T-CIRA 49-2023 應(yīng)急情況下海水中鍶90測量方法

應(yīng)急情況下海水中鍶90測量方法中國同位素與輻射行業(yè)協(xié)會(huì)I Ⅲ 1 1 14原理 1 1 2 3 4 510計(jì)算 5附錄A(資料性)固相萃取裝置 7 8Ⅲ1T/CIRA49—2023應(yīng)急情況下海水中鍶90測量方法本文件規(guī)定了海水樣品中鍶90(90Sr)的放射分析方法，包括試劑和材料、所用的儀器和設(shè)備、探測本文件適用于應(yīng)急情況下對(duì)海水中的9Sr進(jìn)行快速測量。本測量方法分析時(shí)長約8h,探測下限約2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T6682分析實(shí)驗(yàn)室用水規(guī)格和試驗(yàn)方法3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1切倫科夫計(jì)數(shù)Cerenkovcounting高能β粒子發(fā)射體，發(fā)射足夠數(shù)量超過263keV的β粒子，通過沒有液閃混合液的液體閃爍計(jì)數(shù)器探測切倫科夫光子計(jì)數(shù)。當(dāng)帶電粒子在介質(zhì)中的傳播速度大于光在該介質(zhì)中的傳播時(shí)，將產(chǎn)生切倫科夫輻射，可被液體閃爍計(jì)數(shù)器探測。在水溶液中，切倫科夫輻射的能量閾值為263keV。采用(NH?)?CO?和NH?Cl作沉淀劑，在NH?+存在下，有效抑制鎂的沉淀，而樣品中的鍶和鈣以碳酸鹽的形式共沉淀，以使鍶濃集。用穩(wěn)定鍶作為示蹤劑，以計(jì)算9?Sr的化學(xué)回收率。使用鍶樹脂分離純化樣品中的鍶。若樣品中含有鍶89(89Sr),通過切倫科夫計(jì)數(shù)和液體閃爍測量模式同時(shí)測定海水樣5試劑和材料5.1碳酸鍶：質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99%。5.2草酸：質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99%。5.3氯化銨：質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99.5%。5.4碳酸銨：40%,以NH?計(jì)。5.6過氧化氫：30%。25.7無水乙醇：質(zhì)量分?jǐn)?shù)不低于95%。5.8閃爍液：樣品與閃爍液體積比不小于8:12。5.9氨水：質(zhì)量分?jǐn)?shù)為28%～30%5.10硝酸：質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65%～68%。5.15飽和草酸溶液：稱取110g草酸溶于1L去離子水中，稍許加熱，不斷攪拌，冷卻后置于試劑瓶中。5.16草酸溶液：0.5%(m/m)。稱取5g草酸溶于995g去離子水中。5.17飽和碳酸銨溶液：按100mL去離子水加入約100g碳酸銨(5.4)的比例，分?jǐn)?shù)次加入碳酸銨(5.4)并攪拌，至溶液恢復(fù)到室溫時(shí)，試劑瓶底部有少量可視結(jié)晶物。使用時(shí)取上清液。5.18鍶載體溶液(約10mg/mL)5.18.1配制方法：稱取30.6g氯化鍶(SrCl?·6H?O)溶解于0.1mol/L硝酸(5.12)中，轉(zhuǎn)入1L容量瓶內(nèi)，并用0.1mol/L硝酸溶液(5.12)稀釋至刻度。5.18.2標(biāo)定方法：取4份2mL鍶載體溶液(5.18.1)分別置于燒杯中，加入20mL去離子水，用氨水(5.9)調(diào)節(jié)溶液pH至8.0,加入5mL飽和碳酸銨溶液(5.17),加熱至將近沸騰，使沉淀凝聚、冷卻。用已稱重的G4玻璃砂芯漏斗抽吸過濾，用去離子水和無水乙醇(5.7)各10mL洗滌沉淀。在105℃烘干1h。冷卻，稱重，直至恒重。以SrCO?形式計(jì)算鍶的含量。5.19釔載體溶液(約10mg/mL)5.19.1配制方法：稱取43.1g硝酸釔[Y(NO?)?·6H?O]加熱溶解于100mL8mol/L硝酸溶液(5.14)中，轉(zhuǎn)入1L容量瓶內(nèi)，用去離子水稀釋至刻度。5.19.2標(biāo)定方法：取4份2mL釔載體溶液(5.19.1)分別置于燒杯中，加入30mL去離子水和5飽和草酸溶液(5.15),用氨水(5.9)調(diào)節(jié)溶液pH至1.5。