FI117771B - Menetelmä näytteissä olevien radionuklidien tunnistamiseksi käyttäen nestetuikelaskuria - Google Patents

Description

117771

MENETELMÄ NÄYTTEISSÄ OLEVIEN RADIONUKLIDIEN TUNNISTAMISEKSI KÄYTTÄEN NESTETUIKELASKURIA

Keksintö koskee radioekologisen tarkkailun toimialuetta ja sitä voidaan käyttää ympäristön eri 5 aineosissa olevien radionuklidien pitoisuuden mittaa miseen mittaustulosten laite-ohjelmistoyhdistelmässä käsittelyn aikana, mikä mahdollistaa käsitellä suurten radioekologisten tietomassojen käsittelyn. Lisäksi keksintöä voidaan käyttää radioekologisen informaation 10 keräämiseen, tallentamiseen, uudistamiseen ja siirtä miseen myöhemmin tapahtuvan matemaattisen käsittelyn ohella käyttäen tulosten tietokonenäyttöä elektronisen kartografian pohjalta. Konkreettisemmin vaadittua menetelmää voidaan käyttää valmistelluissa nestemäisissä 15 näytteissä olevien beta/alfasäteilevien radionuklidien, kuten H-3, C-14, Co-60, Ni-63, Sr-90, Cs-137, U- 236, Pu-239, Am-241 ja muiden radionuklidien aktiivi suuden määrittämiseen käsittelemällä laitespektrejä käyttäen nestetuikelaskuria.

20 Menetelmä näytteiden, jotka sisältävät useita radionuklideja, aktiivisuuden mittaamiseksi käyttäen % * * · nestetuikelaskuria on tunnettu (katso patentti U.S.

• · · 4 918 310, IPC G 01 T 1/204). Oletettuja N radionukli- * ♦ · .

* dia varten valitaan vähintään N+l pulssikorkeusanaly- 25 saattorin ikkunaa ja lasketaan kussakin ikkunassa ole- • · *···* vien pulssien lukumäärä. Senjälkeen oletetulle sammu- ♦ · · . · tustasolle valitaan aikaisemmin saadut erillisten radionuklidien rekisteröintitehot kutakin ikkunaa varten t>*:· ja tehdään N+l yhtälöä, joista määritetään erillisten h 30 radionuklidien aktiivisuuksien todelliset arvot pie- • · · nimmän neliösumman menetelmällä. Senjälkeen valitaan • » . toinen sammutustaso ja sille lasketaan aktiivisuuden arvot. Tämä jakso toistetaan, kunnes saavutetaan näi- ; *.· den aktiivisuuksien summan minimipoikkeama mitatusta ;*·.· 35 aktiivisuudesta.

• · ’ 2 117771

Tunnetaan menetelmä, jossa analysoitavan näytteen spektri mitataan monikanavaisen amplitu-dianalysaattorin avulla, joka on kytketty analogidigi-taalimuuntimeen. Sen sammutustaso määritetään, eril-5 listen radionuklidien normalisoidut spektrit lasketaan tälle sammutustasolle ja pienimmän neliösumman menetelmää käyttäen määritetään, millä kertoimilla erillisten näytteiden spektrit pitäisi kertoa, jotta saadaan summaspektri, joka on lähinnä analysoitavaa 10 spektriä, jossa menetelmässä edellä mainitut kertoimet ovat suhteessa näytteessä olevien radionuklidien todelliseen pitoisuuteen (patentti U.S. 5 134 294, IPC G 01 T 1/204) .

Menetelmä, joka lähinnä vastaa vaadittua me-15 netelmää teknisen sisällön ja saavutetun hyödyn suh teen, on menetelmä radionuklidien tunnistamiseksi nes-tetuikenäytteestä (katso PCT-hakemus 91/10922, IPC G 01 T 1/204), jossa mitataan analysoitavan näytteen spektri, jonka jälkeen vastaavalle sammutustasolle il, 20 määritetään erillisten radionuklidien perusspektrien kirjastosta erillisten radionuklidien normalisoidut * * ΓΙ mallispektrit eri sammutustasoille interpolointi- ja

* I I

ekstrapolointimenetelmällä. Sen jälkeen käytetään pie- • * * *· nimmän neliösumman menetelmää näytteen P spektrin ja * * 25 erillisten radionuklidien Mij mallispektrien, jotka on *·♦ kerrottu erillisten radionuklidien aktiivisuuden mää- * · * rittävillä kertoimilla Cj, summaspektrin välisen eron minimoimiseksi. Minimoitava lauseke on seuraava: • J* F = Σ(Ρί - Ecj Mij)2 = min, (1) ♦ ··· .··*. 30 i j jossa i on analysaattorin kanavan numero, j on ra-*·*’* dionuklidin indeksi.

"“Ϊ Kuitenkaan tunnettu menetelmä ei mahdollista ·* · radionuklidien tunnistamista, joilla on matala aktii- • · * II 35 visuus, jos näytteessä on mukana on radionuklideja, t » » • joiden aktiivisuus korkea. Tämä johtuu siitä seikasta, että Pj,:n arvon staattisen luonteen vuoksi kunkin sum- : 117771 3 massa (1) olevan yhteenlaskettavan poikkeaman neliön arvojen staattinen hajonta on noin ~ Pj.. Näin ollen minimoinnin aikana vain yhteenlaskettava, jolla on suuri Piin analysaattorilukeman arvo, vaikuttaa minimoita-5 vaan lausekkeeseen F, kun taas yhteenlaskettava, jolla on pieni Piin arvo, "absorboituu" edellä mainitun hajonnan vuoksi. Tämä johtaa siihen, että radionuklidien tunnistaminen suoritetaan lähes ainoastaan spektrin "huippujen" mukaan ottamatta huomioon lisäinformaatio-10 ta, jonka voivat antaa heikosti aktiiviset osat.

Lisäksi tunnetut menetelmät eivät mahdollista alfa-aktiivisten radionuklidien tunnistamista neste-tuikelaskurilla. Tämä johtuu siitä seikasta, että erilaisten radionuklidien alfaspektreillä on nestetuike-15 laskimella mitattuna spektrejä, jotka ovat muodoltaan hyvin tiiviitä ja peittävät lähes kokonaan toisensa.

Näytteen, joka sisältää useita alfa-aktiivisia nukli-deja, spektri eroaa muodoltaan tuskin lainkaan eril- i lisen radionuklidin spektristä, jonka valossa olemassa 20 olevat menetelmät eivät kykene erottamaan erilaisten alfasäteilijoiden osavaikutuksia. Tämä johtaa siihen, • · *···* että olemassa olevia menetelmiä käytetään vain alfa- *.1.* aktiivisten radionuklidien mukanaolon tarkkailuun mää- * · *.‘·· rittämättä radioisotooppikokoonpanoa.

25 Keksinnön tarkoituksena on luoda menetelmä :***; näytteissä olevien radionuklidien tunnistamiseksi, jo- * · · j1‘; ka varmistaa nestetuikeanalyysin herkkyyden paranemi- • * * sen radionuklideille, joiden aktiivisuus on matala, joissa näytteissä on radionuklidej a, joiden aktiivi-30 suus on korkea.

• * • · *;· Lisäksi keksinnön tarkoituksena on luoda me- *!*" netelmä näytteissä olevien radionuklidien tunnistami- *:*·; seksi, joka varmistaa mittauksen luotettavuuden lisä- . yksen ja mahdollisuuden alfasäteilevien radionuklidien ‘ * 35 nestetuikeanalyysin suorittamiseksi tapauksessa, jossa

* « I

*· näytteissä on häiritseviä radionuklidej a.

