CN115728806A - 一种水中锶-89的分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于放射化学技术领域，具体涉及一种水中锶‑89的分析方法。包括如下步骤：步骤1：锶的富集；步骤2：锶的分离纯化；步骤3：钇‑90分离；步骤4：测量及计算。本发明的有益效果在于：样品处理过程采用沉淀法富集与锶特异性树脂离子交换相结合的手段，可以处理大量水样样品，并一次性去除所有杂质成分，避免反复多次清洗去除各种干扰离子。用液体闪烁计数器测量锶‑89、锶‑90的放射性含量，比现有方法GB14883.3‑2016中的低本底β测量仪更灵敏，检出限大大的降低。
Description
技术领域
本发明属于放射化学技术领域，具体涉及一种水中锶-89的分析方法。
背景技术
锶-89是环境保护部辐射环境监测技术中心新编制的《核电厂流出物放射性监测技术规范》中要求须测量的核素。目前我国尚未建立核电厂流出物中锶-89的标准分析方法，仅《GB14883.3-2016食品中放射性物质锶-89和锶-90的测定方法》中有锶-89的测定方法。
GB14883.3-2016方法分离技术有三种：
(1)二-(2-乙基己基)磷酸萃取法：用二-(2-乙基己基)磷酸(简称HDEHP)萃取分离钇和其他稀土杂质。水相14d后用HDEHP再萃取生成的钇-90,以6mol/L硝酸反萃取钇后进行草酸钇沉淀。
(2)离子交换法：利用乙二胺四乙酸和柠檬酸钙与钙、锶、钡络合能力的差别，在阳离子交换树脂柱上相互分离，在含锶的乙二胺四乙酸流出液中，用铜置换法使锶以碳酸盐的形式沉淀，再经氢氧化铁去污后放置14d。
(3)发烟硝酸法：用硝酸洗涤，草酸、铬酸钡纯化分离锶，再经氢氧化铁去污后放置14d。
GB14883.3-2016采用正比β计数器测量钇-90的放射性,从而计算锶-90的放射性浓度。
因样品介质及放射性含量的差异，GB14883.3-2016的方法用于食品灰样品的处理，检出限为0.016Bq/g灰，样品处理过程不适用于水样的处理，且用于核电厂流出物测量不能满足《核电厂流出物放射性监测技术规范》中探测下限0.1Bq/L的要求。
GB14883.3-2016方法主要缺点：用于灰样处理，不适用于水样样品处理；方法检出限较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种水中锶-89的分析方法，能够满足《核电厂流出物放射性监测技术规范》中探测下限的要求。
本发明的技术方案如下：一种水中锶-89的分析方法，包括如下步骤：
步骤1：锶的富集；
步骤2：锶的分离纯化；
步骤3：钇-90分离；
步骤4：测量及计算。
所述的步骤1为将试样用硝酸溶液调节至pH值小于2，加入锶载体和钡载体，加热试样至沸点，加入酚酞指示剂，用氢氧化钠溶液调节试样变为粉红色，加入碳酸钠溶液，搅拌反应15分钟冷却让沉淀物沉积，离心收集沉淀并用8M硝酸溶液溶解锶的沉淀物，得到锶的富集液。
所述的步骤2为用除盐水过柱清洗树脂，然后用6～8M硝酸过柱进行预平衡，将锶富集液过柱，用6～8M硝酸淋洗树脂柱，然后用2～3M硝酸-0.03～0.05M草酸混合溶液过柱以除去Pu,Zr,Ce等四价放射性核素，再用6～8M硝酸过柱洗脱残余的草酸，用0.03～0.05M硝酸洗脱锶柱吸附的锶，收集得到锶纯化液，将锶纯化液定容，用于测量总锶以及钇-90内生长。
所述的步骤3为用除盐水过柱清洗树脂，然后用6～8M硝酸过柱进行预平衡。将内生长7天后的锶纯化液加入钇载体后过柱，用6～8M硝酸过柱洗脱锶-90内生长产生的钇-90，收集得到内生长钇-90洗脱液，将钇-90洗脱液定容，用于测量钇-90。
