RU2120646C1 - Process of identification of radionuclides in sample with use of liquid scintillation counter - Google Patents

Process of identification of radionuclides in sample with use of liquid scintillation counter Download PDF

Info

Publication number
RU2120646C1
RU2120646C1 RU97121316A RU97121316A RU2120646C1 RU 2120646 C1 RU2120646 C1 RU 2120646C1 RU 97121316 A RU97121316 A RU 97121316A RU 97121316 A RU97121316 A RU 97121316A RU 2120646 C1 RU2120646 C1 RU 2120646C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sample
spectrum
radionuclides
minimization
model
Prior art date
Application number
RU97121316A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU97121316A (en
Inventor
С.В. Беланов
И.А. Каширин
С.В. Малиновский
А.И. Соболев
В.А. Тихомиров
К.М. Ефимов
М.Е. Егорова
Original Assignee
Московское государственное предприятие - объединенный эколого-технологический и научно-исследовательский центр по обезвреживанию радиоактивных отходов и охране окружающей среды (МосНПО "Радон")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Московское государственное предприятие - объединенный эколого-технологический и научно-исследовательский центр по обезвреживанию радиоактивных отходов и охране окружающей среды (МосНПО "Радон") filed Critical Московское государственное предприятие - объединенный эколого-технологический и научно-исследовательский центр по обезвреживанию радиоактивных отходов и охране окружающей среды (МосНПО "Радон")
Priority to RU97121316A priority Critical patent/RU2120646C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2120646C1 publication Critical patent/RU2120646C1/en
Priority to PCT/RU1998/000372 priority patent/WO1999030185A1/en
Priority to US09/581,006 priority patent/US6492642B1/en
Publication of RU97121316A publication Critical patent/RU97121316A/en
Priority to FI20001280A priority patent/FI117771B/en

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Radiation (AREA)

Abstract

FIELD: environmental control. SUBSTANCE: process includes taking samples of environment and of technological samples, preparation of samples for measurement on liquid scintillation counter, measurement and recording of sample spectrum and measurement parameters, convolution of sample spectrum into groups, formation of model spectrum of sample on basis of library of basic spectra, minimization of deviation of model spectrum from sample spectrum and identification of content of radionuclides in sample. In this case sample spectrum is convoluted into groups which boundary values Ni are quasi- arithmetic progression of type of Ni+1= Ni+[(i+1)/2] where I=1, 2,... n and minimization of deviation of model spectrum from sample spectrum is carried out by composition of model spectrum of definite type. Difference between model spectrum and sample spectrum is minimized to determine relative contributions of spectra of radionuclides into model spectrum of sample. Minimization is carried out in several stages selecting first of all bigger value δ and zero values cj and determining minimum of expression. After this δ is decreased and minimization process is repeated . In this case starting values of contributions cj for each next step of minimization are results of preceding step. Calculation is stopped when process of minimization of expression turns to be unstable and identification of radionuclides in examined sample is completed by recalculation of obtained values cj in terms of absolute activities of radionuclides in sample. Technical result of invention consists in possibility of isolation of radionuclides with low levels of activity against background of radionuclides having higher activities by selection of proper scale of convolution of spectra into groups and in determination of criterion of minimization of sample spectrum from model spectrum. EFFECT: improved efficiency of process. 4 dwg, 4 tbl

Description

Предлагаемое изобретение используется при проведении работ в области радиоэкологического мониторинга для измерения содержания радионуклидов в различных компонентах окружающей среды, при обработке результатов измерений в комплексе аппаратно-программных средств, позволяющих оперировать с большими массивами радиоэкологической информации. Кроме того, предлагаемый способ применяется при накоплении, хранении, обновлении и передачи радиоэкологических данных с последующей математической обработкой с применением компьютерного отображения результатов на электронной картографической основе. В частности, способ применяется для определения активности бета излучающих радионуклидов, таких как H-3, C-14, Ni-63, Sr-90, Cs-137, Co-60, Fe-55, в подготовленных жидких пробах с помощью обработки аппаратных спектров в диапазоне активностей от 0,5 Бк/проба с использованием жидкостного сцинтилляционного счетчика. The present invention is used when conducting work in the field of radioecological monitoring to measure the content of radionuclides in various components of the environment, when processing the results of measurements in a complex of hardware and software, allowing to operate with large amounts of radioecological information. In addition, the proposed method is used in the accumulation, storage, updating and transmission of radioecological data, followed by mathematical processing using a computer display of the results on an electronic cartographic basis. In particular, the method is used to determine the activity of beta-emitting radionuclides, such as H-3, C-14, Ni-63, Sr-90, Cs-137, Co-60, Fe-55, in prepared liquid samples using hardware processing spectra in the range of activities from 0.5 Bq / sample using a liquid scintillation counter.

