物は、放射性元素を検出するために利用される化合物であって、下記の一般式（１）〜（６）のうちのいずれかで表されるものである。
【００２９】
ただし、Ａ１〜Ａ４のうちの少なくとも一つは、−ＳＨ，−ＰＨ2，−ＮＨ2，−ＣＯＯＨ，−ＯＨ，−Ｓｉ（ＣＨ3）2ＯＨ，−ＣＯＣｌ，−ＳｉＣｌ3，−Ｓｉ（ＣＨ3）2Ｃｌのうちのいずれかの連結基であり、残りは、−Ｈであり、Ｒ１〜Ｒ４は、前記連結基が結合しているとき、炭素数４〜１８（好ましくは６〜１２）のアルキレンであり、前記連結基が結合していないとき、炭素数０〜１８のアルキレンである。
【００３０】
【化７】
【００３１】
【化８】
【００３２】
【化９】
【００３３】
【化１０】
【００３４】
【化１１】
【００３５】
【化１２】
【００３６】
このような放射性元素検出用化合物において、上記（１）に係る化合物は、例えば、ジアルキルアミン（例えば、ジラウリルアミン）に対して、公知の合成方法を利用することにより、上記連結基等を導入することにより得ることができ、上記（２）に係る化合物は、例えば、Ｎ，Ｎ−ジアルキルアミド（例えば、Ｎ，Ｎ−ジラウリルアミド）に対して、公知の合成方法を利用することにより、上記連結基等を導入して得ることができ、上記（３），（４）に係る化合物は、ラクタム類（例えば、γ−ブチロラクタム（２−ピロリドン），δ−バレロラクタム（２−ピペリドン））に対して、公知の合成方法を利用することにより、上記連結基等を導入して得ることができ、上記式（５）に係る化合物は、例えば、リン酸トリアルキル（例えば、リン酸トリブチル）に対して、公知の合成方法を利用することにより、上記連結基等を導入して得ることができ、上記式（６）に係る化合物は、例えば、テノイル−ｎ−トリフルオロアセトンに対して、公知の合成方法を利用することにより、上記連結基等を導入して得ることができる。
【００３７】
具体的には、例えば、以下のような種々の公知方法を組み合わせることにより各種合成することができる。なお、マスキングは必要に応じて適宜行う。
【００３８】
Ｃ12Ｈ25ＮＨ2 ＋ Ｃ12Ｈ25Ｂｒ → （Ｃ12Ｈ25）2ＮＨ2+Ｂｒ-
（Ｃ12Ｈ25）2ＮＨ2+Ｂｒ- ＋ ｂｏｃ−ＮＨＣ12Ｈ24Ｂｒ ＋ pyridine
→ （Ｃ12Ｈ25）2ＮＣ12Ｈ24ＮＨ−ｂｏｃ
（Ｃ12Ｈ25）2ＮＣ12Ｈ24ＮＨ−ｂｏｃ ＋ ｔｆａ
→（Ｃ12Ｈ25）2ＮＣ12Ｈ24ＮＨ2
＊ｂｏｃ：ｔ−ブトキシカルボニル
ｔｆａ：トリフルオロ酢酸
【００３９】
Ｃ12Ｈ25ＮＨ2 ＋ Ｃ12Ｈ25Ｂｒ → （Ｃ12Ｈ25）2ＮＨ2+Ｂｒ-
（Ｃ12Ｈ25）2ＮＨ2+Ｂｒ- ＋ ｂｏｃ−ＰＨＣ12Ｈ24Ｂｒ ＋ pyridine
→ （Ｃ12Ｈ25）2ＮＣ12Ｈ24ＰＨ−ｂｏｃ
（Ｃ12Ｈ25）2ＮＣ12Ｈ24ＰＨ−ｂｏｃ ＋ ｔｆａ
→（Ｃ12Ｈ25）2ＮＣ12Ｈ24ＰＨ2
＊ｂｏｃ：ｔ−ブトキシカルボニル
ｔｆａ：トリフルオロ酢酸
【００４０】
ＢｒＣ12Ｈ24ＣＯＯＨ ＋ ＣＨ3ＯＨ ＋ ＳＯＣｌ2
→ ＢｒＣ12Ｈ24ＣＯＯＣＨ3
ＢｒＣ12Ｈ24ＣＯＯＣＨ3 ＋ Ｃ12Ｈ25ＮＨ2
→ Ｃ12Ｈ25ＮＨＣ12Ｈ24ＣＯＯＣＨ3
Ｃ12Ｈ25ＣＯＯＨ ＋ ＳＯＣｌ2 → Ｃ12Ｈ25ＣＯＣｌ
Ｃ12Ｈ25ＮＨＣ12Ｈ24ＣＯＯＣＨ3 ＋ Ｃ12Ｈ25ＣＯＣｌ
→ Ｃ12Ｈ25ＣＯＮ（Ｃ12Ｈ25）Ｃ12Ｈ24ＣＯＯＣＨ3
Ｃ12Ｈ25ＣＯＮ（Ｃ12Ｈ25）Ｃ12Ｈ24ＣＯＯＣＨ3 ＋ ＮａＯＨ
→ Ｃ12Ｈ25ＣＯＮ（Ｃ12Ｈ25）Ｃ12Ｈ24ＣＯＯＨ
【００４１】