所述的步骤4为通过锶-90与钇-90标准物质刻度获得液闪谱仪对锶-90与钇-90的探测效率和淬灭校正曲线，取定容后的锶纯化液以及钇-90洗脱液分别用液闪谱仪测量总锶及钇-90放射性活度，计算得到锶-89的放射性活度，计算公式如下：
总放射性锶活度浓度计算：
其中，Ra为样品的β总计数率(cpm)，Rb为本底的β计数率(cpm)，ESr-90为最终锶-90的探测效率，EY-90为最终钇-90的探测效率，λY-90为钇-90的衰变常数，3.008×10-6s-1；t1为锶/钇分离的日期和时间，t2为计数中点的日期和时间，Y为锶的化学回收率，V为样品体积(L)，DF为样品从其参考日期到总锶计数的中点衰变的修正因子；
其中，λSr-90为锶-90的衰变常数，7.642×10-10s-1；t0为样品参考日期和时间，t1为锶/钇分离的日期和时间；
根据钇-90的内生长计算锶-90的活度浓度：
其中，Sy为钇的计数率，cpm；By为钇的背景计数率，cpm；Ey为钇-90的计数效率，V为样品体积，L；Yy为钇的回收率，Iy为钇的内生长因子1-exp((-ln2/2.6708)*(T2-T1))；Dy为钇-90的衰变修正＝exp((-ln2/2.6708)*(T4-T2))；T1为钇内生长开始时间，T2为钇内生长结束时间，T4为钇样品测量的中间点；
根据总锶的活度浓度式(1)及锶-90的活度浓度式(2)计算锶-89的活度浓度：
ACSr-89＝ACTatal Sr-ACSr-90
取锶纯化液以及钇-90洗脱液分别与HisafeⅢ闪烁液以8:12混合于低钾玻璃瓶中，使用液闪谱仪测量总锶及钇-90放射性活度，纯化液与HisafeⅢ闪烁液以8:12混合于低钾玻璃瓶中，使用液闪计数器测量，通过设置不同的感兴趣区计算试样中锶-90和钇-90的感兴趣区域的净计数率。
本发明的有益效果在于：样品处理过程采用沉淀法富集与锶特异性树脂离子交换相结合的手段，可以处理大量水样样品，并一次性去除所有杂质成分，避免反复多次清洗去除各种干扰离子。用液体闪烁计数器测量锶-89、锶-90的放射性含量，比现有方法GB14883.3-2016中的低本底β测量仪更灵敏，检出限大大的降低。
附图说明
图1为本发明所提供的一种水中锶-89的分析方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
核电厂反应堆中铀-235裂变产生锶-90、锶-89和一些短寿命锶的同位素，特别是锶-90和锶-89对环境的影响大，其中锶-90裂变产率可达5.8％。锶-90的半衰期28.6年，锶-90衰变后生成钇-90，最大β能量为0.546MeV。钇-90半衰期为64.1小时，可以继续β衰变生成稳定的锆-90。在放置较长时间的样品中，锶-90一般已经跟钇-90达到平衡状态，此时锶-90与钇-90活度也相当，这一平衡状态源自母体核素的半衰期远远大于子体的半衰期。锶-89的半衰期50.5天，锶-89也是纯β放射性核素，其最大能量约为1.492MeV，最后衰变成稳定的核素钇-90。
本发明提供的一种水中锶-89的分析方法，向核电厂流出物试样中加入锶载体平衡后用碳酸锶/碳酸钡共沉淀法浓缩样品，加热及离心实现锶从水体中的快速富集，富集后的沉淀经硝酸溶解，用对锶具有选择性的锶特异性树脂离子交换分离得到锶的同位素纯化液，使用液闪计数器测量纯化液得到总锶放射性；剩余纯化液7天后用锶特异性树脂离子交换分离锶-90内生长产生的钇-90，再用液闪计数器测量钇-90放射性，通过计算得到锶-89的放射性含量。
一种水中锶-89的分析方法，包括如下步骤：
步骤1：锶的富集
制作锶载体，硝酸锶(Sr(NO3)2)与硝酸溶液混合，含一定量锶元素，加入的非放射性核素锶不会对最终测量结果产生影响。制作钡载体，硝酸钡与硝酸溶液混合。制作钇载体，硝酸钇与硝酸溶液混合。
