Директор научно-производственного снятия "Лаборатория приклад-блем"

______ Л.М.Зубарева

1993 г.

МЕТОДИКА

Экспрессного радиохимического определения стронция-90 в золе растительности и биоматериалов с использованием волокнистого-сорбента VS-I5

"СОГЛАСОВАНО” Директор центра метрологии ионизирующих излучений ШО

S^B-П.Ярына

_ 1993 Г.

ШиГ

19 9 3

В разработке настоящей методики принимали участие

В.Б.Рыбалка В.В.Сербинович А.И.Ермаков А.В.Ковалев И.К.Пичурин

12.

Все работы с кислотами и органическими реактивами следует проводить в вытякном шкафу.

Все приборы в лаборатории должны быть надежно заземлены. Лица, допущенные к работе, должны ежегодно сдавать экзамены по проверке знаний по технике безопасности и иметь допуск к работе в соответствии с "Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителями до 500 в", эксплуатация р-радиометра (p-слектрометра), 7-спектрометра, атомно-абсорбционного спектрофотометра (пламенного фотометра) осуществляется на основе требований безопасности соответствующих разделов "Технического описания" или "Инструкции по эксплуатации".

Требования к радиационной безопасности при работе с источниками ионизирующих радиоактивных излучений соответствуют Ш классу работ (0СП-72/80).

10. Требования к квалификации оператора

Анализы проб золы растений и биоматериалов на содержание Sr-эо должны выполняться квалифицированными химиками-аналитиками, владеющими техникой проведения химических работ, знакомыми с правилами эксплуатации приборов, применяемых в данной методике, и прошедшими соответствующий инструктаж по технике безопасности.

13.

Приложение

Методика приготовления из образцового радиоактивного раствора (ОРР) образца активности радионуклида Sr⁹⁰ в твердотельном радиометрическом источнике р-излуче-ния и определение эффективности регистрации его р-излучения

1.    Назначение

Настоящая методика устанавливает порядок приготовления из образцового радиоактивного раствора образца активности радионуклида стронция-90 в твердотельном радиометрическом источнике p-излучения, предназначенного-для метрологического обеспечения контроля качества измерений (чувствительность, основная погрешность), а также для построения зависимости эффективности регистрации р-из-лучения от массы препарата низкофоновых p-радиометров типа РУБ-01 п для измерений p-излучения стронция-90 в препаратах сульфата стронция золы растений и биоматериалов.

2.    Посуда, реактивы:

образцовый радиоактивный раствор (ОРР); посуда лабораторная, ГОСТ 25336-82;

стронций азотнокислый, ГОСТ 5429-74, водный раствор 50 мг/см³ по стронцию, ч.д.а.;

железо азотнокислое, ГОСТ 4III-74, водный 5%-ный раствор, х.ч.;

кислота азотная,уд.вес 1,38, ГОСТ 4461-77, ч.д.а.;

спирт этиловый, ректификат, ГОСТ 18300-87;

кислота хлористоводородная,уд.вес 1,19, ГОСТ 3118-77, х.ч.;

аммония гидроксид,ГОСТ 3760-79,водный раствор 15% (1:1);

сульфат аммония, ГОСТ 4165-78, х.ч.;

вода дистиллированная, ГОСТ 6709-72;

индикаторная смесь с pH перехода 5,1;

трилон Б, ГОСТ 4147-74, 0,2 N водно-аммиачный раствор с pH IO-II, ч.д.а.

3.    Приготовление образцового р-излучателя

3.1. Исходя из удельной массовой активности', указанной в паспорте на ОРР, рассчитывают массу (объем) ОРР, которую необходимо взять для получения заданной активности образцового р-излу

чателя.

14.

3.2.    В термостойкий стеклянный стакан вместимостью 150 см³ наливают 50 см³ дистиллированной воды и I см³ конц. азотной кислоты. Вносят 10 см³ носителя стронция, необходимое количество ОРР и

1    см³ 5%-ного раствора азотнокислого железа.

3.3.    Раствор нагревают на водяной бане и прибавлением по каплям аммиака при перевешивании осаждают гидроксид железа. Скоагулированный осадок отделяют центрифугированием, промывают

2    раза минимальным количеством горячей воды с несколькими каплями аммиака и отбрасывают осадок.

Промывные воды объединяют с исходным центрифугатом.

3.4.    Раствор подкисляют азотной кислотой до pH 1-2, добавляют 0,5 см³ 5%-ного раствора азотнокислого железа и вновь осаждают гидроксид железа (повторяют операции по п.3.3.). Время осаждения гидроксида железа записывают.