Известны способы измерения активности проб, содержащих несколько радионуклидов, в которых используют жидкостной сцинтилляционный счетчик. Для предполагаемых N радионуклидов выбирают как минимум N+1 окон анализатора высот импульсов и измеряют счет в каждом окне. Далее для предполагаемого уровня тушения выбирают полученные ранее эффективности счета отдельных радионуклидов для каждого окна и составляют N+1 уравнений, из которых с помощью метода наименьших квадратов получают искомые значения активностей отдельных радионуклидов. Далее выбирают другой уровень тушения, и для него заново рассчитывают значения активностей. Этот цикл повторяют до тех пор, пока не будет достигнуто минимальное отклонение суммы этих активностей от измеренной активности [1]. Known methods for measuring the activity of samples containing several radionuclides that use a liquid scintillation counter. For the estimated N radionuclides, at least N + 1 windows of the pulse height analyzer are selected and the count in each window is measured. Next, for the estimated level of extinguishing, the previously obtained counting efficiencies of individual radionuclides for each window are selected and N + 1 equations are compiled, from which, using the least-squares method, the desired activity values of individual radionuclides are obtained. Then a different level of quenching is chosen, and the activity values are recalculated for it. This cycle is repeated until a minimum deviation of the sum of these activities from the measured activity is achieved [1].

Кроме того, известен способ, в котором измеряют спектр исследуемого образца с помощью многоканального амплитудного анализатора, подключенного к аналого-цифровому преобразователю, определяют его уровень тушения, рассчитывают нормированные спектры отдельных радионуклидов для данного уровня тушения и, с использованием метода наименьших квадратов, определяют на какие множители необходимо умножить спектры единичных образцов, чтобы получить суммарный спектр, наиболее близкий к исследуемому. Эти множители пропорциональны искомому содержанию радионуклидов в образце [2]. In addition, a method is known in which the spectrum of the test sample is measured using a multichannel amplitude analyzer connected to an analog-to-digital converter, its quenching level is determined, the normalized spectra of individual radionuclides for a given quenching level are calculated, and, using the least squares method, they are determined factors, it is necessary to multiply the spectra of single samples in order to obtain the total spectrum closest to the studied one. These factors are proportional to the desired radionuclide content in the sample [2].

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигнутому эффекту является способ идентификации радионуклидов в жидком сцинтилляционном образце, в котором измеряют спектр исследуемого образца, после чего для соответствующего уровня гашения из библиотеки базовых спектров отдельных радионуклидов для различных уровней гашения методом интерполяции и экстраполяции определяют нормированные модельные спектры отдельных радионуклидов. Далее методом наименьших квадратов минимизируют разницу между спектром образца Pi и суммой модельных спектров отдельных радионуклидов Mij, умноженных на коэффициенты cj, определяющие активность отдельных радионуклидов. Минимизируемое выражение при этом выглядит следующим образом:

Figure 00000002

где
i - номер канала анализатора;
j - индекс радионуклида [3].The closest to the proposed method according to the technical essence and the achieved effect is a method for identifying radionuclides in a liquid scintillation sample, in which the spectrum of the test sample is measured, after which, for the appropriate level of extinction from the library of basic spectra of individual radionuclides for various levels of extinction, normalized model spectra of individual radionuclides. Next, the difference between the spectrum of sample P i and the sum of model spectra of individual radionuclides M ij multiplied by coefficients c j determining the activity of individual radionuclides is minimized by the least square method. The minimized expression in this case is as follows:
Figure 00000002

Where
i is the channel number of the analyzer;
j is the radionuclide index [3].

Однако известные способы не позволяют идентифицировать радионуклиды, имеющие малую активность при наличии в пробе радионуклидов с большой активностью. Это обусловлено следующим: из-за статистического характера величины Pi квадрат отклонения каждого слагаемого в сумме (1) имеет статистический разброс значений порядка ≈ Pi. Соответственно, при минимизации на минимизируемое выражение F будут влиять только слагаемые с большим значением счета анализатора Pi, а слагаемые с малым значением Pi будут "поглощаться" за счет вышеуказанного разброса. Это приводит к тому, что идентификация радионуклидов проводится практически только по "верхушкам" спектров, не учитывая дополнительную информацию, которую могут дать слабоактивные участки.However, the known methods do not allow the identification of radionuclides having low activity in the presence of radionuclides with high activity in the sample. This is due to the following: due to the statistical nature of the quantities P i squared deviation of each term in the sum (1) has a statistical variation values of order ≈ P i. Accordingly, by minimizing the expression to be minimized F will affect only terms with a large value of P i analyzer account and terms with a small value of P i will be "absorbed" due to the above dispersion. This leads to the fact that the identification of radionuclides is carried out almost exclusively on the "tops" of the spectra, not taking into account the additional information that weakly active areas can give.