« 117771

Esitetty tekninen tulos saavutetaan eräässä menetelmässä näytteissä olevien radionuklidien tunnistamiseksi nestetuikelaskuria käyttäen, menetelmään kuuluessa ympäristönäytteen tai teknologisen näytteen 5 valitseminen, näytteen valmistelu nestetuikelaskurilla mittausta varten, näytteen spektrin mittaaminen ja tallentaminen, näytteestä mitatun spektrin ryhmittele-minen, mallispektrin luominen radionuklidien perus-spektrien kirjaston perusteella ja näytteessä olevien 10 radionuklidien pitoisuuden määrittäminen minimoimalla mallispektrin poikkeama näytteestä mitatusta spektristä, sillä, että keksinnön mukaan radionuklidien pitoisuuden määritys suoritetaan minimoimalla mallispektrin poikkeama näytteestä mitatusta spektristä lausekkeen 15 Pi-Mi Σ (------------)2 min i min(Pi,Mi)+5 mukaan, jossa Pi on näytteestä mitattu spektri, 5 on vakio, jonka arvosta riippuu minimointipro-20 sessin stabiilius (6>0), ... Mi = ZcjMij on mallispektri, • · • · • » · i on ryhmän numero * j on radionuklidin indeksi *”*: 25 Mij ovat erillisten radionuklidien normalisoituja spektrejä perusspektrien kirjastosta, * · · ;***. Cj tarkoittaa radionuklidien perusspektrien suh- * * * teellisiä osavaikutuksia mallispektriin, muuttamalla näiden osavaikutusten Cj arvoja, jonka ‘.'*1 3 0 jälkeen saadut radionuklidien perusspektrien suhteel- • * *;* ; listen osavaikutusten Cj arvot lasketaan uudelleen • > näytteessä olevien radionuklidien absoluuttisten ak- ; *:··; tiivisuuksien (Aj) arvoiksi yhtälön: : Aj - Cj*P/Ej ’ * 35 mukaan, jossa P =ΣΡί on näytteen integraalilaskelma, • * * • · · • · 1

Ej on rekisteröintiteho isotoopille j.

5 117771

Jossa menetelmässä, kun näytteestä mitattu spektri on ryhmitelty, ryhmien N raja-arvot määritetään edullisesti jaksollisen suhteen:

Ni+1 = Ni + [ (i + 1) /m] 5 mukaan, jossa i = 1,2,...,n, n on ryhmien määrä, ; m on kokonaisluku, joka riippuu nestetuikelaskurin amplitudianalysaattorin kanavien lukumäärästä ja tarvittavasta ryhmien määrästä, 10 [ ] on merkki lausekkeen kokonaislukuosalle.

Jossa menetelmässä on edullista, että malli-spektrin poikkeaman minimointi näytteestä mitatusta spektristä suoritetaan useissa vaiheissa. Jossa menetelmässä ensimmäisessä vaiheessa valitaan δ:η arvo, 15 joka ei ole pienempi kuin maksimi (Pi,Mi) millekään i:lle, ja radionuklidien perusspektrin suhteellisten osavaikutusten nolla-arvot mallispektrille (Cj) . Muuttamalla Cj:n arvoa löydetään minimi ja kussakin seu-raavassa vaiheessa 6 pienennetään toistaen minimointi-20 prosessi, jossa edeltävässä vaiheessa saadut laskennan

tulokset ovat osavaikutusten Cj lähtömerkitykset kul-*·· J

lekin seuraavalle minimointivaiheelle.

* t

Lisäksi on edullista, että näytteessä olevien : radionuklidien pitoisuuden määritys käyttämällä vai- • · ·;··· 25 heittaista mallispektrin poikkeaman minimointia näyt- .*··. teestä mitatusta spektristä lopetetaan, kun minimoin- »Il ,···, tiprosessista tulee epästabiili, s.o. kun pienet muu- • · tokset mallispektrissä olevien radionuklidien perus- . spektrien suhteellisten osavaikutusten Cj merkityksis- ··» ··· 3 0 sä johtavat olennaiseen muutokseen minimoitavassa lau- * * '···* sekkeessa.

* 1 ·:··· On myös edullista, että kiinteän näytteen ky- seessä ollessa, kun sitä valmistellaan nestetuikelas- • * • kimella mittausta varten, suoritetaan luminesenssi- ja * · ' ^ * · · *· " 35 sammutusvaikutusten vähentämiseksi näytteen lämpökä- • · *· *: sittely, suoritetaan happohajottaminen konsentroidun typpihapon ja vetyperoksidin avulla, konsentroidaan 6 117771 näyte haihduttamalla kosteiden suolojen tilaan, muutetaan kostea jäännös kloorivetyliuokseksi lisäämällä kuumaa suolahappoliuosta ja konsentroidaan haihduttamalla lisäten toistuvasti, vähintään kaksi kertaa, 5 tislattua vettä, sitten huoneenlämpötilaan jäähdytyk sen jälkeen lisätään saatuun konsentroituun liuokseen konsentroitua ortofosforihappoa, konsentroidaan se haihduttamalla lisäten toistuvasti, vähintään kaksi kertaa, konsentroitua vetyperoksidia ja kuumaa tislat-10 tua vettä värittömän viskoosin liuoksen muodostumaan, joka on kiinteän näytteen pääkomponenttien kationien pyrofosfaattikompleksien seos, jäähdytetään liuos huoneenlämpötilaan, lisätään siihen kaksiarvoisen lyijy-kloridin kyllästettyä liuosta ja siirretään tui-15 kesekoitukseen lisäten emulgaattoria ja sekoitetaan seos läpikotaisin saaden spektrometristä analyysiä varten valmisteltu laskettava näyte. *j

Keksintöä selostetaan sen sovellutusesimerk- l! kj kien avulla, joita on valaistu piirustusten avulla, 20 joissa on esitetty seuraavaa: kuva 1 esittää lohkokaaviota menetelmän toteutuk- ··♦ • ♦ *···* sesta näytteissä olevien alfaradionuklidien tunnista- • · :.V miseksi käyttäen nestetuikelaskuria; • · *.*·· kuva 2 esittää joidenkin radionuklidien spektrejä ·:1: 25 eri asteikoilla; :***; kuva 3 esittää katkelmaa perusspektrien kirjastos- • · ♦ .

ta; * · ' • ♦ · kuva 4 esittää tulokset erään koenäytteen käsitte-lystä perusmenetelmän ja ehdotetun menetelmän mukaan; * “I* 30 kuva 5 esittää erään alfa- ja betasäteilevien ra- * i *,··* dionuklidien seosta sisältävän näytteen spektriä; *!1: kuva 6 esittää erään alfasäteilevien radionuklidi- ·:··· en seosta sisältävän näytteen spektriä; . kuva 7 esittää erään esimerkin radionuklidikokoon- • * ♦ • * ·

Il 35 panon määrittämiseksi näytteestä, joka sisältää alfa- • · * *' ja betasäteilevien isotooppien seosta.

7 117771

Menetelmä suoritetaan seuraavalla tavalla kuvassa 1 esitetyn lohkokaavion mukaisesti.

I. Näytteiden valmistaminen mittausta varten 5 Nestetuikelaskentaan perustuva spektrometri- nen analyysi voidaan suorittaa kaikille näytteille (ympäristö- ja teknologisille) niiden yhtenäisen valmistelun jälkeen. Yleensä nämä ovat vesipitoisia näytteitä, kiinteitä näytteitä (maa, maaperä, jäte ja niin 10 edelleen), kasvinäytteitä (puu ja ruoho) ja ilmanäyt-teitä. Teknologisten näytteiden ja ympäristönäytteiden valinta suoritetaan standardimenetelmien mukaan.