3.5.    К центрифугату прибавляют 20 см³ МЭ,2 N аммиачного раствора трилона Б, 5-7 капель индикаторной смеси с pH перехода 5,1 и конц. HCI по каплям при перемешивании до перехода окраски.

Полученный раствор нагревают на плитке до кипения и прибавляют 10 г сульфата аммония. Раствор перемешивают и оставляют на плитке на I час до полного выпадения осадка.

3.6.    Смесь охлаждают и отделяют осадок сульфата стронция центрифугированием.

Осадок сульфата стронция промывают 2 раза по 50 см³ дистиллированной воды, 2 раза по 50 см³ этилового спирта и высушивают под лампой. Навеску сульфата стронция переносят на стандартную подложку, равномерно распределяют, взвешивают и измеряют скорость счета. 3-х часов с момента последнего осаждения гидроксида железа.

3.7.    Из высушенного осадка сульфата стронция готовится серия препаратов различной массы (40-200 мг.) (40, 80, 120, 160,

200 мг) при диаметре углубления подложки 22 мм и 30-170 мг при диаметре углубления 18 мм (из расчета, чтобы толщина препарата находилась в диапазоне 11-55 мг/см³). Для калибровочных препаратов используются подложки той же геометрии, что и для измерения проб.

С помощью этилового спирта сульфат стронция равномерно распределяется по подложке и высушивается под источником тепла с верхним нагревом.

4. Расчет активности образцового р-излучателя (A*^iJ ) осу-

ществляется по формуле:

А_исх “ активность аликвоты образцового радиоактивного раствора (ОРР), внесенная в образцовый р-излучатель, Бк; ^тпреп “ ^масса препарата (i) сульфата стронция, мг; m_Sr - масса внесенного носителя Sr²⁺,MT(500 мг по п.3.2);

0,478 - фактор пересчета сульфата стронция на стронций.

5. Определение эффективности регистрации p-излучения для препаратов различной массы и расчет активности стронция-90 в анализируемой пробе.

5.1.    Определяют эффективность регистрации p-излучения (т)р) для каждого препарата серии путем определения скорости счета при измерении калибровочных препаратов (для каждого препарата рассчитывается значение т]р) по формуле:

_v _     ^NK    ~    ^кф______ .    где

^    “    А

прел.

N_K - скорость счета при измерении калибровочного препарата,имп/с;

- скорость счета фона,имп/с;

^Апреп “ активность калибровочного препарата стронция-90, Бк.

5.2.    Путем последовательного определения эффективности регистрации для препаратов различной массы строят графическую зависимость эффективности регистрации (Цр) от массы препарата (ш, мг). Эта зависимость имеет вид, представленный на рисЛ.

5.3.    Активность анализируемого препарата (А^) рассчитывается по формуле:

Чроп)

N_i - скорость счета p-излучения измеренного препарата, имп/с;

Ы_ф - скорость счета фона, имп/с;

Tip (m j ~ эффективность регистрации для i-ro препарата массы которая находится по значению (массы препарата) из графической зависимости т)р = f(m).

17.

^on(P) " ^{относите}-льная статистическая погрешность измерения скорости счета образцового р-излучателя.

Относительную погрешность приготовления образцового р-излуча-теля 0_оп рассчитывают по формуле:

е = 1,1 V е² + е² Те²    ’ , где

on    ^v л    отк    р

6_л - относительная погрешность удельной активности ОРР (по свидетельству на ОРР). Г35Б);

0    - относительная погрешность отмеривания аликвоты ОРР, ГОСТ

1770-74 П.5Ж);

0 - относительная погрешность разведения ОРР, ГОСТ 1770-74 (-3%).

При расчете основной относительной погрешности определения активности проб относительная погрешность определения чувствительности (0^) рассматривается как систематическая погрешность (0_о).

2.

СОДЕРЖАНИЕ

Лист

1.    Нормы точности определения Si^-90    3

2.    Обработка результатов измерений    3

3.    Подготовка проб для проведения радиохимического    4

определения Sr-90

4.    Метод определения стронция-90 в золе растений    4

и биоматериалов

5.    Приготовление растворов    8

6.    Подготовка и проведение измерений    9

7.    Определение погрешности результатов    измерений    10

8.    Контроль точности измерений    II

9.    Требования к технике безопасности    II

10. Требования к квалификации оператора    12

Приложение

Методика приготовления из образцового радиоак- 13

тивного раствора (ОРР) образца активности радио-

QO

нуклида Sr^B твердотельном радиометрическом источнике p-излучения и определение эффективности регистрации его р-излучения

3.