Целью предложенного способа является повышение чувствительности жидкостного сцинтилляционного анализа радионуклидов, имеющих малые активности, при наличии в пробах радионуклидов, имеющих большие активности. The aim of the proposed method is to increase the sensitivity of liquid scintillation analysis of radionuclides having low activity, in the presence of radionuclides in the samples having high activity.

Для решения поставленной задачи предложен способ идентификации радионуклидов в пробах с использованием жидкостного сцинтилляционного счетчика, включающий отбор проб окружающей среды и технологических проб, подготовку проб к измерению на жидкостном сцинтилляционном счетчике, измерение и запись спектра пробы и параметров измерения, сворачивание аппаратного спектра пробы в группы, создание модельного спектра пробы на основе библиотеки базовых спектров, минимизацию отклонения модельного спектра от спектра пробы и идентификацию содержания радионуклидов в пробе. При этом сворачивают аппаратный спектр пробы в группы, граничные значения Ni в которых являются квазиарифметической прогрессией вида Ni + 1 = Ni + [(i+1)/2], где i = 1, 2,...n (1). Осуществляют минимизацию отклонения модельного спектра от спектра пробы путем составления модельного спектра

Figure 00000003

где
Mij - модельные спектры радионуклидов;
cj - относительные вклады спектров радионуклидов в модельный спектр пробы;
i - номер группы;
j - индекс радионуклида.To solve this problem, a method for identifying radionuclides in samples using a liquid scintillation counter is proposed, including sampling the environment and process samples, preparing samples for measurement on a liquid scintillation counter, measuring and recording the spectrum of the sample and measurement parameters, folding the hardware spectrum of the sample into groups, creating a model spectrum of a sample based on a library of basic spectra, minimizing the deviation of the model spectrum from the spectrum of the sample, and identifying the content Ania radionuclides in the sample. In this case, the hardware spectrum of the sample is collapsed into groups whose boundary values N i in which are a quasi-arithmetic progression of the form N i + 1 = N i + [(i + 1) / 2], where i = 1, 2, ... n (1 ) The deviation of the model spectrum from the spectrum of the sample is minimized by compiling a model spectrum
Figure 00000003

Where
M ij - model spectra of radionuclides;
c j are the relative contributions of the radionuclide spectra to the model spectrum of the sample;
i is the group number;
j is the radionuclide index.

Для определения относительных вкладов спектров радионуклидов в модельный спектр пробы минимизируют разницу между модельным спектром и спектром пробы по выражению

Figure 00000004

где
Pi - спектр пробы;
Mi - модельный спектр;
δ - коэффициент устойчивости процесса минимизации.To determine the relative contributions of the radionuclide spectra to the model spectrum of the sample, the difference between the model spectrum and the spectrum of the sample is minimized by the expression
Figure 00000004

Where
P i is the spectrum of the sample;
M i - model spectrum;
δ is the stability coefficient of the minimization process.

Минимизацию проводят в несколько этапов, выбирая сначала большую величину δ и нулевые значения cj, определяют минимум выражения (3), после чего δ уменьшают, повторяя процесс минимизации, при этом исходными значениями вкладов cj для каждого следующего шага минимизации являются результаты предыдущего шага. Расчет останавливают, когда процесс минимизации выражения (3) становится неустойчивым. Завершают идентификацию радионуклидов в исследуемой пробе пересчетом полученных значений cj в значения абсолютных активностей радионуклидов в пробе.Minimization is carried out in several stages, first choosing a large value of δ and zero values of c j , determine the minimum of expression (3), then reduce δ by repeating the minimization process, while the initial values of the contributions c j for each next minimization step are the results of the previous step. The calculation is stopped when the process of minimizing expression (3) becomes unstable. The identification of radionuclides in the test sample is completed by recalculating the obtained values of c j into the values of the absolute activities of the radionuclides in the sample.

На фиг. 1 представлена блок-схема реализации способа идентификации радионуклидов в пробах с использованием жидкостного сцинтилляционного счетчика; на фиг. 2 показаны бета-спектры радионуклидов в различных масштабах; на фиг. 3 - фрагмент библиотеки базовых спектров; на фиг. 4 показано сопоставление результатов обработки тестовой пробы по способу прототипа (A) и по предложенному способу (B). In FIG. 1 is a flow chart of a method for identifying radionuclides in samples using a liquid scintillation counter; in FIG. 2 shows beta spectra of radionuclides at various scales; in FIG. 3 - a fragment of the base spectra library; in FIG. 4 shows a comparison of the results of processing a test sample by the method of the prototype (A) and the proposed method (B).

Способ осуществляется следующим образом. Последовательность проведения операций показана на фиг. 1. The method is as follows. The sequence of operations is shown in FIG. one.