Vesipitoisten näytteiden valmistaminen 15 Näytteessä olevan radionuklidin oletetun vo- lymetrisen aktiivisuuden ollessa suurempi kuin 102 Bq /1 näytettä ei konsentroida, vaan se analysoidaan suo- : raan. Tämän suorittamiseksi valitaan alikvootit, joi- !

den tilavuus ei ole suurempi kuin 10 ml, kustakin kol-20 mesta rinnakkaisnäytteestä, tarkistetaan liuoksen pH

ja saatetaan se tarvittaessa neutraaliin arvoon (kon- • · · sentroidulla suolahapolla tai konsentroidulla ammonia- • · .*. : kiila) , senjälkeen neutraalit liuokset laitetaan pui- loihin nestetuikelaskentaa varten pullojen ollessa • · #... 2 5 alustavasti täytetty 10 ml :11a tuikesekoitusta. Kunkin • · *1* pullon sisältö sekoitetaan homogeenisen liuoksen tuot- • · *··** tamiseksi, pulloja pidetään pimeässä vähintään 12 tun tia (mahdollisten kemiallisten luminesenssi- ja fo- ..!·* toluminesenssiprosessien sammuttamiseksi) ja mitataan.

• · ♦ 30 Samanaikaisesti analysoitavan näytteen kanssa valmis-tetaan vastaavasti taustanäyte, johon on laitettu sama tilavuus ioninpoistettua vettä kuin valmistetun näyt- • · . teen tilavuus, mutta ei enempää kuin 10 ml.

Näytteet, joiden volymetrinen aktiivisuus on ί/.ί 35 matala (<10 Bq/1), konsentroidaan ennen analyysiä haihduttamalla tilavuudesta 1-2 1. Joitakin radionu- 8 117771 klideista voidaan menettää näytteiden haihduttamalla konsentroinnin aikana, esimerkiksi C-14, S-35, jotka ovat vedessä liuenneiden kaasujen tai haihtuvien orgaanisten yhdisteiden muodossa. Senvuoksi niiden läs-5 näolo ja määrä pitäisi analysoida nestetuikeanalysaat-torilla mittaamalla 10 ml näytettä, jota ei ole konsentroitu.

Kiinteiden näytteiden valmistaminen 10 Kiinteiden näytteiden valmistaminen suorite taan käyttäen happohajottamista tai mikroaaltotekniikkaa .

Kiinteiden näytteiden valmistaminen happohajottamisel-15 la

Kiinteän näytteen ja sen seoksen nestetuike- aineen kanssa valmistuksen aikana nestetuikelaskennan avulla (LSC, liquid scintillation count) tapahtuvaa mittausta varten esiintyy häiritseviä prosesseja, ku- 20 ten sammuminen ja luminesenssi. Nämä prosessit ilmai- ·***· see valosähköisten multiplikaattorien (PEM, pho- * · · toelectric multipliers) rekisteröimien valopulssien • · · * * .·. ; lukumäärän aleneminen radionuklidispektrin amplitudin • · · muodossa tapahtuvan muutoksen kautta siirtämällä • · ... 25 spektriä samanaikaisesti matalaenergiselle alueelle.

• · ···’ Sen seurauksena radionuklidin oikean tunnistamisen to- » · · • · ’··.* dennäköisyys ja sen säteilyn rekisteröintiteho PEM: 11a pienenee huomattavasti.

..*·* Vaaditussa menetelmässä suoritetaan kiintei- i': 30 den näytteiden valmistelun aikana tarkoitukseen kehi- ##]e. tetty menetelmä laskentanäytteen valmistamiseksi, me- • » , netelmän varmistaessa näiden näytteiden radioaktiivi- *. suuden mittauksen luotettavuuden parannuksen laskenta- näytteen, joka on suunnattu spektrometriseen analyy- ·*·.· 35 siin, painon lisäyksen seurauksena.

• · 9 117771

Pienin jae (<0,5 mm) näytteestä otetaan analysoitavaksi .

Ennen näytteen hajottamista se lämpökäsitel-lään mahdollisesti mukana olevia orgaanisia epäpuhta-5 uksia vastaan, jotka voivat aiheuttaa valmistetun näytteen lisävärjäytymistä ja toimia optisen sammumisen syynä. Mahdollinen keesium- jodi-isotooppien menetys analysoidaan alustavasti lämpökäsittelemättömän näytteen gammaspektrometrian avulla. Lämpökäsittelyn 10 jälkeen näytteestä otetaan 3-5 g otos ja suoritetaan sen happohajottaminen käyttäen konsentroitua typpihappoa HN03 ja konsentroitua vetyperoksidia H202. Happouu-tos konsentroidaan haihduttamalla kosteiden suolojen tilaan.

15 Seuraavat vaiheet suoritetaan näytteen neste- tuikelaskentaa varten valmistelun aikana minimoimalla ei-toivotut kemialliset ja optiset sammumis- ja kerni- alliset luminesenssiprosessit. >'

Kemiallisen sammumisen asteen alentamiseksi 20 typpihappoliuos muunnetaan suolahappoliuokseksi lisäämällä kuumaa suolahappoliuosta ja konsentroimalla ·♦# haihdutuksen avulla minimitilavuuteen (2-3 ml) lisäten • · toistuvasti tislattua vettä, vähintään kaksi kertaa.

Yleensä riippuen näytteen kokoonpanosta ja siinä ole- ·;··· 25 vasta rautapitoisuudesta konsentroitu liuos on väril- ,***, tään voimakkaan keltainen tai punaruskea.

• · · .···, Liuoksen optisen sammumisen asteen alentami- ♦ · seksi sen sisältämät kloridit muutetaan pyrofosfaatti- . komplekseiksi, jotka kationien suurimmalle osalle - • · · 30 kiinteiden näytteiden, erityisesti maaperän, komponen- * *···’ teille, (A13 + , Ca2 + , Fe3 + , Mg2 + ) , ovat värittömiä ja ·:*·; joiden stabiilisuusvakio on korkea.

Tämän suorittamiseksi konsentroitu ortofosfo- * * .·, rihappo syötetään jäähdytettyyn suolahappoliuokseen • · * ** *· 35 samalla sekoittaen. Pyrofosforihapon (Η4Ρ207) tuottami- *. *: seksi reaktion: 10 117771 2H3P04 -» H4P2O7 + H20 mukaan suolahappoliuos lämmitetään lisätyn Η3Ρ04:η kanssa lämpötilaan > 200°C.

Lämmityksen ja haihduttamisen aikana suola-5 happo poistetaan, H3P04-liuos konsentroidaan asteittain ja tuotetaan pyrofosforihappoa, jonka kanssa metalli-kationit puolestaan reagoivat muodostaen stabiileja pyrofosfaattikomplekseja. Liuosta haihdutetaan viskoosin massan tuottamiseksi. Haihdutusprosessin aikana 10 lisätään pieniä annoksia (5-10 ml) kuumaa tislattua vettä ja 300-500 μΐ 30 % H202-pisaroita tämän massan kiehuvaan liuokseen 2-3 kertaa.

Tässä vaiheessa liuos menettää värinsä värittömien pyrofosfaattikompleksien muodostumisen seurauk-15 sena. Haihduttaminen suoritetaan tilavuuteen, joka ei ole pienempi kuin 1,5-2 ml, koska pienemmät tilavuudet johtavat jäähdytyksen aikana saadun viskoosin nesteen , lasittumiseen. Sen jälkeen liuos jäähdytetään noin 30°C lämpötilaan ja tarvittaessa (jos lasittuminen on , 20 alkanut) lisätään 1 ml kuumaa tislattua vettä ja liuos sekoitetaan läpikotaisin (viskositeetin suhteen) homo- ·*· ·...· geeniseksi massaksi.

• · ί.ϊ.ί Kemiallisten luminesenssiprosessien vaimenta- : ·.; mi seksi muodostuneen peroksidin ja fosforin superoksi- • · *;··; 2 5 diyhdisteiden seurauksena lisätään 1 ml kyllästettyä ,***. vasta valmistettua kaksiarvoista lyijykloridiliuosta • · * * * .··· liuokseen samalla sekoittaen.

• # * ·

Laskentanäytteen valmistamiseksi saatu liuos , laitetaan LSC:aa varten mittapulloon, joka on alusta- ··* **“ 30 vasti täytetty 10 ml :11a tuikesekoitusta, ja lisätään • · *··.* 1 ml konsentroitua emulgaattoriliuosta, joka parantaa ·;··· tuikesekoituksen emu 1 go i nti kykyä ja suolojen liukoi- suutta siihen.

