초록
란탄은 사용후핵연료의 연소도 지표원소들 중 하나로써 이용되고 있다. $U_3Si/Al$ 사용후핵연료는 다량의 U과 Al 속에 미량의 La이 포함되어 있어 정량시 매질의 영향을 줄이기 위해 화학적 분리가 요구된다. La의 분리 및 측정을 위해 IC-ICP-MS를 이용하였으며, 우선 방사성 시료를 취급하기 위하여 유도결합 플라스마 질량분석기의 플라스마 부분 및 분리관을 방사선 차폐 글로브박스 내에 설치하였다. CG10 분리관과 ${\alpha}$-HiBA 용리액을 사용하여 U, Al, La 및 몇 가지 핵분열생성물 (Sr, Zr, Y, Mo, Ru, Pd, Rh, Cs, Ba, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu 및 Cd)의 머무름 거동을 살펴보았다. 0.2 M ${\alpha}$-HiBA 용리액에서 U과 Al이 초기에 용출되므로 분리관과 ICP-MS의 시료분무기 사이에 3방향 밸브를 연결하여 다량의 U과 Al이 ICP-MS로 유입되지 않도록 하므로써 매질의 영향을 줄일 수 있었다. 이 조건에서 La은 약 12분 정도에 분리 및 측정이 가능하였으며, $1-10{\mu}g/L$ (ppb)의 농도범위가 측청에 적합하였고 시료양을 $200{\mu}L$ 취할 경우 La의 검출한계는 $0.25{\mu}g/L$이었다.
Lanthanum has been used as one of the burnup monitor in spent nuclear fuel. $U_3Si/Al$ spent nuclear fuel contains small amount of La in high concentration of U and Al. Therefore, chemical separation of La is required to remove matrix elements. At first, ion chromatography (IC) and inductively coupled plasma systems were installed in radiation shielded glove box to handle the radioactive samples. Retention behavior of uranium, aluminum, lanthanum and some interesting fission products (Sr, Zr, Y, Mo, Ru, Pd, Rh, Cs, Ba, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu and Cd) was investigated using the CG10 column and ${\alpha}$-HiBA eluent. As all elements were eluted earlier than lanthanum in 0.2 M ${\alpha}$-HiBA eluent, a portion of U and Al was directly passed to waste using a three way valve between the column and the nebulizer. Thus it was possible to determine the lanthanum in a high concentration of U and Al matrix. Retention time of La was about 12 minutes in this separation condition. Optimum range for the determination of La in $U_3Si/Al$ spent nuclear fuel was $1-10{\mu}g/L$ (ppb) with this system and detection limit was $0.25{\mu}g/L$ in case of $200{\mu}L$ of sample volume.