ＣＨ3ＣＯＮ（Ｃ10Ｈ21）Ｃ10Ｈ20ＯＨ ＋ ＣＨ3ＣＯＳ−φ−ＣＯＯＨ
→ ＣＨ3ＣＯＮ（Ｃ10Ｈ21）Ｃ10Ｈ20ＯＣＯ−φ−ＳＣＯＣＨ3
ＣＨ3ＣＯＮ（Ｃ10Ｈ21）Ｃ10Ｈ20ＯＣＯ−φ−ＳＣＯＣＨ3 ＋ ＮＨ3・Ｈ2Ｏ
→ ＣＨ3ＣＯＮ（Ｃ10Ｈ21）Ｃ10Ｈ20ＯＣＯ−φ−ＳＨ
＊φ：ベンゼン環
【００４２】
Ｈ2ＮＣ3Ｈ5（Ｃ6Ｈ12ＯＨ）ＣＯＯＨ ＋ ｄｃｃ → lactam−Ｃ6Ｈ12ＯＨ
lactam−Ｃ6Ｈ12ＯＨ ＋ ＣＨ３ＣＯＳ−φ−ＣＯＯＨ
→ lactam−Ｃ6Ｈ12ＯＣＯ−φ−ＳＣＯＣＨ3
lactam−Ｃ6Ｈ12ＯＣＯ−φ−ＳＣＯＣＨ3 ＋ ＮＨ3・Ｈ2Ｏ
→ lactam−Ｃ6Ｈ12ＯＣＯ−φ−ＳＨ
＊φ：ベンゼン環
ｄｃｃ：ジシクロヘキシルカルボジイミド
【００４３】
Ｃ12Ｈ25ＮＨ2 ＋ Ｃ12Ｈ25Ｂｒ → （Ｃ12Ｈ25）2ＮＨ2+Ｂｒ-
（Ｃ12Ｈ25）2ＮＨ2+Ｂｒ- ＋ ＨＯＯＣＮＨＣ12Ｈ24Ｂｒ ＋ pyridine
→ （Ｃ12Ｈ25）2ＮＣ12Ｈ24ＮＨＣＯＯＨ
（Ｃ12Ｈ25）2ＮＣ12Ｈ24ＮＨＣＯＯＨ ＋ ＳＯＣｌ2
→ （Ｃ12Ｈ25）2ＮＣ12Ｈ24ＣＯＣｌ
【００４４】
このようにして得られた上記放射性元素検出用化合物の上記連結基を、対応する材料からなる基板と反応させることにより、図１に示すように、当該基板１１の表面に当該放射性元素検出用化合物からなる保持部１２を設けた放射性元素検出用器具１０を得ることができる。
【００４５】
具体的には、前記連結基が、−ＳＨ，−ＰＨ2，−ＮＨ2のうちのいずれかであるときは、例えば、前記放射性元素検出用化合物を溶媒（例えば、エタノール等のアルコールや、クロロホルムやトリクロロロエチレン等のハロゲン系溶媒等）に加えた溶液と、金等の金属からなる基板１１とを接触させて、当該溶液中の上記放射性元素検出用化合物の上記連結基を当該基板１１の表面と反応させて結合させることにより、当該基板１１の表面に層状をなす前記保持部１２を形成した放射性元素検出用器具１０を得ることができる。
【００４６】
また、前記連結基が、−ＮＨ2，−ＣＯＯＨ，−ＯＨのうちのいずれかであるときは、例えば、前記放射性元素検出用化合物及び縮合剤（例えば、Ｏ−（ベンゾトリアゾル−１−イル）−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルウロニウムヘキサフルオロリン酸塩（ＨＡＴＵ）等）を溶媒（例えば、ジメチルホルムアミドやジメチルスルホキシド等）に加えた溶液と、フェノール樹脂，エポキシ樹脂，メラミン樹脂，ユリア樹脂，ウレタン樹脂のうちのいずれかの樹脂からなる基板１１とを接触させて、当該溶液中の上記放射性元素検出用化合物の上記連結基を当該基板１１の表面と反応させて結合させることにより、当該基板１１の表面に層状をなす前記保持部１２を形成した放射性元素検出用器具１０を得ることができる。
【００４７】
また、前記連結基が、−Ｓｉ（ＣＨ3）2ＯＨ，−ＣＯＣｌ，−ＳｉＣｌ3，−Ｓｉ（ＣＨ3）2Ｃｌのうちのいずれかであるときは、例えば、前記放射性元素検出用化合物を溶媒（エタノール等のアルコール（−Ｓｉ（ＣＨ3）2ＯＨのときのみ）や、クロロホルムやトリクロロロエチレン等のハロゲン系溶媒等）加えた溶液と、Ｓｉ−ＯＨを表面に有する石英等のケイ酸からなる基板１１とを接触させて加熱し、当該溶液中の上記放射性元素検出用化合物の上記連結基を当該基板１１の表面と反応させて結合させることにより、当該基板１１の表面に層状をなす前記保持部１２を形成した放射性元素検出用器具１０を得ることができる。
【００４８】