在水浴中加熱，使沉淀凝聚。冷卻至室溫。沉淀過濾在置有定量濾紙的三角漏斗中，依次用去離子水、無水乙醇(5.7)各10mL洗滌。取下濾紙置于瓷坩堝中，在電爐上烘干，炭化后，置于900℃馬弗爐中灼燒30min。在干燥器中冷卻。稱重，直至恒重。以Y?O?形式計(jì)算釔的含量。5.2090Sr-90Y標(biāo)準(zhǔn)溶液：活度濃度值推薦10.0Bq/g。5.2189Sr標(biāo)準(zhǔn)溶液：活度濃度值推薦10.0Bq/g。5.22除非另有說明外，分析時(shí)均使用符合GB/T6682的分析純化學(xué)試劑，實(shí)驗(yàn)用水為新制備的去離子水或蒸餾水。6.1液體閃爍計(jì)數(shù)器。6.2分析天平：可讀性為0.1mg。6.3離心機(jī)：最大轉(zhuǎn)速4000r/min,容量100mL×4。6.4色譜柱：直徑(1～1.5)cm,體積2mL樹脂。6.5液閃瓶(20mL)。6.6真空泵。6.7真空箱：多接液位，單個(gè)接液瓶體積為50mL。6.8馬弗爐：最高溫度可達(dá)1200℃。6.9烘箱。36.11G4玻璃砂芯漏斗。7.1.1取過濾后的海水0.1L,用硝酸(5.10)調(diào)節(jié)pH至2.0,加入1mL鍶載體溶液(5.18)。7.1.2充分?jǐn)嚢韬?，用氨?5.9)調(diào)節(jié)溶液的pH至8.0～9.0,加熱至50℃左右，加入0.5g氯化銨序，組裝成固相萃取裝置(附錄A),使用50mL離心管承接液體。先后使用10mL去離子水、10mL7.2.2將7.1.4中樣品液通過傾倒或塑料吸管將樣品轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的色譜柱(下同)中，以2mL/min的7.2.5加入5mL1mol/L硝酸溶液(5.13)到注射器中，以2mL/min的流速流過鍶樹脂柱，抽干樹7.2.6使用8mL去離子水洗脫鍶(如果后續(xù)對(duì)洗脫液進(jìn)行重量法操作，可將洗脫液體積增大至(10～20)mL,產(chǎn)生的鍶洗脫液使用7.3.1方法計(jì)算鍶的化學(xué)回收率。使用氨水(5.9)調(diào)節(jié)7.2.6收集的鍶洗脫液pH約為7,加入5mL飽和碳酸銨(5.17),加熱攪拌，冷卻至室溫。轉(zhuǎn)移到鋪有已稱重的定量濾紙的可拆卸式漏斗中，抽吸過濾，依次用去離子水和無水乙醇將7.2.5產(chǎn)生的釔洗脫液蒸至近干。添加少量硝酸溶液(5.14),再滴加數(shù)滴過氧化氫(5.6),消解溶水(5.9)調(diào)節(jié)溶液的pH值至1.5～2.0,沸水浴中加熱30min后放至冷卻。將沉淀過濾至濾紙上干炭化后置于900℃馬弗爐中灼燒30min,在干燥器中冷卻至室溫，稱至恒重，以Y?O?形式計(jì)算釔的4T/CIRA49—2023化學(xué)回收率。7.3.3其他回收率校正方法可采用原子吸收光譜法、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法和電感耦合等離子體質(zhì)譜法等方法校正鍶和釔的化學(xué)回收率。8探測效率8.1.1在50mL燒杯中稱取適量(總活度約20Bq)?Sr-90Y標(biāo)準(zhǔn)溶液(5.20),加入1mL鍶載體溶液(5.18.1)和1mL釔載體溶液(5.19.1),用加熱板加熱蒸至近干，使用10mL8mol/L硝酸溶液(5.14)溶解殘留物。8.1.2根據(jù)7.2部分分離純化鍶/釔。8.1.3收集含有釔的過柱液和淋洗液，采用7.3.2步驟校正釔的化學(xué)回收率。8.1.4分2次用4mL的去離子水洗脫鍶，作為鍶洗脫液(如果采用重量法校正化學(xué)回收率，可加大洗脫鍶步驟的水體積)。采用7.3.1步驟校正鍶的化學(xué)回收率。8.1.5用8mL0.05mol/L硝酸溶液(5.11)溶解沉淀，轉(zhuǎn)移至20mL液閃瓶內(nèi)。8.290Sr-90Y混合刻度源制備8.2.1取適量(總活度約20Bq)?0Sr-90Y標(biāo)準(zhǔn)溶液(5.20)至20mL液閃瓶，蒸發(fā)溶液至近干。8.2.2加入幾滴硝酸(5.10)溶解，蒸發(fā)溶液至近干。8.2.3加入8mL0.05mol/L硝酸溶液(5.11)和13mg碳酸鍶(5.1)搖勻，溶解。8.389Sr刻度源制備8.3.1取適量(約50Bq)?9Sr標(biāo)準(zhǔn)溶液(5.21)至20mL液閃瓶內(nèi)。