• * • Fotoluminesenssin vaimentamiseksi täten vai- ♦ * • · · ’· " 35 mistettu näyte pidetään vähintään 12 tuntia pimenne- • · *. *i tyssä paikassa ja mitataan senjälkeen nestetuikelaski- mella.

11 117771

Kiinteiden näytteiden valmistaminen mikroaaltotekniikan avulla

Hienojakoinen jae neljään osaan jaetusta näytteestä jauhetaan mikrokiertojauhimessa hiukkasko-5 koon 0,1 mm ja sen alle, otetaan ja siirretään 5-10 g otos mikroaaltouunin pyörijän fluorimuovimuhviin. Kymmenen ml konsentroidun typpihapon ja 30 % vetyperoksidin seosta tilavuussuhteessa 9:1 viedään myös kuhunkin muhviin. Muhvit suljetaan erikoiskansilla, joissa on 10 tasausventtiilit, asetetaan pyörijään ja järjestetään uuniin. Näytteen hajottamisprosessi suoritetaan seu-raavissa tiloissa: 5 min 250 W:n pulssimikroaal- tosäteilyä, 10 min 400 W:n ja 5 min 500 W:n. Näytteen tasaisesta mikroaaltolämmityksestä reaktioväliaineessa 15 suljetussa tilassa johtuen muodostuu korkea lämpötila ja korkea paine, jotka mahdollistavat näytteen hajot-tamisajan lyhentämisen kymmenkertaisesti ja edistävät sen täydellistä hajoamista useimmissa tapauksissa.

Prosessin päättymisen ja näytteen jäähtymisen 20 jälkeen se suodatetaan (epätäydellisen hajoamisen ky- ... seessä ollessa) , suodattimena oleva jäännös pestään 2 • 1 ;··* kertaa 5 ml :11a 5 M typpihappoa, happojakeet yhdiste- • · · *·1.* tään ja valmistellaan nestetuikelaskentaa varten, ku- • · ·. ·; ten aikaisemmin on kuvattu.

• · · · · nr *•25 : 1: Kasvinäytteiden valmistaminen • · 9 · · * *...· Kasvinäytteitä kuivataan 6-8 tuntia 60°C läm pötilassa kuivauskaapissa. Kuivatut näytteet jauhetaan >t1i* käyttäen jauhinta, punnitaan, asetetaan kannellisiin :***: 30 posliiniupokkaisiin ja poltetaan muhveliuunissa tuh- • · · *. kaksi 6-7 tuntia 400-500°C:ssa. Tuhkauksen päättymisen • « jälkeen suoritetaan happouuttaminen ja valmistelu nes- .

·1···' tetuikelaskentaa varten, kuten edellä on kuvattu maa-• 9 peränäytteiden osalta.

: 35 • ·· · 12 1 1 7771

Ilmanäytteiden valmistaminen

Suodattimet, jotka koostuvat Petryanov-kudoksesta, leikataan saksilla, asetetaan kannellisiin posliiniupokkaisiin ja poltetaan tuhkaksi muhveli-5 uunissa useita tunteja 400-450°C:ssa. Tuhkauksen päättymisen jälkeen suoritetaan happouuttaminen ja valmistelu nestetuikelaskentaa varten, kuten edellä on kuvattu maaperänäytteiden osalta.

10 Taustanäytteiden valmistaminen

Vesi-, maaperä-, kasvi- ja ilmanäytteiden analysoinnin aikana pulloissa nestetuikelaskentaa varten (tilavuuden ollessa 20 ml) olevia näytteitä, jotka on valmistettu sekoittamalla 10 ml tuikesekoitusta 15 tiettyyn tilavuuteen suolahappoa (tai sen seokseen lyijykloridiliuoksen kanssa), joka on sama kuin valmistetun ja mittapulloon viedyn näytteen tilavuus, käytetään taustanäytteinä.

20 II. Näytteen spektrin mittaaminen ja tallentaminen • · * *

Seuraavat toimenpiteet suoritetaan näytteen * · · ' spektrin mittaamisen aikana: · ·

Taustanäyte ja analyysiä varten valmistetut näytteet asetetaan erikoistelineeseen. Teline asete- ·* * * · ·' *...· 25 taan analysaattoriin. Liitin, jossa on näytteen mitta- * · · ; usohjelmaa vastaava koodi toimintatilassa rekisteröityjen pulssien laskemiseksi/min, asetetaan telineen *·· vasemmalle sivulle. Mittausaika ja energia-alue 0-2000 ·*** kiloelektronivolttia asetetaan mittausohjelmaan. Tämän • # 30 jälkeen analysaattori kytketään laskentatilaan, jossa kaikki telineessä olevat pullot, jotka sisältävät * * näytteet, lasketaan automaattisesti. Kaikki ohjelmaan :*·.· asetetut parametrit tallennetaan, erityisesti: näyt- • · .·. : teen indeksi, mittausaika, laskentalukema, virhe, sam- • · · * m 35 mutusparametri ja saatu näytteen spektri säilytetään kansion muodossa, jossa on rekisteröityjen pulssien 13 1 1 7771 lukumäärän jakautuma monikanavaisen analysaattorin energiakanaville. Tämän jälkeen analysoidaan saatu näytteen energiaspektri erikoisesti tarkoitukseen kehitetyn ohjelman mukaan ja määritetään näytteen kvali-5 tatiivinen kokoonpano ja sen komponenttien volymetri-nen (ominais)aktiivisuus.

III. Näytteen laitespektrin ryhmittely Tässä menetelmässä käytetään näytteen laite-10 spektrin ryhmittelyä, ryhmissä olevien Ni raja-arvojen ollessa määritetty jaksollisen suhteen:

Ni+1 = Ni + [ (i+1) /m] (2) mukaan, jossa i - 1,2,...,n, n on ryhmien määrä, 15 m on kokonaisluku, joka riippuu nestetuikelaskimen amplitudianalysaattorin kanavien lukumäärästä ja tarvittavasta ryhmien määrästä, [ ] on merkintä lausekkeen kokonaislukuosalle. ; ; Raja-arvot 90 ryhmälle, jotka on määritetty 20 lausekkeen (2) mukaan, jossa m = 2, on esitetty tauluin**: kossa 1. Tämä vastaa analysaattorin 2115 kanavaa. Ryh- mien määrä ja m:n arvo on valittu käytetyn amplitu- • * : dianalysaattorin kanavien lukumäärästä ja laitespekt- • ♦ ....· rin yksityiskohtaisuudesta riippuen.

• ♦ i ·.. 25 • · ΠΙ Taulukko 1 ♦ · • · ,------ , ....._ --- I — r Ml . I I I H.

··*

Ryhmä Ryhmän No. Rajat No. Rajat No. Rajat No. Rajat

No. rajat__________ *"* 1 1 19 100-109 37 367-379 55 784-811 73 1369-1405 • # - - • · 2 2-3 20 110-120 38 380-399 56 812-840 74 1406-1443 _3__4-5 21 121-131 39 400-419 57 841-869 75 1444-1481 _4__6-8 22 132-143 40 420-440 58 870-899 76 1482-1520 .*. ! 5 9-11 23 144-155 41 441-461 59 900-929 77 1521-1559 • «« — — --- — -- - -- --- : 6 12-15 24 156-168 42 462-483 60 930-960 78 1560-1599 • ♦* — —-- ---- -- “ • · _7__16-19 25 169-181 43 484-505 61 961-991 79 1600-1639 8 120-24 26 182-195 44 |506-528l62 |992-1023 80 1640-1680 14 117771 9 _ 29-29 27 196-209 45 529-551 63 1024-1055 81 1681-1721 10 30-35 28 210-224 46 552-575 64 1056-1088 82 1722-1763 11 36-41 29 225-239 47 576-599 65 1089-1121 83 1764-1805 12 42-48 30 240-255 48 ¢00-624 66 1122-1155 84 1806-1848 13 49-55 31 256-271 49 625-649 67 1156-1189 85 1849-1891 14 56-63 32 272-288 50 650-675 68 1190-1224 86 1892-1935 15 64-71 33 289-305 51 676-701 69 1225-1259 87 1936-1979 16 72-80 34 306-323 52 702-728 70 1260-1295 88 1980-2024 17 81-89 35 324-341 53 729-755 71 1296-1331 89 2025-2069 18 |90-99 36 I 342-360 I 54 756-783 72 1332-1368 90 |207Q-2115

Joidenkin radionuklidien betaspektrin kuvaajat on esitetty lineaarisella asteikolla kuvassa 2a. Kuvaajasta käy ilmi, että "pehmeät spektrit" (tässä 5 tapauksessa tritium-H-3:n spektri) sattuvat käytännössä yhteen origon kanssa ja niistä tulee ryhmiteltynä yksi, mikä luonnollisesti ei mahdollista niiden muodon analysointia.