このようにして得られた上記放射性元素検出用器具１０を利用して、例えば、原子力発電所で使用された燃料を再処理する再処理工場の廃水中のウラン（Ｕ）の濃度を確認する場合には、上記廃水をサンプリングし、この試料を上記放射性元素検出用器具１０の表面に規定量で滴下（１〜２滴）すると、当該試料中のＵが当該放射性元素検出用器具１０の前記保持層１２と錯体を形成して当該保持層１２に取り込まれるようになる。
【００４９】
次に、上記放射性元素検出用器具１０の表面を水洗した後、前記基板１１が前記金属又は前記樹脂からなる場合には、赤外反射吸収分光（ＩＲＲＡＳ）法により、図２Ａに示すように、当該放射性元素検出用器具１０の表面に光源１１１から赤外光１０１を照射して、当該放射性元素検出用器具１０の表面から反射した赤外光１０１を検出器１１２で計測する。
【００５０】
他方、前記基板１１が前記ケイ酸からなる場合には、赤外吸収分光（ＩＲＡＳ）法により、図２Ｂに示すように、当該放射性元素検出用器具１０の表面に光源１２１から赤外光１０１を照射して、当該放射性元素検出用器具１０を透過した赤外光１０１を検出器１２２で計測する。
【００５１】
このようにして赤外光１０１のスペクトルを計測すると、前記放射性元素検出用器具１０のブランクでの赤外光１０１のスペクトルのピークに対して、Ｕと錯体を形成している前記保持層１２（放射性元素検出用化合物）のスペクトルのピークがシフトしているため、当該放射性元素検出用器具１０のブランクでの赤外光１０１のスペクトルのピーク面積に対するシフトピーク面積の割合を求めることにより、図３に示すように、予め求められた検量線に基づいて、試料中のＵの濃度を求めることができる。
【００５２】
また、例えば、廃水中の全プルトニウム（Ｐｕ）の濃度を確認する場合には、上記廃水をサンプリングし、例えば、従来と同様に、ヒドラジン等の還元剤を加えてＰｕ（IV）及びＰｕ（VI）を一旦Ｐｕ（III）にした後、二酸化窒素等の酸化剤を加えてＰｕ（III）をＰｕ（IV）にして、キシレン等の有機溶剤でＰｕ（IV）を抽出し、この試料を上記放射性元素検出用器具１０の表面に規定量で滴下（１〜２滴）すると、当該試料中のＰｕ（IV）が当該放射性元素検出用器具１０の前記保持層１２と錯体を形成して当該保持層１２に取り込まれるようになる。
【００５３】
次に、上記放射性元素検出用器具１０の表面を水洗したら、上述したＵの場合と同様に操作することにより、赤外光１０１のスペクトルを計測して、図３に示したような予め求められた検量線に基づいて、試料中のＰｕ（IV）の濃度、すなわち、全Ｐｕの濃度を求めることができる。
【００５４】
さらに、例えば、廃水中にＰｕ（VI）がないときに、Ｐｕ（III）及びＰｕ（IV）の濃度を確認する場合には、上記廃水をサンプリングして二分し、一方を上記放射性元素検出用器具１０の表面の一方の箇所に規定量で滴下（１〜２滴）する（スポット１）と共に、他方に、従来と同様にして、ヒドラジン等の還元剤を加えてＰｕ（IV）を一旦Ｐｕ（III）にしてから、二酸化窒素等の酸化剤を加えてＰｕ（III）をＰｕ（IV）にして、キシレン等の有機溶剤でＰｕ（IV）を抽出し、これを上記放射性元素検出用器具１０の表面の他方の箇所に規定量で滴下（１〜２滴）した（スポット２）後、当該放射性元素検出用器具１０の表面を水洗し、上述と同様に操作することにより、スポット１及びスポット２の赤外光１０１のスペクトルをそれぞれ計測する。
【００５５】
