JAEA-Evaluation-2010-005-CD.pdf:6.17MB - 日本原子力研究開発機構
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スクロマトグラフ挙動を調べるための、気相化学分離装置の開発を行った。<br />
開発した実験装置を図8に示す。本装置はタンデム加速器のビームラインに直結され、<br />
より短時間で生成物を化学反応室に導くよう設計されており、標的槽、等温ガスクロマト<br />
グラフ分離装置、およびガスジェット槽から構成される。等温ガスクロマトグラフ分離装<br />
置は、さらに化学反応室と等温カラムから成る。標的槽内に設置された標的に、タンデム<br />
加速器からの重イオンビームを照射する。生成した核反応生成物は標的槽内のガス中で停<br />
止し、そのままキャリアガス流に乗って、等温ガスクロマトグラフ分離装置へと搬送され<br />
る。化学反応室は約 600 ℃の高温に保たれており、揮発性化合物生成のための反応ガスが<br />
供給される。ここで核反応生成物は揮発性化合物を形成し、キャリアガス流によって、そ<br />
のまま等温カラムへと運ばれる。等温カラムは一定温度に保たれており、化合物の揮発性<br />
に応じて分離が行われる。反応室、等温カラムおよびガスジェット槽は、石英製で一体と<br />
なっている。キャリアガスには He もしくは Ar を用い、反応ガスとしては、塩化チオニル<br />
(SOCl2)蒸気が飽和した、空気もしくは窒素と空気の混合ガスなどを用いた。等温カラム末<br />
端に到達した揮発性化合物は、ガスジェット法により、約 20 m 離れた化学実験室内の放<br />
射線測定系へと迅速に運ばれる。<br />
重イオンビーム<br />
ターゲット<br />
等温カラム(100 ~ 600 ℃)<br />
キャリアガス<br />
核反応生成物<br />
電気炉1<br />
反応室<br />
(600 ℃)<br />
揮発性化合物<br />
反応ガス<br />
(MOCl (MOCl3) 3)<br />
(ex. 空気/SOCl 空気/SOCl2, 2, 0.2 L/min)<br />
図8.ビームライン直結型気相化学分離装置の概要<br />
これまでに、Ge/Gd( 19 F, xn)核反応で生成する短寿命 88 Nb(半減期 14.5 分)ならびに 170 Ta<br />
(半減期 6.7 分)同位体についてビーム実験を行った。等温カラム温度に対する揮発性化<br />
合物の収量の変化を観測したところ、図9の<br />
ような等温クロマトグラフ曲線が得られた。<br />
酸素を積極的に加えた系では、Ta のオキシ塩<br />
化物について初めて等温ガスクロマトグラフ<br />
挙動の観測に成功した。一方 Nb は、より低温<br />
からなだらかに溶出していることがわかる。<br />
まだ予備的な結果ではあるが、Nb と Ta では<br />
オキシ塩化物の生成条件が異なる可能性を示<br />
唆することができた。今後は、本条件を Db に<br />
適用し、Nb や Ta と比べてどのような挙動を<br />
示すのかを明らかにし、水溶液系の結果と合<br />
わせて Db のハロゲン化物形成を議論してい<br />
く予定である。 図9. 88 Nb ならびに 170 30<br />
10 88<br />
Nb<br />
20<br />
170<br />
Ta<br />
10<br />
0<br />
200 400<br />
0<br />
600<br />
Isothermal temp.°C<br />
Ta の等温ガスクロマト曲線<br />
Counts ( 88 Nb)/pnA<br />
エアロゾル(He/KCl, 2.8 L/min)<br />
電気炉2<br />
ガスジェット槽<br />
測定系へ<br />
Counts ( 170 Ta)/pnA