Logaritmisen erittelyn käyttö (kuva 2b) ei 10 myöskään ole mahdollista, koska spektrien matalaener-ϊ giainen osa on siinä tapauksessa venytetty suurelle osalle alueetta puristaen spektrien suurienergiaisen • · ·*. : osan viimeisiin ryhmiin, mikä johtaa myös informaation • · menetykseen.

• · S·.' 15 Laitespektrin ryhmitteleminen keksinnön mu- ‘.‘t kaisesti, kuten lauseke (2) edellyttää, mahdollistaa *** matalaenergisten radionuklidien spektrien erottelemi sen kattavasti ilman informaation menetystä (kuva 2c). Jossa menetelmässä siirryttäessä suurienergisille alu- • * · 20 eille ryhmien leveydessä esiintyvä ero tasoittuu, jon-ka seurauksena suurienergisen alueen esityksen yksi-tyiskohtaisuudesta tulee ryhmien ehdotetulla asteikol- • · . la sama kuin lineaarisen asteikon kyseessä ollessa, * » * · · * ·» • t • · •'.‘•j 25 IV. Perusspektrien kirjaston luominen 15 117771

Seuraavaa suoritetaan perusspektrien kirjaston luomiseksi. Vähintään 10 pullon sarja, jossa on tunnettu yhtäläinen määrä radioaktiivisia merkkejä, valmistetaan kullekin vertailulähteelle. Lisääntyvä 5 määrä kemiallista sammuttajaa laitetaan kuhunkin pul loon alkaen toisesta. Tämän jälkeen koko sarja lasketaan nestetuikeanalysaattorilla tallentaen kaikki spektrit nuklidikirjastoon, jossa tietty radionukli-disäteilyn rekisteröintiteho vastaa kutakin sammutus-10 parametrin arvoa. Joidenkin radionuklidien energia- spektrit erilaisella kemiallisella sammutuksella on esitetty kuvassa 3. Vahvistamalla näytteessä esiintyvä sammutusvaikutus (sammutusarvon silloin alentuessa) analysaattorin rekisteröimä spektrikäyrä kohdistetaan 15 matalamman energian alueelle, jossa rekisteröintiteho voi olennaisesti laskea.

Erillisten radionuklidien spektrit eri sammutuksille, jotka on laskettu uudelleen ryhmiin, syötetään kirjastoon.

20 Rekisteröintitehon arvot kullekin sammutuk- #... selle on myös sisällytetty kirjastoon.

• * "* Kaikki kirjastospektrit on normalisoitu yk-

• 1 I

**’' sikköaktiivisuuteen.

• · * · · *· ” Saatu useimpien laajimmin levinneiden nukli- * ’ 25 dien kirjasto ja sammumiskäyrät mahdollistavat todel- ·*· listen näytteiden analysoinnin laajalla sammutusalu- : eella ilmoitetun tyyppiselle tuikesekoitukselle.

• * · ** * .:. V. Perusspektrien uudelleenlaskenta näytteen sanonutta- *···' ,···, 30 miseksi • · >#)t. Lopullisen sammutussarjan perusspektri varus- • * . tetaan kirjastoon. Tutkittavan näytteen sammutukset . eivät ehkä satu yhteen kirjastospektrien sammutusarvo- • · i/.j jen kanssa. Sen vuoksi näytettä käsiteltäessä, jolla 35 on ennalta määrätty sammutus, perusspektrit tuodaan • · tuohon sammutukseen interpoloimalla kirjastospektrien 16 117771 väliin. Rekisteröintiteho kullekin radionuklidille in-terpoloidaan myös tähän sammutukseen. Saadut spektrit normalisoidaan ja niitä käytetään edelleen mallispekt- riä luotaessa.

5 VI. Mallispektrin poikkeaman minimointi näytteen spektriä varten

Seuraavan vaiheen aikana luodaan mallispektri: 10 Mi = ZcjMij (3) j jossa Mij ovat erillisten radionuklidien malli-spektrejä,

Cj tarkoittaa suhteellisia osavaikutuksia noiden 15 radionuklidien mallispektriin, i on ryhmän numero, j on radionuklidin indeksi. f

Osavaikutusten Cj löytämiseksi mallispektrin ja näytteen spektrin Pi välinen ero minimoidaan. 1 20 Ratkaistaessa minimointiongelmaa tärkein het- ;***; ki on minimointikriteerien oikea valinta.

·· Näytteen spektrin absoluuttisen mallispekt- .·, : ristä poikkeaman (katso yhtälö [1] ) minimoinnin käyt- • * * | tö, kuten perusmallissa tehdään, ei mahdollista mata- • * ... 25 lien aktiivisuuksien erottamista korkeiden aktiivi- • · *··* suuksien taustalta.

• · » • · **··* Näytteissä olevien matala-aktiivisten ra dionuklidien erottamiseksi korkea-aktiivisten radionu-,,*·* klidien taustalta pitää seuraava lauseke minimoida: 30 Pi-Mi • · · Σ(------------)2 ->· min, (4) • ♦ . i min (Pi,Mi) +δ . jossa Pi on näytteen spektri, • * J/.j δ on minimointiprosessin stabiilisuusvakio.

:*·.· 35 Tässä yhteydessä jakamista lausekkeella • · min(Pi,Mi) (siirtyminen suhteelliseen poikkeamaan), eikä 17 1 1 7771 vain Piillä, käytetään spektrin matala-aktiivisten alueiden herkkyyden lisäämiseen, koska tämä mahdollistaa vielä enemmän kasvattaa sitä osaa, jota Mi:n pie-niarvoiset komponentit näyttelevät.

5 Stabiilisuusvakio δ on pieni lisä, joka tar vitaan nollalla jakamisen estämiseksi min(Pi,Mi):n ollessa = 0 ja lausekkeen (4) epästabiiliuden estämiseksi komponenttien vuoksi, joissa komponentti min(PifMi) on pienempi kuin arvojen Pi staattinen hajonta.

10 Vakion δ valinta vaikuttaa samanaikaisesti lausekkeen stabiiliuteen (mitä suurempi δ sitä suurempi stabiilius) ja menetelmän herkkyyteen matala-aktiivisten osien suhteen (mitä suurempi δ sitä alhaisempi herkkyys). Äärimuuttujassa 5:n lähestyessä oo mi-15 nimoitava lauseke laskee perusmallissa käytetyn lausekkeen muotoon (1) . Laskennan aikana valitaan aluksi vakiolle δ suuri arvo, määritetään lausekkeen (4) mi-nimi, jonka jälkeen δ pienennetään ja toistetaan mi- · nimointiprosessi. Jossa menetelmässä edeltävän vaiheen 20 tulokset ovat kunkin seuraavan vaiheen osavaikutusten Ci lähtöarvoja. Laskenta lopetetaan, kun lausekkeen • * (4) minimointiprosessista tulee epästabiili, s.o. kun • · · • t 0 * · pienet muutokset radionuklidien perusspektrien suh- * · · '· '' teellisten osavaikutusten arvoihin mallispektrille Ci * · · * * " 25 johtavat minimoitavan lausekkeen huomattavaan muutok- * · seen.