そして、前記検量線に基づくことにより、スポット１のスペクトルのシフトピーク面積割合から、スポット１のＰｕ（IV）の濃度、すなわち、当初のＰｕ（IV）の濃度を求めることができ、スポット２の赤外光１０１のスペクトルのシフトピーク面積割合から、スポット２のＰｕ（IV）の濃度、すなわち、当初のＰｕ（III）及びＰｕ（IV）の合計濃度を求めることができ、スポット１のスペクトルのシフトピーク面積割合とスポット２のスペクトルのシフトピーク面積割合との差分から、酸化処理によって生じたＰｕ（IV）の濃度、すなわち、当初のＰｕ（III）の濃度を求めることができる（図４参照）。
【００５６】
つまり、本実施形態においては、１〜２滴の試料で測定を行うことができるのである。
【００５７】
このため、本実施形態では、１回の測定で生じる廃液を数〜数十ミリリットル程度に済ますことができる。
【００５８】
したがって、本実施形態によれば、廃水中の放射性元素の濃度を頻繁に確認しても、発生する廃液量を大幅に抑制することができると共に、各種試薬の使用量を大幅に削減することができる。
【００５９】
また、一枚の放射性元素検出用器具１０に複数のスポットを形成することができるので、一枚の放射性元素検出用器具１０で複数の試料を計測することができ、計測作業を効率よく行うことができると共に、使用する各種実験器具の必要数を減らすことができる。
【００６０】
［第二番目の実施形態］
本発明に係る放射性元素検出用化合物及びこれを利用する放射性元素検出用器具並びに放射性元素検出方法の第二番目の実施形態を図５，６に基づいて説明する。なお、前述した第一番目の実施形態の説明と重複する説明は省略する。
【００６１】
本実施形態に係る放射性元素検出用化合物は、前述した第一番目の実施形態で説明した一般式（１）〜（６）のうちのいずれかで表される化合物において、Ａ１〜Ａ４のうちの少なくとも一つが、−Ｓｉ（ＣＨ3）2ＯＨ，−ＣＯＣｌ，−ＳｉＣｌ3，−Ｓｉ（ＣＨ3）2Ｃｌのうちのいずれかの連結基であり、残りが、−Ｈである化合物である。なお、Ｒ１〜Ｒ４は、前述した第一番目の実施形態の場合と同様に、前記連結基が結合しているとき、炭素数４〜１８（好ましくは６〜１２）のアルキレンであり、前記連結基が結合していないとき、炭素数０〜１８のアルキレンである。
【００６２】
そして、本実施形態に係る放射性元素検出用器具は、Ｓｉ−ＯＨを表面に有する石英等のケイ酸からなる角筒型の基管の内面と反応させることにより、図５に示すように、当該基管２１の内面に当該放射性元素検出用化合物からなる保持部２２を設けた放射性元素検出用器具２０を得ることができる。
【００６３】
具体的には、例えば、前記放射性元素検出用化合物を溶媒（エタノール等のアルコール（−Ｓｉ（ＣＨ3）2ＯＨのときのみ）や、クロロホルムやトリクロロロエチレン等のハロゲン系溶媒等）加えた溶液を、前記基管２１の内部に入れて加熱し、当該溶液中の上記放射性元素検出用化合物の上記連結基を当該基管２１の表面と反応させて結合させることにより、当該基管２１の内面に層状をなす前記保持部２２を形成した放射性元素検出用器具２０を得ることができる。
【００６４】
このようにして得られた上記放射性元素検出用器具２０を利用して、例えば、原子力発電所で使用された燃料を再処理する再処理工場の廃水中の全Ｐｕの濃度を確認する場合には、上記廃水をサンプリングし、例えば、従来と同様に、硝酸等の酸を加えてから過酸化銀等の酸化剤を加えてＰｕ（III）及びＰｕ（IV）をＰｕ（VI）にしたら、アミド硫酸等を加えて上記酸化剤を分解除去した後、この試料を上記放射性元素検出用器具２０の内部に規定量で注入（１〜２滴）すると、前述した実施形態の場合と同様に、当該試料中のＰｕ（VI）が当該放射性元素検出用器具２０の前記保持層２２と錯体を形成して当該保持層２２に取り込まれるようになる。
