MASS SPECTROMETRIC DETERMINATION OF IMPURITIES IN REACTOR CORE GRAPHITE FOR RADIOACTIVE WASTE COMPOSITION MODELLING
A. Puzas ^a, V. Remeikis ^a, Ž. Ežerinskis  ^b, P. Serapinas ^b, A. Plukis ^a, and G. Duškesas ^a
a State Research Institute Center for Physical Sciences and Technology, Savanorių 231, LT-02300 Vilnius, Lithuania
E-mail: andriusp@ar.fi.lt
^b Institute of Theoretical Physics and Astronomy, Vilnius University, A. Goštauto 12, LT-01108 Vilnius, Lithuania

Received 25 October 2010; revised 3 December 2010; accepted 15 December 2010

In this work concentrations of minor graphite impurities in virgin graphite of the Ignalina Nuclear Power Plant (Ignalina NPP) measured by high resolution inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) are presented and applicability of the method for the evaluation of minor graphite impurities is discussed. It is shown that ICP-MS is a promising technique for determination of graphite impurities in 10 ppm – 10 ppt concentration range as a rapid and relatively cheap method. The most important nuclides for evaluation of short- and long-lived activation products in the Ignalina NPP graphite were measured with the accuracy sufficient for the radioactive waste classification. These results could be used for planning of dismantling and disposal of the Ignalina NPP graphite.

Keywords: reactor graphite impurities, ICP-MS, X-ray fluorescence, neutron activation analysis

REAKTORIAUS AKTYVIOSIOS ZONOS GRAFITO PRIEMAIŠŲ, SVARBIŲ RADIOAKTYVIŲJŲ ATLIEKŲ SUDĖTIES MODELIAVIMUI, NUSTATYMAS MASIŲ SPEKTROMETRIJOS METODU
A. Puzas ^a, V. Remeikis ^a, Ž. Ežerinskis  ^b, P. Serapinas ^b, A. Plukis ^a, G. Duškesas ^a
a Valstybinis mokslinių tyrimų institutas Fizinių ir technologijos mokslų centras, Vilnius, Lietuva
^b Vilniaus universiteto Teorinės fizikos ir astronomijos institutas, Vilnius, Lietuva

Reaktoriaus grafito atliekų tvarkymo problema yra aktuali Lietuvai, 2009 m. nutraukusiai grafitinių RBMK reaktorių eksploataciją, bei kitoms šalims, kuriose buvo ir yra eksploatuojami grafitiniai reaktoriai. Apšvitinto reaktoriaus grafito tvarkymo problema taip pat bus aktuali ateityje, nes kai kuriuose projektuojamuose IV kartos reaktoriuose neutronų lėtiklis irgi bus grafitas. Kadangi veikiančiame reaktoriuje neutronų spektras nėra vienalytis, todėl skirtingose vietose priemaišos aktyvuojamos taip pat nevienodai. Dėl to aktyvacijos produktų koncentracija įvairiose grafito konstrukcijų vietose taip pat yra skirtinga. Praktinių galimybių išmatuoti reikiamą kiekį ėminių, kad būtų galima tinkamai apibūdinti atliekas, nėra, todėl tam yra pasitelkiamas modeliavimas, kurio kokybė esmingai priklauso nuo žinių apie priemaišų koncentraciją neapšvitintame grafite. Parodyta, kad grafito priemaišoms išmatuoti tinka induktyviai susietos plazmos masių spektrometrija (ICP-MS). Šiuo metodu galima teisingai nustatyti daugumos priemaišų koncentracijos eilę, ir to pakanka, kad modeliuojant galima būtų deramai apibūdinti apšvitinto grafito atliekas.