Настоящая методика предназначена для экспрессного радиохимического определения стрснция-ЭО в золе растений и биоматериалов в диапазоне концентраций 1-1000 Бк/кг воздушно-сухой пробы.

Данный метод основан на селективной сорбции стронция-90 волокнистым сорбентом YS-I5. Количественное определение стронция-90 проводят при помощи p-спектрометра или низкофонового р-радиометра.

Химический выход стронция может определяться с использованием метки - изотопа стронция-85, либо гравиметрическим или пламеннофотометрическим методами.

I. Нормы точности определения Sr-90

В связи с тем, что нормы точности определения содержания радионуклидов в золе растений и биоматериалов не установлены, в данной методике принимается, что основная относительная погрешность не должна превышать $ 30% при доверительной вероятности Р=0,95.

Нижний предел обнаружения стронция-90 в пробе зависит лишь от типа используемого измерительного устройства и для УМФ-1500М. составляет I БК/пробу.

Определение чувствительности установки к стронцию-90 производится относительным методом путем измерения образцовых препаратов стронция-90, полученных из ОРР стронция-90.

Один исполнитель одновременно может анализировать 16 проб.

2. Обработка результатов измерений Активность стронция-90 в I кг анализируемой пробы рассчитывают по формуле:

N

А = -гг- (Ки/кг),    где

3,7*I0^1O“L’m"e*T]

N - скорость p-счета образца за вычетом фона (с^-1);

L - химический выход носителя стронция в долях единицы; ш - навеска золы (отожженной пробы), взятая для анализа (кг); в - отношение массы пробы до озоления к массе остатка пробы после озоления (массе золы отожженной пробы); т] - коэффициент переход к абсолютной активности,учитывающий эф-

4.

фективность регистрирующей аппаратуры и самопоглощения р-из-лучешш в слое образца,

3.    Подготовка проб для проведения радиохимического

определения Sr-90 Объединенную пробу массой 2 кг высушивают до воздушно-сухого состояния, взвешивают, измельчают ^гна мельнице и просеивают через сито с диаметром отверстий 2 мм.

Методом квартования отбирают 200 г воздушно-сухой пробы помещают в муфельную печь, постепенно нагревают ее до температуры 550°С и выдерживают при этой температуре в течение 8-10 часов для полного озоления пробы.

4.    Метод определения стронция-90

Метод основан на селективной сорбции стронция-90 волокнистым сорбентом YS-I5 и предназначен для определения Sr-90 в золе растений и биоматериалов,загрязненных цезием-137, цезием-134. Присутствие радиоизотопов Ce,Zr,Ru допускается в 10-кратных по сравнению со стронцием-90 количествах по активности.

4.1. Средства измерений, вспомогательные устройства, посуда: ^#низкофоновая установка для радиометрии p-излучения типа РУБ-01п (либо УМФ-1500 М); сцинтилляционный 7-спектрометр (при определении коэффициента химического выхода по Sr-85);

пламенный фотометр любой марки или атомно-абсорбционный спектрофотометр с пламенной ионизацией: мельница для размола почвенных проб (типа "Рига"); печь муфельная с терморегулятором до 1000°С (типа СНОЛ); сита почвенные (комплект);

центрифуга ЦЛК-З с ротором под пробирки емкостью 100 см^ с качающимися стаканами;

весы лабораторные технические (ВЛКТ-500), ГОСТ 24104; весы лабораторные аналитические, ГОСТ 24104-88; плитка электрическая, ТУ 92-208; штатив для подложек;

** В случае отсутствия низкофоновой установки можно использовать приборы типа РКБ4-1оМ.

5.

штатив для центрифужных пробирок;

штатив лабораторный ШЛ с набором лапок и зажимов, ТУ 64-I-I07; лампа зеркальная ЗМ-8, 220x500 для сушки препаратов; центрифужные пробирки на 100 см³;

цилиндры мерные емкостью 50,100,250 и 500 см³,ГОСТ 1770-64; пипетки вместимостью 2,5 и 10 см³, ГОСТ 20292; колонки центрифужные (патрон для сорбции Sr) d=20 мм, h=80 мм ; колбы мерные вместимостью 1000 и 2000 см³, ГОСТ 1770; стаканы термостойкие вместимостью 400 и 150 см³,ГОСТ 10394-72; колбы конические вместимостью 100 см³, ГОСТ 10394-72; фильтры бумажные беззольные "белая лента" диаметром 9 см,

ТУ 6-09-1978-77;

бумага фильтровальная лабораторная, ГОСТ 12026-76; стеклянные палочки длиной 28 см.