【００６５】
次に、上記放射性元素検出用器具２０の内部を水洗した後、紫外−可視光（ＵＶ−Ｖｉｓ）吸光光度法により、図６に示すように、当該放射性元素検出用器具２０に光源２１１から紫外−可視光２０１を照射して、当該放射性元素検出用器具２０を透過した紫外−可視光２０１を検出器２１２で計測する。
【００６６】
そして、前述した実施形態の場合と同様にして、計測された紫外−可視光２０１のスペクトルの吸光度から、予め求められた検量線に基づいて、試料中のＰｕ（VI）の濃度、すなわち、全Ｐｕの濃度を求めることができる。
【００６７】
つまり、前述した実施形態は、基板１１の表面に層状をなす保持部１２を形成した放射性元素検出用器具１０を利用する場合であったが、本実施形態は、筒型の基管２１の内面に層状をなす保持部２２を形成した放射性元素検出用器具２０を利用する場合なのである。
【００６８】
このため、本実施形態においては、放射性元素検出用器具２０の内部に試料を流通させるだけでＰｕ（VI）を前記保持層２２に取り込むことができる。
【００６９】
したがって、本実施形態によれば、前述した実施形態の場合と同様な効果を得ることができるのはもちろんのこと、計測作業の自動化を容易に図ることができ、計測作業の効率化を向上させることができる。
【００７０】
［他の実施形態］
なお、前述した第一番目の実施形態では、赤外反射吸収分光（ＩＲＲＡＳ）法や赤外吸収分光（ＩＲＡＳ）法を適用した場合について説明し、前述した第二番目の実施形態では、紫外−可視光（ＵＶ−Ｖｉｓ）吸光光度法を適用した場合について説明したが、他の実施形態として、例えば、紫外−可視光（ＵＶ−Ｖｉｓ）を照射して、発光した蛍光強度を計測する蛍光分析法を適用することも可能である。
【００７１】
さらに、放射性元素検出用器具１０の表面に試料を滴下した後、当該放射性元素検出用器具１０を作用極としてサイクリックボルタンメトリ法により酸化還元電位を計測することにより、試料中のＰｕやＵの濃度を計測することや、放射性元素検出用器具１０の表面に試料を滴下した後、当該放射性元素検出用器具１０の表面をマトリックス支援レーザ脱離イオン化飛行時間型質量分析（ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ／ＭＳ）法で計測することにより、試料中のＰｕ及びＵの濃度を同時に計測することも可能である。
【００７２】
また、前述した実施形態においては、ＵやＰｕの濃度を計測する場合について説明したが、他の実施形態として、例えば、ネプツニウム（Ｎｐ）やアメリシウム（Ａｍ）やプラセオジム（Ｐｒ）等の濃度を計測する場合も前述した実施形態の場合と同様にして適用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明に係る放射性元素検出用化合物及びこれを利用する放射性元素検出用器具並びに放射性元素検出方法は、１回の測定で生じる廃液を数〜数十ミリリットル程度に済ますことができるので、発生する廃液量を大幅に抑制することができると共に、各種試薬の使用量を大幅に削減することができることから、産業上、極めて有益に利用することができる。
【符号の説明】
【００７４】
１０ 放射性元素検出用器具
１１ 基板
１２ 保持部
２０ 放射性元素検出用器具
２１ 基管
２２ 保持部
１０１ 赤外光
１１１ 光源
１１２ 検出器
１１３ レンズ
２０１ 紫外−可視光
２１１ 光源
２１２ 検出器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性元素を検出するために利用される化合物であって、