* · · * · • · ··* VII. Radionuklidien aktiivisuuden laskeminen «

Saadut Cj:n arvot määrittävät radionuklidien • · · ϊ : , 30 suhteellisen osavaikutuksen näytteen aktiivisuuteen.

Siirtyminen absoluuttiseen aktiivisuuteen suoritetaan • · , yhtälön: ···**.

Aj = Cj*P/Ej (5) • · _ ί,’.| mukaan, jossa P = ΣΡί on näytteen integraalilaskenta, : 3 5 i • ·

Ej on rekisteröintiteho.

18 117771

Siten tulos näytteen spektrin mittauksesta ja käsittelystä, radionuklidin kokoonpano, tunnistetaan ja saadaan kunkin radionuklidin aktiivisuus näytteen kokoonpanossa.

5 Vaaditun menetelmän etuja kuvaa aineisto, jo ka on esitetty kuvissa 4-6 ja taulukoissa 2-4.

Vaaditun menetelmän suurempi tehokkuus verrattuna tunnetun tekniikan tuntemiin menetelmiin on se, että tämä menetelmä mahdollistaa matala-aktii-10 visten radionuklidien erottamisen näytteissä olevien korkean aktiivisuuden omaavien radionuklidien taustalta valitsemalla vastaava asteikko laitespektrien ryhmittelyä varten ja määrittämällä kriteerit näytteen spektrin mallispektristä poikkeaman minimointia var-15 ten.

Näytteen no. 1 todellinen kokoonpano ja ra-dionuklidikokoonpanon määrityksen tulokset käyttäen tunnettua menetelmää ja menetelmää, joka vastaa keksintöä, on esitetty taulukossa 2.

20

Taulukko 2 Näyte no. 1, Sammutus = 34 5 • · V.· Radionuklidin Näytteen aktiivisuus, Bq • · • nimi • · ^. .. ......11...1.1. | — | ·:··· Koenäytteen Tunnettu Ehdotettu kokoonpano menetelmä menetelmä * * · ~ .......

H-3__30000__30041,1__31095,1 C-14__5__0^__3,5

Ni-63 10 232,1 8,6

Cs-137 10 0,0 11,3 • · ........ — ·,· γ . ' __|_ ' - --|Γ-·|Ι • *

Yhteensä 30025 30273,2 31118,5 * L - ‘

ItIM f · » ***" Taulukosta 2 käy ilmi, että ehdotettua mene- : telmää käyttäen koko näytteessä oleva radionuklidiko- • · · .·. · 25 koonpano on määritetty riittävän tarkasti, kun taas • · · tunnettu menetelmä mahdollisti ainoastaan tritiumin, jonka aktiivisuus on huomattavasti korkeampi kuin mu- 19 1 1 7771 kana olevien osien aktiivisuus, määrittämisen tarkasti. Tuloksia näytteen no. 1 radionuklidikokoonpanon määrityksestä on kuvattu hyvin kuvassa 4 olevien käyrien avulla. Näytteen spektri, mallispektri, erillis-5 ten radionuklidien spektrien osavaikutukset malli-spektriin ja mallispektrin poikkeama näytteen spektristä on esitetty näissä käyrissä. Ylimmässä - täydellinen spektri, keskellä ja alaosan käyrissä - ylimmän käyrän alaosa suurennettuna vastaavasti 35 ja 1750 10 kertaa. Tunnettua menetelmää vastaavat tulokset on esitetty vasemmalla olevissa käyrissä (kuvat 4a, b, c), vaadittua menetelmää vastaavat tulokset on esitetty oikealla olevissa käyrissä (kuvat 4d, e, f). Käyristä käy ilmi, että tunnetun menetelmän mukaan saatu 15 mallispektri sattuu vain ylimmässä osassa yhteen näytteen spektrin kanssa, kun taas vaaditun menetelmän mukaan saatu mallispektri on lähellä näytteen spektriä koko alueella.

Näytteen, joka koostuu beta-aktiivisten iso- 20 tooppien - H-3, C-14, Sr-90, Cs-137, joista kunkin ... isotoopin aktiivisuus on 5 Bq, ja alfa-aktiivisen 1 Bq • ' ;*.* Pu-239:n seoksesta, laitespektri ja myös näiden iso- • · · *;*·[ tooppien osavaikutukset, jotka on laskettu ehdotetun • · · ’· *! menetelmän mukaan, on esitetty kuvassa 5. Kuvasta 5 ja * ’*'** 25 taulukosta 3 käy ilmi, että alfa-aktiivinen radionu- • · * klidi on määritetty riittävän tarkasti beta-aktii- :#**i visten isotooppien yhdistelmäseoksen spektrin taustal- . ta.

* » · · .···, 3 0 Taulukko 3 • · ·«· - --- .... I - • # Radionuklidi Näytteen aktiivisuus, Bq H-3 5,11 ···»* _ C-14 5,05

Sr-90 5,08 • ·___ CS-137 5,06

Pu-239 0,99 20 117771 Näytteen, joka koostuu alfa-aktiivisten isotooppien - U-232, Pu-239, Am-241, joista kunkin iso toopin aktiivisuus on 5 Bq, laitespektri ja myös näiden isotooppien osavaikutukset, jotka on laskettu eh-5 dotetun menetelmän mukaan, on esitetty kuvassa 6. Kuvasta 6 ja taulukosta 4 käy ilmi, että menetelmä mahdollistaa alfa-aktiivisten radionuklidien erottamisen riittävän selvästi niiden seoksessa.

10 Taulukko 4

Radionuklidi Näytteen aktiivisuus, Bq U-232 5,03

Pu-239 ' 5,02

Am-241 ' “ 5~7lÖ

Esimerkki 1

Vesipitoinen teknologinen näyte otetaan joltakin Venäjällä sijaitsevalta radioaktiivisten jättei-15 den hautauspaikalta. Tämän näytteen aktiivisuus on noin 10 Bq/1 suuren tritiummäärän mukanaolosta johtu-en, mutta on tarpeen määrittää muut näytteessä olevat ;\j heikosti aktiiviset radionuklidit, jotka ylittävät sä- • · teilyvaaransa suhteen tritiumin useilla suuruusluok- .··· 20 kiila.

• * Näyte valmistetaan seuraavalla tavalla. Vesi- • · **· pitoisen näytteen pH saatetaan neutraaliin arvoon, saadut liuokset laitetaan nestetuikelaskentaa varten ···: pulloihin, jotka on alustavasti täytetty 10 ml :11a * · · 25 tuikesekoitusta. Saatu homogeeninen liuos pidetään pi-meässä 12 tuntia mahdollisten kemiallisten luminesens- • · si- ja fotoluminesenssiprosessien sammuttamiseksi.

• · . Senjälkeen pullot asetetaan nestetuikeanalysaattoriin • * :.**i mittausta varten. Näytteen spektri mitataan ja tallen- • * :.*·{ 30 netaan mittausparametrit: mittausaika - 60 min, sammu tus - 270, näytteen otos - 5 ml.

21 ; 117771

Seuraavat vaiheet suoritetaan heikosti aktiivisten radionuklidien määrittämiseksi korkeasti aktiivisen tritiumin taustalta.

Laitespektri, joka päättyy 1280:nteen kana-5 vaan, ryhmitellään suhteen (2) mukaan 70 ryhmään m:n ollessa = 2.

Lausekkeen (3) mukainen mallispektri muodostetaan perusspektrien kirjastosta mitatulle sammutus-tasolle. Tämän suorittamiseksi valitaan joukko ra-10 dionuklideja, jotka ovat luonteenomaisia tälle hauta-: uspaikalle. Sen jälkeen asettamalla 8 = 10 ja Cj = 0 kaikille j:n merkityksille minimoidaan lauseke (4).