4.2. Реактивы:

о

стронций азотнокислый,ГОСТ 5429-74,ч.д.а. .водный раствор 50 мг/см по стронцию, содержание 5г³⁺контролируется гравиметрически; кислота азотная,уд.вес 1,38,конц., 6,5 моль/л раствор,

ГОСТ 4461-77, ч.д.а.;

аммония гидроксид, 30%-ный водный раствор по ГОСТ 3760-79,

15%-ный водный раствор (1:1);

кислота хлористоводородная по ГОСТ 3118-77, плотность 1,19 г/см³, х.ч.;

сульфат аммония по ГОСТ 4165-78,х.ч.; вода дистиллированная по ГОСТ 6709-72; спирт этиловый, ГОСТ 18300-72, ректификованный; индикаторная смесь (pH перехода 5,1); волокнистый сорбент vs-15;

трилон Б, ГОСТ 4147-74,ч.д.а., 0,2 N водный раствор; натрия гидроксид, ГОСТ 4388-77, 2 М водный раствор, ч.д.а.. натрий углекислый безводный, ГОСТ 83-79, ч.д.а.

4.3. Ход анализа

Навеску 50 г отожжешюй пробы помещают в термостойкий стакан ч    ч

вместимостью 400 см , прибавляют I см раствора носителя стронция ч    ч

50 мг/см и 100 см смеси для выщелачивания, тщательно перемешивают и нагревают на плитке в течение I часа.

6.

После охлаждения водную Фазу отделяют центрифугированием и отбрасывают. Осадок промывают 10 см³ диет.воды и растворяют в небольшом количестве конц.шо^. К полученноу раствору добавляют 70-75 съг 6,5 М НШ^ и раствор фильтруют через фильтр "белая лента" для удаления нерастворившихся частичек золы.

Полученную водную фазу 2 раза пропускают через патрон для сорбции стронция, содержащий 4 г волокнистого сорбента YS-I5, предварительно подготовленного для проведения анализа. Подготовка сорбента сводится к последовательному промыванию его 2 раза по

о    3

25 см дистиллированной воды, а затем 2 раза по 25 см 6,5 М Ш0₃.

После пропускания пробы патрон с волокнистым сорбентом центрифугируют в течение 2 минут при 1500 об/мин, затем водную фазу отбрасывают.

После этого сорбент обрабатывают 10 см³ водного раствора Nh^OH (1:1), прибавляют 20 см³ горячего 0,2 N раствора трилона Б и выдерживают 15 минут.

Затем сорбент последовательно промывают еще 20 см³ горячего 0,2 N раствора трилона Б и 20 см³ горячей воды. Сорбент центрифугируют в течение 2 минут при 1500 об/мин и объединяют все полученные водные фазы.

К объединенной водной фазе прибавляют 5-7 капель индикаторной смеси с pH перехода 5,1 и добавляют конц.нс1 по каплям при перемешивании до перехода окраски.

Раствор нагревают на плитке до кипения и прибавляют 10 г сульфата аммония. Перемешивают и оставляют на плитке на I час до

полного выпадения SrSO..

4

После охлаждения осадок сульфата стронция отделяют центрифугированием и промывают последовательно дистиллированной водой, а затем этиловым спиртом (время отделения осадка записывают).

Осадок переносят с помощью этанола на предварительно взвешенную подложку, высушивают под лампой, взвешивают подложку с осадком и измеряют (3-активность приготовлешюго препарата.

Осадок с подложкой взвешивают для нахождения коэффициента перехода к абсолютной активности (К), учитывающего эффективность регистрации аппаратуры и самопоглощение p-излучения в слое образца (и определение химического выхода стронция, ь , если это опре-

7.

деление проводят гравиметрическим способом), измеряют радиоактивность стронция-90 на p-радиометре или p-спектрометре, не позднее 2-х часов с момента осаждения сульфата стронция и радиоактивность стронция-85 на 7-спектрометре (при определении химического выхода по стронцию-85).

Проверка радиохимической чистоты выделенного препарата может осуществляться по результатам повторных измерений через 1,3,5,10 суток после выделения по накоплению иттрия-90 (дочернего продукта распада стронция-90 (дочернего продукта распада стронция-90).

Величину химического выхода определяют любым из описанных ниже способов:

а) Химический выход стронция с использованием метки стронция-85 определяют следующим образом: упаривают на стандартной подложке аликвоту раствора носителя стронция, содержащего стронций-85, измеряют ее активность на 7-спектрометре. По результатам измерения анализируемой пробы находят величину L:

где

Ajj - активность стронция-85 в выделенном препарате;

А₀ - активность стронция-85, вносимого в пробу.