8.3.2加入1mL鍶載體溶液(5.18.1),搖勻。8.3.3使用加熱板加熱蒸發(fā)溶液至近干。8.3.4加入幾滴硝酸溶液(5.10)溶解殘留物，然后使用加熱板加熱蒸發(fā)溶液至近干。8.3.5加入8mL0.05m/L硝酸溶液(5.11)和13mg碳酸鍶(5.1)搖勻，溶解。8.489Sr,90Sr和90Y的切倫科夫計(jì)數(shù)和液閃計(jì)數(shù)效率由于液體閃爍計(jì)數(shù)器性能不同，所以在進(jìn)行效率校正和測量時(shí)，需根據(jù)儀器的具體性能選取合適的測量窗口。在切倫科夫計(jì)數(shù)模式下對(duì)源計(jì)數(shù)后，將源與12mL閃爍液(5.8)混合，然后在液體閃爍計(jì)數(shù)模式下測量樣品，測量時(shí)間100min。分別計(jì)算89Sr,90Sr和90Y在切倫科夫計(jì)數(shù)和液閃計(jì)數(shù)模式下的計(jì)數(shù)效率。89Sr、90Sr、90Y的液閃探測效率和89Sr、90Y的切倫科夫探測效率計(jì)算見公式(1):式中：E——探測效率；N————樣品在測量道值范圍內(nèi)的凈計(jì)數(shù)，單位為計(jì)數(shù)每秒(s-1);A。加入的放射性標(biāo)準(zhǔn)溶液活度，單位為貝克(Bg):5T/CIRA49—2023e-λ(ta-tb)放射性核素衰變校正因子，ta是開始測量時(shí)刻，單位為小時(shí)(h);tb是開始衰變時(shí)刻，單位為小時(shí)(h);89Sr的開始衰變時(shí)刻為開始過柱時(shí)間，90Sr開始衰變時(shí)刻為最后淋洗90Y的時(shí)間(7.2.5),90Y的開始衰變時(shí)刻為第一次淋洗90Y的時(shí)間(7.2.4);λ=0.693/T,T是放射性核素的半衰期，單位為小時(shí)(h)。90Sr的切倫科夫探測效率計(jì)算見公式(2):eSr?0=εcεY?0…………(2)式中：Sr在切倫科夫測量模式時(shí)的探測效率；E?！獦悠返目偳袀惪品蛱綔y效率；εY9090Y在切倫科夫測量模式時(shí)的探測效率。9.1分別設(shè)定切倫科夫計(jì)數(shù)測量和液閃計(jì)數(shù)測量的窗口。9.2在切倫科夫計(jì)數(shù)模式下測量樣品溶液計(jì)數(shù)。(若已知不存在?9Sr,可忽略本步驟)。9.3向切倫科夫計(jì)數(shù)測量后的溶液(9.2)中加入12mL閃爍液(5.8),混勻。在液閃計(jì)數(shù)模式下測量樣品計(jì)數(shù)。為了減小測量誤差，在切倫科夫計(jì)數(shù)測量后盡快完成本步驟。10.1樣品中90Sr的含量計(jì)算樣品中90Sr活度濃度按照公式(3)和公式(4)進(jìn)行計(jì)算： (3) (4)式中：aSr90——海水中90Sr的活度濃度，單位為貝克每升(Bq/L);ASr?0———切倫科夫測量模式時(shí)的90Sr活度，單位為貝克(Bq);f?90Y從鍶釔分離到切倫科夫模式測量時(shí)的校正因子，f?=1—e-Ay?o(?-to)。to為鍶、釔分離的時(shí)刻，單位為小時(shí)(h);t?為切倫科夫測量模式的測量時(shí)刻，單位為小時(shí)(h);λy?o=0.693/Ty?0,Ty?0為90Y的半衰期，單位為小時(shí)(h);f?———90Y從鍶釔分離到液閃模式測量時(shí)的校正因子，f?=1-e-λY?0(1?-to)。to為鍶、釔分離的時(shí)刻，單位為小時(shí)(h);t?為液閃測量模式的測量時(shí)刻，單位為小時(shí)(h);λygo=0.693/Tyg?,Ty?0為90Y的半衰期，單位為小時(shí)(h);f?———89Sr從切倫科夫模式測量時(shí)到液閃模式測量時(shí)的衰變校正因子，f?=e-AS89(t2-1)。e-As?o(r?-t)—-—90Sr的衰變校正因子。t是參考時(shí)刻，單位為小時(shí)(h);t?是切倫科夫測量模式的測量時(shí)刻，單位為小時(shí)(h);λs-90=0.693/Ts-90,Ts-90為90Sr的半衰期，單位為小時(shí)(h):Ni————切倫科夫測量模式下的凈計(jì)數(shù)率，單位為計(jì)數(shù)每秒(s-1);Ni?————液閃測量模式下的凈計(jì)數(shù)率，單位為計(jì)數(shù)每秒(s-1);6T/CIRA49—2023