Sen jälkeen 6:n arvoa pienennetään 10 kertaa ja minimointi suoritetaan uudelleen käyttäen edelli-15 sessä vaiheessa saatuja Cj:n sisältöjä osavaikutusten lähtöarvoina. Menettely toistetaan, kunnes minimointi-prosessista tulee epästabiili (osavaikutusten Cj muutos ei johda minimoitavan lausekkeen pienenemiseen).

Täten saadut Cj-kertoimet määrittävät ra-20 dionuklidien suhteellisen osavaikutuksen näytteen ak- ... tiivisuuteen. Siirtyminen absoluuttiseen aktiivisuu- • * *;··* teen suoritetaan yhtälön (5) mukaan.

• · · '·.* Suoritetun valinnan, näytteen valmistelun, · · ·. ·; näytteen spektrien mittauksen ja käsittelyn tuloksena « 25 tunnistetaan radionuklidikokoonpano ja määritetään :*[*: näytteen kokoonpanossa olevan kunkin radionuklidin ak- ·”*· tiivisuus.

• · • · ·

Tulos näytteen käsittelystä on esitetty tau- lukossa 5.

*::: 30 • ·

Taulukko 5 • _______ • * . Radionuklidi Haihduttamattoman Haihdutetun näytteen • M·· näytteen aktiivi- aktiivisuus, Bq : _ s uus, Bq :*·.· H-3 32800,1 3,1 • « “ “ —-- C- 14 _1^1__1^4_ 117771 22 :*

Na-22__2^6__2j_l_ K-40__l_j_2__0_?_8_

Co-60__0__0_

Ni-63__0__0_

Sr-90 + Y- 90__2,9__2^8_,

Cs-137__0__0_ .y

Yhteensä__32807,9__10,2_ Täten ehdotettu menetelmä mahdollistaa pienten mukana olevien isotooppimäärien tutkimisen vedestä, joka sisältää suuren määrän tritiumia. Tämä tulos 5 vahvistetaan (katso taulukko 5) toistamalla käsittely näytteen haihdutuksen jälkeen, jonka yhteydessä tritiumin pitoisuus saatetaan minimiin.

Esimerkki 2 10 Valmistetaan maaperästä otettu koenäyte, joka painaa 1 kg ja sisältää alfa-aktiivisten isotooppien -15 Bq U-232, 5 Bq Pu-236, 10 Bq Pu-239, 3 Bq Am-241 ja häiritsevien beta-aktiivisten radionuklidien - 2 Bq H-ϊ|**: 3, 10 Bq C-14, 5 Bq Co-60, 35 Bq Cs-137 seosta. Näyte 15 kuivataan 6-8 tuntia 60°C lämpötilassa kuivauskaapis- • · : sa, jauhetaan posliinihuhmareessa ja levitetään täry- ♦ · pöydälle, jossa on läpimitaltaan erilaisten seulojen • · #... sarja. Hienoimmalle jakeelle (0,5 mm ja sen alle) suo- • · **’ ritetaan näytteenjako neljännesmenetelmällä ja otetaan • · *···* 20 10 g osuus analysoitavaksi.

Sitä lämpökäsitellään 6 tuntia lämpötilassa ...Γ 450°C. Lämpökäsittelyn jälkeen otetaan 3 g näytettä ja • · · suoritetaan happohaj ottaminen käyttäen konsentroitua typpihappoa ja konsentroitua vetyperoksidia. Tämän • « "tt· 25 suorittamiseksi näytettä lämmitetään sähkölevyllä 1 • * . tunnin ajan yhdessä 40 ml konsentroitua typpihappoa ja • « ·.*·: 2 ml konsentroitua vetyperoksidia kanssa sekoittaen • · ί/.j ajoittain lämmönkestävässä dekantterilasissa, joka on peitetty kellolasilla. Sen jälkeen seos suodatetaan 23 V 1 1 7771 erotussuppilossa, jossa on "sininauhainen" suodatin, jäännös laitetaan suodattimen kanssa samaan dekantte-rilasiin, lisätään samat tilavuudet typpihappoa ja vetyperoksidia ja menettely toistetaan. Suodattimena 5 oleva jäännös pestään 20 ml :11a 6N typpihappoa, yhdis-! tetään kaikki kolme happouutosta. Yhdistetty hap- posulate haihdutetaan kosteiden suolojen tilaan.

Tämän jälkeen kaadetaan 20 ml kuumaa tislattua vettä kostean typpihappojäännöksen päälle, jäännös 10 liuotetaan ja haihdutetaan kosteiden suolojen tilaan.

Kuumaa suolahappoliuosta lisätään 20 ml jäännökseen jäännöksen täydelliseen liukenemiseen asti ja se haihdutetaan uudelleen kosteiden suolojen tilaan. Sen jälkeen kaadetaan 10 ml kuumaa tislattua vettä jäännöksen 15 päälle ja se haihdutetaan jälleen kosteiden suolojen tilaan. Jäännös liuotetaan 4 ml:aan kuumaa suolahappoa. Saatu liuos on väriltään voimakkaan keltainen.

Liuoksen värjäytymisasteen vähentämiseksi syötetään 2 ' ml konsentroitua ortofosforihappoa jäähdytettyyn suo-20 lahappoliuokseen samalla sekoittaen ja sen jälkeen ... haihdutetaan sähkölevyllä samalla lisäten ajoittain • t *·*·* pisara kerrallaan 500 μΐ 30 % H202 ja 20 ml kiehuvaa • · · *·*.* tislattua vettä, kunnes muodostuu viskoosi massa, jon- • · *.’·· ka tilavuus on 2 ml. Senjälkeen liuos jäähdytetään *ί1ί 25 noin 30°C lämpötilaan ja lisätään samalla sekoittaen 1 ml vasta valmistettua kyllästettyä kaksiarvoisen lyi- • · « :***. jykloridin liuosta.

* · ♦

Saatu liuos laitetaan mittapulloon LSC var-ten, pullon ollessa alustavasti täytetty 10 ml :11a 30 "Utima Gold AB" tuikesekoitusta, lisätään 1 ml "TRITON *” X-100" emulgaattoria ja tämä kaikki sekoitetaan läpi- *ί1: kotaisin.

*:··· Sen jälkeen mitataan valmistetun laskenta- . näytteen sammutus. tSIE-sammutusparametri oli tässä • ·· * * 35 tapauksessa yhtä kuin 300, luminesenssia ei ollut *· (Lum=0) ...

24 1 1 7771 Tämän jälkeen saatu näytteen energiaspektri analysoidaan ja määritetään näytteen kvalitatiivinen kokoonpano ja sen komponenttien volymetrinen aktiivisuus .

5 Yhtälön (3) mukainen mallispektri muodoste taan mitatulle sammutustasolle perusspektrien kirjastosta. Tämän suorittamiseksi valitaan joukko radioiso-tooppeja, jotka ovat tunnusomaisia tälle valintapai-kalle. Tässä yhteydessä Cj tarkoittaa suhteellisia 10 osavaikutuksia radionuklidien mallispektriin, i on ryhmän numero, j on radionuklidin indeksi. Sen jälkeen asettamalla δ = 10 ja Cj = 0 kaikille j:n merkityksille minimoidaan lauseke (4).

Sen jälkeen 6 pienennetään 10 kertaa ja mini-15 mointi suoritetaan uudelleen käyttäen osavaikutusten lähtöarvoina edellisessä vaiheessa saatuja Cj:n sisältöjä. Tämä menettely toistetaan, kunnes minimointipro- , sessista tulee epästabiili (osavaikutusten Cj muutos ei johda minimoitavan lausekkeen pienenemiseen).

20 Täten saadut kertoimet Cj määrittävät ra- ... dionuklidien suhteellisen osavaikutuksen näytteen ak- • φ * · *·· t nvisuuteen. Siirtyminen absoluuttiseen aktiivisuu- * · · *·’·* teen suoritetaan yhtälön (5) mukaan.

