TK102レジンは、SrレジンやPbレジン(米国Eichrom Technologies社製) にも使用されているクラウンエーテルをベースにした製品です（Figure 1）。

Figure 1: 4,4’[5’]-di-t-butylcyclohexano-18-crown-6

希釈剤として長鎖フッ素系アルコールが含まれており、さらにSrレジンよりも多くのクラウンエーテルが含まれます。また、放射線分解に対する安定性を高めるために、芳香族基を含む不活性支持体に有機相を含侵させています。

TK102レジンは元々BaとRaの分離用として最適化されていますが、SrとPb分離に関しても非常に興味深い特性を示しています。

Figure 2と3は、硝酸および塩酸における様々な元素に対するTK102レジンの選択性について示しています。Figure 4は、Na、K、Caが多量に存在する場合の3Ｍ硝酸におけるSr保持への影響について示しています。

これらのグラフのDw値はすべて、ICP-MSによる測定で得られたものです。

Figure 2: 硝酸においてTK102レジンに選択された元素のDw値

Pbはすべての硝酸濃度にわたって非常によく保持されています。Srは高濃度の硝酸（3~10M硝酸）でよく保持され、これらの条件におけるSrのDw値は、Srレジンよりも高くなります。3M硝酸ではBa も同様で、TK102レジンはSrレジンよりもBaをしっかりと保持することが確認されました。さらに、3~6M硝酸ではTlがしっかり保持されていることが確認できます。

Figure 3: 塩酸においてTK102レジンに選択された元素のDw値

予想通り、Pbは希塩酸から2～3Mまでの広範囲の塩酸濃度でよく保持されます。Pb のDw値は高塩酸濃度（6M以上）で大幅に低下するため、このような条件下で溶出が可能になります。

TK102レジンはTK400レジンとある程度同様に、非常に高濃度の塩酸においてもTl、Sb、Sn、Ga、Nbを含む多くの元素を保持することができます。

Figure 4: 3M硝酸においてTK102レジンに選択されたSrのDw値（Na、K、Ca を多量に含む場合）

NaはTK102レジンのSr保持にほとんど影響はなく、1MであってもSrは高いDw値を維持します。Caはより影響を示しますが、0.5MまでSrは高いDw値を示します。KはSrの保持に非常に強く干渉し、0.05M以上でSrの保持率は著しく低下します。Srレジンと同様に、TK102レジンを用いた実際の分離前に、リン酸カルシウム等で共沈させることでKを除去することが重要です。

次の図はTK102レジンとSrレジンに関する3つの比較溶出試験を実施したものです。

Figure 5は、2M塩酸からの充填、希硝酸によるPo除去、最後にクエン酸塩によるPb溶出に基づく代表的なPb分離例です。TK102レジンからのPb溶出には若干多い溶出量が必要となる可能性がありますが、両レジンはどちらも非常によく似た溶出結果を示しています。一般的に用いる溶出量（例: 10mL）であれば、TK102レジンからPbを定量的に溶出できるはずです。

Figure 5: 溶出試験: Pb分離におけるSrレジンとTK102レジンの比較

Figure 6は、3M硝酸からの充填、8M硝酸および3M硝酸/0.1Mシュウ酸を用いた洗浄、そして0.05M硝酸によるSr溶出に基づく代表的なSrの分離例です。ここでも両レジンは似たような溶出結果を示していますが、明確な違いはThです。TK102レジンではThのほとんどを除去するために3M硝酸/0.1Mシュウ酸での洗浄を必要としますが、Srレジンの場合は8M硝酸で既に大部分が除去されています。

Pbの分離のように、TK102レジンからのSr溶出には若干多い溶出量が必要となる可能性がありますが、一般的に用いる溶出量（10~15mL）であれば、Srを定量的に溶出できるはずです。

Figure 6: 溶出試験: SrレジンとTK102レジンによるSr分離

Figure 6は、Ba/Raの分離溶出の比較試験の例です。TK102レジンとSrレジンのそれぞれを3M硝酸から充填し、数ベッドボリューム (BV) の3M硝酸で洗浄しました。

両方のレジンでRaは充填および最初の洗浄の段階ですぐに溶出しますが、Baは保持されたままです。SrレジンではBaは6 BV過ぎに著しく破過を開始しますが、TK102レジンはBaの保持率が明らかに強いため、8～9 BVを過ぎてから非常にゆっくりと溶出し始めます。

Figure 7: 溶出試験：SrレジンとTK102レジンによるBa/Raの分離

TK102レジンはSr（>40 mg/g）とPb（>90mg/g）という非常に高い保持容量を示しています。また、使用されている希釈剤の疎水性が高いため、不揮発性有機炭素（NPOC）として測定される有機物の流出がSrレジンよりも大幅に（10倍以上）少なくなります。

1) Illarion Dovhy, Marine Bas, Nora Vajda et al. : ”Characterization of new crown-ether containing TK102 Resin for the separation of Sr, Pb and Ba/Ra”, Poster presented at the 14th International Symposium on Nuclear and Environmental Radiochemical Analysis from 12 – 15/09/2022 in York (UK)