下記の一般式（１）〜（６）のうちのいずれかで表されるものである
ことを特徴とする放射性元素検出用化合物。
ただし、Ａ１〜Ａ４のうちの少なくとも一つは、−ＳＨ，−ＰＨ2，−ＮＨ2，−ＣＯＯＨ，−ＯＨ，−Ｓｉ（ＣＨ3）2ＯＨ，−ＣＯＣｌ，−ＳｉＣｌ3，−Ｓｉ（ＣＨ3）2Ｃｌのうちのいずれかの連結基であり、残りは、−Ｈであり、Ｒ１〜Ｒ４は、前記連結基が結合しているとき、炭素数４〜１８のアルキレンであり、前記連結基が結合していないとき、炭素数０〜１８のアルキレンである。
【化１】
【化２】
【化３】
【化４】
【化５】
【化６】
【請求項２】
前記連結基が、−ＳＨ，−ＰＨ2，−ＮＨ2のうちのいずれかである請求項１に記載の放射性元素検出用化合物の当該連結基を金属と反応させることにより、当該放射性元素検出用化合物を表面に結合させた基板からなる
ことを特徴とする放射性元素検出用器具。
【請求項３】
前記連結基が、−ＮＨ2，−ＣＯＯＨ，−ＯＨのうちのいずれかである請求項１に記載の放射性元素検出用化合物の当該連結基をフェノール樹脂，エポキシ樹脂，メラミン樹脂，ユリア樹脂，ウレタン樹脂のうちのいずれかの樹脂と反応させることにより、当該放射性元素検出用化合物を表面に結合させた基板からなる
ことを特徴とする放射性元素検出用器具。
【請求項４】
前記連結基が、−Ｓｉ（ＣＨ3）2ＯＨ，−ＣＯＣｌ，−ＳｉＣｌ3，−Ｓｉ（ＣＨ3）2Ｃｌのうちのいずれかである請求項１に記載の放射性元素検出用化合物の当該連結基をケイ酸と反応させることにより、当該放射性元素検出用化合物を表面に結合させた基板からなる
ことを特徴とする放射性元素検出用器具。
【請求項５】
前記連結基が、−Ｓｉ（ＣＨ3）2ＯＨ，−ＣＯＣｌ，−ＳｉＣｌ3，−Ｓｉ（ＣＨ3）2Ｃｌのうちのいずれかである請求項１に記載の放射性元素検出用化合物の当該連結基をケイ酸と反応させることにより、当該放射性元素検出用化合物を内面に結合させた基管からなる
ことを特徴とする放射性元素検出用器具。
【請求項６】
放射性元素を含有する液状の試料を、請求項２から請求項４のいずれか一項に記載された放射性元素検出用器具の表面に滴下した後、当該放射性元素検出用器具の表面に赤外光を照射して反射又は透過した赤外光を計測する
ことを特徴とする放射性元素検出方法。
【請求項７】
放射性元素を含有する液状の試料を、請求項２から請求項４のいずれか一項に記載された放射性元素検出用器具の表面に滴下した後、当該放射性元素検出用器具の表面をマトリックス支援レーザ脱離イオン化飛行時間型質量分析法で計測する
ことを特徴とする放射性元素検出方法。
【請求項８】
放射性元素を含有する液状の試料を、請求項２に記載された放射性元素検出用器具の表面に滴下した後、当該放射性元素検出用器具を作用極としてサイクリックボルタンメトリ法により酸化還元電位を計測する
ことを特徴とする放射性元素検出方法。
【請求項９】
放射性元素を含有する液状の試料を、請求項５に記載された放射性元素検出用器具の内部を流通させた後、当該放射性元素検出用器具に紫外−可視光を照射して、透過した紫外−可視光の吸光度又は発光した蛍光強度を計測する
ことを特徴とする放射性元素検出方法。
【請求項１】
放射性元素を検出するために利用される化合物であって、
下記の一般式（１）〜（６）のうちのいずれかで表されるものである
ことを特徴とする放射性元素検出用化合物。
ただし、Ａ１〜Ａ４のうちの少なくとも一つは、−ＳＨ，−ＰＨ2，−ＮＨ2，−ＣＯＯＨ，−ＯＨ，−Ｓｉ（ＣＨ3）2ＯＨ，−ＣＯＣｌ，−ＳｉＣｌ3，−Ｓｉ（ＣＨ3）2Ｃｌのうちのいずれかの連結基であり、残りは、−Ｈであり、Ｒ１〜Ｒ４は、前記連結基が結合しているとき、炭素数４〜１８のアルキレンであり、前記連結基が結合していないとき、炭素数０〜１８のアルキレンである。