• # *. *: Kuvasta 7 havaitaan, että näytteen spektri *"'! 25 sattuu täysin yhteen lasketun mallispektrin kanssa, ja tulokset radioisotooppikokoonpanon tunnistamisesta, :***; jotka sopivat täysin yhteen näytteen alkukokoonpanon • · · kanssa, on esitetty taulukossa 6.

• · · • *I 3 0 Taulukko 6 • · • ·

• · · 1 ~ ~ ~ I I

• Radionuklidi Näytteen aktiivisuus, Bq ] ΪΓ3 ' ' ~ 270

·♦··· — . _ L

C-14 9,9 0*1 Co-60 6ΤΪ

Cs-137 35,4 U-232 ' 15,0 117771 25 __ Γ 5,2

Pu-239 979

Am-241 279

Suoritetun näytteen valmistelun, näytteen spektrien mittauksen ja käsittelyn tuloksena tunnistetaan radionuklidikokoonpano ja määritetään näytteen 5 kokoonpanossa olevan kunkin radionuklidin aktiivisuus.

Teollinen sovellettavuus

Vaadittu menetelmä mahdollistaa tunnettuihin menetelmiin verrattuna spektrometrisen analyysin herk-10 kyyden lisäämisen näytteen saannin varmistamiseksi hyväksyttävällä sammutusasteella, joka mahdollistaa kiinteissä aineissa olevien radionuklidien tunnistamisen luotettavuuden huomattavan lisäyksen käyttämällä nestetuikelaskentaa, mukaanlukien tämän menetelmän 15 mahdollisuus erottaa ja tunnistaa riittävällä tarkkuudella alfa-aktiiviset radionuklidit häiritsevien radionuklidien taustalta.

* 1 1 .

Vaadittua menetelmää voidaan käyttää kaikilla • · ’ : alueilla, joilla on tarpeen määrittää radionuklidien 20 pitoisuus erilaisissa kohteissa, mukaanlukien ympäris- « · tön radioekologinen tarkkailu, säteilytilanteen tark- .···, kailu laitoksissa, joissa on kasvanut säteilyvaara, • · ’·· elintarvikkeiden tarkastaminen, lääketutkimuksen tark- • · 1 • · kailu ja niin edelleen.

• · · * · « · **· • · • · • · · * *···· • · ( f • 1 · • · · • · · • 1 • · • 1 1 • ·1 • 1

Claims (5)

117771 : 26

1. Menetelmä näytteissä olevien radionuklidi-en tunnistamiseksi käyttämällä nestetuikelaskuria, johon menetelmään kuuluu: 5 valitaan ympäristönäyte tai teknologinen näyte, valmistetaan näyte nestetuikelaskurilla mittausta varten, mitataan ja tallennetaan näytteen spektri, ryhmitellään näytteestä mitattu spektri, 10 luodaan mallispektri radionuklidien perusspektrien kirjaston perusteella, määritetään näytteessä olevien radionuklidien pitoisuus minimoimalla mallispektrin poikkeama näytteestä mitatusta spektristä, 15 tunnettu siitä, että näytteessä olevien radionuklidien pitoisuuden määritys suoritetaan minimoimalla mallispektrin poikkeama näytteestä mitatusta spektristä lausekkeen Pi-Mi 20 Σ (------------)2 > min .···. i min (Pi,Mi) +ö ♦ * • · · mukaan, jossa Pi on näytteestä mitattu spektri, • · · *. 5 on vakio, jonka arvosta riippuu minimointipro- • · · : ' l sessin stabiilius (δ>0), ] * 25 Mi = ZcjMij on mallispektri, • · j • · · i on ryhmän numero, j on radionuklidin indeksi, *:* Mi-j tarkoittaa erillisten radionuklidien normali- 30 soituja spektrejä perusspektrien kirjastosta, • · · ·. Cj tarkoittaa radionuklidien perusspektrin suhteel- ] lisiä osavaikutuksia mallispektriin, * muuttamalla näiden osavaikutusten Cj arvoja, jonka jälkeen saadut radionuklidien perusspektrien suhteel- • « •\| 35 listen osavaikutusten arvot lasketaan uudelleen näyt- • · • l 27 1 1 7771 teessä olevien radionuklidien absoluuttisten aktiivisuuksien (Aj) arvoiksi yhtälön: Aj = Cj*P/Ej mukaan, jossa P =ΣΡί on näytteen integraalilaskenta, 5 i Ej on rekisteröintiteho isotoopille j.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kun näytteestä mitattu spektri ryhmitellään, ryhmien Ni raja-arvot määrite- 10 tään edullisesti jaksollisen suhteen: N1+i = Ni + [ (i+1) /m] mukaan, jossa i = 1,2,...,n, n on ryhmien määrä, m on kokonaisluku, joka riippuu nestetuikelaskimen 15 amplitudianalysaattorin kanavien lukumäärästä ja tarvittavasta ryhmien määrästä, [ ] on merkki lausekkeen kokonaislukuosalle.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen mene- ! telmä, tunnettu siitä, että mallispektrin poik- 20 keaman minimointi näytteestä mitatusta spektristä suo-... ritetaan useissa vaiheissa, joista ensimmäisessä vai- heessa valitaan 6:n arvo, joka ei ole pienempi kuin * · » *·*·* maksimi (Pi,Mi) millekään i:lle, ja radionuklidien pe- • · · ** *: russpektrien suhteellisten osavaikutusten nolla-arvot "*'· 25 mallispektrille (Cj) , muuttamalla Cj:n arvoa löydetään ··* I ϊ minimi ja kussakin seuraavassa vaiheessa 6 pienenne- tään toistaen minimointiprosessi, jossa edeltävässä • * · vaiheessa saadut laskennan tulokset ovat osavaikutus-; ten Cj lähtömerkitykset kullekin seuraavalle minimointi! 30 tivaiheelle. • · φ ♦

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että näytteessä olevien ra- dionuklidien pitoisuuden määritys käyttämällä vaiheit- .·.: täistä mallispektrin poikkeaman minimointia näytteestä • · ♦ I I 35 mitatusta spektristä lopetetaan, kun minimointiproses- » «* * * sista tulee epästabiili. : 2β 117771

5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kiinteän näytteen kyseessä ollessa, suoritetaan näytteen lämpökäsittely sitä valmisteltaessa nestetuikelaskimella mit-5 tausta varten luminesenssi- ja sammumisvaikutusten vähentämiseksi, suoritetaan happohajottaminen konsentroidun typpihapon ja vetyperoksidin avulla, konsentroidaan näyte haihduttamalla kosteiden suolojen tilaan, muutetaan kostea jäännös kloorivetyliuokseksi 10 lisäämällä kuumaa suolahappoliuosta ja konsentroidaan haihduttamalla lisäten toistuvasti, vähintään kaksi kertaa, tislattua vettä, sitten saatuun konsentroituun liuokseen lisätään huoneenlämpötilaan jäähdytyksen jälkeen konsentroitua ortofosforihappoa, konsentroi-15 daan se haihduttamalla lisäten toistuvasti, vähintään kaksi kertaa, konsentroitua vetyperoksidia ja kuumaa vettä värittömän viskoosin liuoksen muodostumaan, joka on kiinteän näytteen pääkomponenttien kationien pyro-fosfaattikompleksien seos, jäähdytetään liuos huoneen-20 lämpötilaan, lisätään siihen kaksiarvoisen lyijyklori-din kyllästetty liuos ja siirretään tuikesekoitukseen • · '···’ lisäten emulgaattoria ja sekoitetaan seos läpikotaisin • 1 ·.1.· · saaden spektrometrista analyysiä varten valmistettu t i laskentanäyte. *:··: 25 * 1 · • · • · ··· • · 1 * · • · * 1 1 • · 1 • « « · · · * # • 1 * 1 1 • · · · · • · • · • ♦ · • ·· • « · • ♦ · • ·· • · 29 1 1 7771