б) Определение химического выхода стронция атомно-абсорбционным или пламенно-фотометрическим методом.

Элюат, полученный после смывания стронция с волокна горячим

>м трилона Б, переносят в мерную колбу вместимостью

iuu см , разбавляют водой до метки и перемешивают. Отбирают аликвоту I см³ на определение стронция, переносят в другую мерную колбу вместимостью 100 см³, разбавляют водой до метки и перемешивают. В разбавленном растворе определяют содержание стронция атомно-абсорбционным методом на приборе AAS-I. Стронций определяют по атомно-резонансной полосе поглощения с длиной волны 460 нм и рассчитывают его химический выход.

Химический выход стронция можно определять на пламенном фотометре с помощью литиевого светофильтра, пропускающего свет с длиной волны 670,8 нм (ПАЖ-1 или ПАЖ-2).

Приборы для определения концентрации стронция предварительно градуируют по серии эталонных растворов, а затем проводят фото-

8.

метрирование исследуемых растворов.

в) При известном содержании стронция в пробе в случае, когда в анализируемой навеске содержание природного стронция не превышает 4-5 мг, химический выход стронция может быть рассчитан по результатам гравиметрического определения выхода носителя стронция:

L = —£— . 0,478    , где

^mI

ш - масса препарата сульфата стронция, мг; mj- Масса носителя стронция, .введенного в пробу;

0,478 - фактор пересчета сульфата стронция на металл.

5. Приготовление растворов

Азотная кислота, водный раствор, 6,5 моль/л.'В мерную колбу вместимостью 1000 см³, помещают 465 см³ конц.НЫОд и разбавляют дистиллированной водой до метки.

Гидроксид аммония, водный раствор, ^15%-ный (1:1).В коническую колбу вместимостью 1000 см³, помещают 500 см³ концентрированного раствора аммиака (30%-ного),500 см³ дистиллированной воды и перемешивают.

Трилон Б, ГОСТ 4147-74, ч.д.а.,водный раствор MD,2N,готовят растворением 20г вещества вещества в 800 см³ дистиллированной воды, доводят раствором аммиака до pH 10-11 и разбавляют водой до I л.

Стронций азотнокислый, водный раствор, 50 мг/см³ по стронцию, меченный изотопом стронция-85. 12,05 г соли растворяют в 50 см³ дистиллированной воды, прибавляют ОРР стронция-85 суммарной активности 2000-5000 Бк, доводят объем раствора дистиллированной Водой до 100 см³ и тщательно перемешивают.

Индикаторная смесь с pH перехода 5,1. 75 мг бромкреэолового зеленого и 50 мг метилового красного помещают в мерную колбу вместимостью 100 см³, растворяют в ^20 см³ этанола при перемешивании и доводят этанолом до метки.

Смесь для выщелачивания. 120 г углекислого натрия и 64 г гидроксида натрия растворяют в 600 см³ дистиллированной воды и после охлаждения раствора доводят объем водой до 1000 см³.

9.

6. Подготовка и проведение измерений

6.1.    Подготовка установки к работе и вывод прибора на рабочий режим осуществляется в соответствии с инструкцией по эксплуатации прибора и методическими указаниями по радиометрическим измерениям радиоактивных препаратов.

6.2.    После подготовки установки к работе проводят по два измерения скорости счета собственного фона установки и скорости счета от контрольного источника. Оценку годности полученных результатов измерений (N^) проводят при сравнении их с допустимым интервалом, в котором могут быть заключены ожидаемые значения:

где N - установленное ранее значение средней скорости счета собственого фона установки или контрольного источника при десяти измерениях;

2,26 - коэффициент Стьюдента для 10 измерений (ГОСТ 8.207-74);

- среднее квадратичное отклонение результата измерения фона или контрольного источника, равное

Если значения N_i выходят за пределы, определяемые формулой (I.I), то проводят дополнительные 10 измерений, выясняют причины отклонения от установленных средних значений и устраняют их. Если значение находится в допустимом интервале, то используют найденные значения среднего фона и контрольного источника.

6.3.    После проверки фона и скорости счета от контрольного источника исследуемый образец помещают в измерительную камеру установки и оценивают за 1-2 мин. скорость счета (N) один раз.

6.4.    Время измерения исследуемого образца пробы для вероятности Р=0,95 определяют по формуле:    u².I0⁴(N+2N$)

где u-коэффициент, равный 1,98 для Р=0,95;

N-предварителыю измеренное значение скорости счета от пробы, имп/с;

О-относительная статистическая погрешность измерения пробы, менее 30%.