用硝酸溶液调节试样pH值小于2，加入锶载体和钡载体。加热试样至接近沸点，加入酚酞指示剂，用氢氧化钠溶液调节试样变为粉红色，加入足够量的碳酸钠溶液，搅拌反应15分钟冷却让沉淀物沉积，离心收集沉淀并用8M硝酸溶液溶解锶的沉淀物，得到锶的富集液。
步骤2：锶的分离纯化
用除盐水过柱清洗树脂，然后用6～8M硝酸过柱进行预平衡。将锶富集液过柱，用6～8M硝酸淋洗树脂柱，然后用2～3M硝酸-0.03～0.05M草酸混合溶液过柱以除去Pu,Zr,Ce等四价放射性核素，再用6～8M硝酸过柱洗脱残余的草酸(记录洗脱结束的时间和日期为t1，即“锶分离时间”和“钇生长开始时间”)。用0.03～0.05M硝酸洗脱锶柱吸附的锶，收集得到锶纯化液，将锶纯化液定容，用于测量总锶以及钇-90内生长。
步骤3：钇-90分离
用除盐水过柱清洗树脂，然后用6～8M硝酸过柱进行预平衡。将内生长7天后的锶纯化液加入钇载体后过柱，用6～8M硝酸过柱洗脱锶-90内生长产生的钇-90(记录洗脱结束的时间和日期为t2，即“钇生长的停止时间”)，收集得到内生长钇-90洗脱液，将钇-90洗脱液定容，用于测量钇-90。
步骤4：测量及计算
通过锶-90与钇-90标准物质刻度获得液闪谱仪对锶-90与钇-90的探测效率和淬灭校正曲线，取定容后的锶纯化液以及钇-90洗脱液分别用液闪谱仪测量总锶及钇-90放射性活度，计算得到锶-89的放射性活度，计算公式如下：
总放射性锶活度浓度计算：
其中，Ra为样品的β总计数率(cpm)，Rb为本底的β计数率(cpm)，ESr-90为最终锶-90的探测效率，EY-90为最终钇-90的探测效率，λY-90为钇-90的衰变常数，3.008×10-6s-1；t1为锶/钇分离的日期和时间，t2为计数中点的日期和时间，Y为锶的化学回收率，V为样品体积(L)，DF为样品从其参考日期到总锶计数的中点衰变的修正因子；
其中，λSr-90为锶-90的衰变常数，7.642×10-10s-1；t0为样品参考日期和时间，t1为锶/钇分离的日期和时间。
根据钇-90的内生长计算锶-90的活度浓度：
其中，Sy为钇的计数率，cpm；By为钇的背景计数率，cpm；Ey为钇-90的计数效率，V为样品体积，L；Yy为钇的回收率，Iy为钇的内生长因子
＝1-exp((-ln2/2.6708)*(T2-T1))；Dy为钇-90的衰变修正＝exp((-ln2/2.6708)*(T4-T2))；T1为钇内生长开始时间，T2为钇内生长结束时间，T4为钇样品测量的中间点。
根据总锶的活度浓度式(1)及锶-90的活度浓度式(2)计算锶-89的活度浓度：
ACSr-89＝ACTatal Sr-ACSr-90
取锶纯化液以及钇-90洗脱液分别与HisafeⅢ闪烁液以8:12混合于低钾玻璃瓶中，使用液闪谱仪测量总锶及钇-90放射性活度，纯化液与HisafeⅢ闪烁液以8:12混合于低钾玻璃瓶中，使用液闪计数器测量，通过设置不同的感兴趣区计算试样中锶-90和钇-90的感兴趣区域的净计数率。
Claims (7)
1.一种水中锶-89的分析方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：锶的富集；
步骤2：锶的分离纯化；
步骤3：钇-90分离；
步骤4：测量及计算。
2.如权利要求1所述的一种水中锶-89的分析方法，其特征在于：所述的步骤1为将试样用硝酸溶液调节至pH值小于2，加入锶载体和钡载体，加热试样至沸点，加入酚酞指示剂，用氢氧化钠溶液调节试样变为粉红色，加入碳酸钠溶液，搅拌反应15分钟冷却让沉淀物沉积，离心收集沉淀并用8M硝酸溶液溶解锶的沉淀物，得到锶的富集液。