【化１】
【化２】
【化３】
【化４】
【化５】
【化６】
【請求項２】
前記連結基が、−ＳＨ，−ＰＨ2，−ＮＨ2のうちのいずれかである請求項１に記載の放射性元素検出用化合物の当該連結基を金属と反応させることにより、当該放射性元素検出用化合物を表面に結合させた基板からなる
ことを特徴とする放射性元素検出用器具。
【請求項３】
前記連結基が、−ＮＨ2，−ＣＯＯＨ，−ＯＨのうちのいずれかである請求項１に記載の放射性元素検出用化合物の当該連結基をフェノール樹脂，エポキシ樹脂，メラミン樹脂，ユリア樹脂，ウレタン樹脂のうちのいずれかの樹脂と反応させることにより、当該放射性元素検出用化合物を表面に結合させた基板からなる
ことを特徴とする放射性元素検出用器具。
【請求項４】
前記連結基が、−Ｓｉ（ＣＨ3）2ＯＨ，−ＣＯＣｌ，−ＳｉＣｌ3，−Ｓｉ（ＣＨ3）2Ｃｌのうちのいずれかである請求項１に記載の放射性元素検出用化合物の当該連結基をケイ酸と反応させることにより、当該放射性元素検出用化合物を表面に結合させた基板からなる
ことを特徴とする放射性元素検出用器具。
【請求項５】
前記連結基が、−Ｓｉ（ＣＨ3）2ＯＨ，−ＣＯＣｌ，−ＳｉＣｌ3，−Ｓｉ（ＣＨ3）2Ｃｌのうちのいずれかである請求項１に記載の放射性元素検出用化合物の当該連結基をケイ酸と反応させることにより、当該放射性元素検出用化合物を内面に結合させた基管からなる
ことを特徴とする放射性元素検出用器具。
【請求項６】
放射性元素を含有する液状の試料を、請求項２から請求項４のいずれか一項に記載された放射性元素検出用器具の表面に滴下した後、当該放射性元素検出用器具の表面に赤外光を照射して反射又は透過した赤外光を計測する
ことを特徴とする放射性元素検出方法。
【請求項７】
放射性元素を含有する液状の試料を、請求項２から請求項４のいずれか一項に記載された放射性元素検出用器具の表面に滴下した後、当該放射性元素検出用器具の表面をマトリックス支援レーザ脱離イオン化飛行時間型質量分析法で計測する
ことを特徴とする放射性元素検出方法。
【請求項８】
放射性元素を含有する液状の試料を、請求項２に記載された放射性元素検出用器具の表面に滴下した後、当該放射性元素検出用器具を作用極としてサイクリックボルタンメトリ法により酸化還元電位を計測する
ことを特徴とする放射性元素検出方法。
【請求項９】
放射性元素を含有する液状の試料を、請求項５に記載された放射性元素検出用器具の内部を流通させた後、当該放射性元素検出用器具に紫外−可視光を照射して、透過した紫外−可視光の吸光度又は発光した蛍光強度を計測する
ことを特徴とする放射性元素検出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１４５１８６（Ｐ２０１１−１４５１８６Ａ）
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６４６１（Ｐ２０１０−６４６１）
【出願日】平成２２年１月１５日（２０１０．１．１５）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月１５日（２０１０．１．１５）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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