3.如权利要求1所述的一种水中锶-89的分析方法，其特征在于：所述的步骤2为用除盐水过柱清洗树脂，然后用6～8M硝酸过柱进行预平衡，将锶富集液过柱，用6～8M硝酸淋洗树脂柱，然后用2～3M硝酸-0.03～0.05M草酸混合溶液过柱以除去Pu,Zr,Ce等四价放射性核素，再用6～8M硝酸过柱洗脱残余的草酸，用0.03～0.05M硝酸洗脱锶柱吸附的锶，收集得到锶纯化液，将锶纯化液定容，用于测量总锶以及钇-90内生长。
4.如权利要求1所述的一种水中锶-89的分析方法，其特征在于：所述的步骤3为用除盐水过柱清洗树脂，然后用6～8M硝酸过柱进行预平衡，将内生长7天后的锶纯化液加入钇载体后过柱，用6～8M硝酸过柱洗脱锶-90内生长产生的钇-90，收集得到内生长钇-90洗脱液，将钇-90洗脱液定容，用于测量钇-90。
5.如权利要求1所述的一种水中锶-89的分析方法，其特征在于：所述的步骤4为通过锶-90与钇-90标准物质刻度获得液闪谱仪对锶-90与钇-90的探测效率和淬灭校正曲线，取定容后的锶纯化液以及钇-90洗脱液分别用液闪谱仪测量总锶及钇-90放射性活度，计算得到锶-89的放射性活度，计算公式如下：
总放射性锶活度浓度计算：
其中，Ra为样品的β总计数率(cpm)，Rb为本底的β计数率(cpm)，ESr-90为最终锶-90的探测效率，EY-90为最终钇-90的探测效率，λY-90为钇-90的衰变常数，3.008×10-6s-1；t1为锶/钇分离的日期和时间，t2为计数中点的日期和时间，Y为锶的化学回收率，V为样品体积，DF为样品从其参考日期到总锶计数的中点衰变的修正因子；
其中，λSr-90为锶-90的衰变常数，7.642×10-10s-1；t0为样品参考日期和时间，t1为锶/钇分离的日期和时间。
6.如权利要求5所述的一种水中锶-89的分析方法，其特征在于，所述的步骤4包括如下：
根据钇-90的内生长计算锶-90的活度浓度：
其中，Sy为钇的计数率，cpm；By为钇的背景计数率，cpm；Ey为钇-90的计数效率，V为样品体积，L；Yy为钇的回收率，Iy为钇的内生长因子1-exp((-ln2/2.6708)*(T2-T1))；Dy为钇-90的衰变修正＝exp((-ln2/2.6708)*(T4-T2))；T1为钇内生长开始时间，T2为钇内生长结束时间，T4为钇样品测量的中间点；
根据总锶的活度浓度式(1)及锶-90的活度浓度式(2)计算锶-89的活度浓度：
ACSr-89＝ACTatal Sr-ACSr-90。
7.如权利要求6所述的一种水中锶-89的分析方法，其特征在于，所述的步骤4包括如下：取锶纯化液以及钇-90洗脱液分别与Hisafe III闪烁液以8∶12混合于低钾玻璃瓶中，使用液闪谱仪测量总锶及钇-90放射性活度，纯化液与Hisafe III闪烁液以8∶12混合于低钾玻璃瓶中，使用液闪计数器测量，通过设置不同的感兴趣区计算试样中锶-90和钇-90的感兴趣区域的净计数率。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116262627A (zh) * | 2023-03-21 | 2023-06-16 | 兰州大学 | 一种从废液中分离90Sr得到90Y的方法及系统 |
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2022
- 2022-11-08 CN CN202211389216.2A patent/CN115728806A/zh active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116262627A (zh) * | 2023-03-21 | 2023-06-16 | 兰州大学 | 一种从废液中分离90Sr得到90Y的方法及系统 |
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