I. Отбор и подготовка проб к измерению. I. Sampling and preparation of samples for measurement.

Спектрометрический анализ на основе жидкосцинтилляционного счета можно проводить для любых проб (окружающей среды и технологических) после их соответствующей подготовки [4] . Как правило, это водные пробы, пробы почвы, растительности и пробы воздуха. Spectrometric analysis based on liquid scintillation counting can be performed for any samples (environment and technological) after their appropriate preparation [4]. As a rule, these are water samples, soil samples, vegetation and air samples.

I.1. Отбор проб. I.1. Sample selection.

Водные пробы окружающей среды, а также технологические пробы, отбирают в чистые емкости объемом 1 л в количестве не менее 3-х штук на контролируемый объект, подкисляют до pH 3-4, емкости герметично закрывают, указывают название пробы, время и место отбора и доставляют в лабораторию. Environmental water samples, as well as technological samples, are taken in clean containers of 1 liter in an amount of at least 3 pieces per controlled object, acidified to pH 3-4, the containers are sealed, indicate the name of the sample, time and place of sampling and delivered to the lab.

Пробы почвы отбирают с участка размером 10 • 10 м. Площадь отбора размечают конвертом, с узлов конверта (5 точек) отбирают пробы монолитным куском размером 10 • 10 см, толщиной 5 см, с которого предварительно удаляют травяной покров. Пробу очищают от корней и упаковывают в полиэтиленовый пакет с указанием названия пробы, места отбора, даты отбора, массы пробы, мощности дозы в месте отбора пробы. Soil samples are taken from a plot of 10 • 10 m in size. The sampling area is marked with an envelope, samples are taken from envelope nodes (5 points) in a monolithic piece of 10 • 10 cm, 5 cm thick, from which grass cover is previously removed. The sample is cleaned of the roots and packaged in a plastic bag with the name of the sample, place of sampling, date of sampling, mass of the sample, dose rate at the place of sampling.

Пробы растительности для травянистых проб отбирают с элементарных площадок площадью от 0,25 до 1 м2 в зависимости от густоты травянистого покрова. Смешанную пробу составляют из 4-5 индивидуальных проб, причем отбирают надземные части растений.Vegetation samples for grass samples are taken from elementary sites with an area of 0.25 to 1 m 2 depending on the density of the grass cover. A mixed sample is composed of 4-5 individual samples, and aerial parts of plants are taken.

Пробы древесной растительности составляют путем объединения нескольких индивидуальных проб от различных видов деревьев пропорционально их доле в составе древостояния. В качестве пробы отбирают побег последнего годового прироста (хвойные) или листву с одной ветки из нижней части кроны. Samples of woody vegetation are made by combining several individual samples from various tree species in proportion to their share in the stand. As a sample, the shoot of the last annual growth (conifers) or foliage from one branch from the lower part of the crown is taken.

Отобранные пробы растительности упаковывают в полиэтиленовый пакет с указанием названия пробы, места отбора, даты отбора, массы пробы и доставляют в лабораторию. The selected vegetation samples are packed in a plastic bag with the name of the sample, the place of sampling, the date of sampling, the mass of the sample and delivered to the laboratory.

Пробы воздуха для определения содержания радиоактивных аэрозолей отбирают с помощью аспирационных установок с производительностью не менее 1000 м3/ч на тонковолокнистый фильтр Петрянова. После прокачивания необходимого объема воздуха фильтр снимают и упаковывают в чистую, плотную бумагу, указывают название пробы, место и дату отбора, объем прокаченного воздуха и доставляют в лабораторию.Air samples for determining the content of radioactive aerosols are taken using suction units with a capacity of at least 1000 m 3 / h on a fine fiber Petryanov filter. After pumping the required volume of air, the filter is removed and packaged in clean, thick paper, the name of the sample, the place and date of sampling, the volume of pumped air are indicated and delivered to the laboratory.

I.2. Подготовка проб к измерению. I.2. Sample preparation for measurement.

I.2.1. Подготовка водных проб. I.2.1. Preparation of water samples.

I.2.1.1. Технологические пробы. I.2.1.1. Technological tests.

Если предполагаемая объемная активность радионуклида в пробе составляет более 102 Бк/л, то пробу не концентрируют, а анализируют сразу. Для этого отбирают по 5 мл каждой из трех параллельных проб, проверяют pH раствора и при необходимости доводят его до нейтрального (концентрированными соляной кислотой или аммиаком), затем вносят нейтральные растворы во флаконы для жидкосцинтилляционного счета, предварительно заполненные 10 мл сцинтилляционного коктейля. Энергично перемешивают содержимое каждого флакона для получения гомогенного раствора, выдерживают флаконы в темноте не менее 12 ч (для затухания возможных процессов хемо- и фотолюминесценции) и затем устанавливают в жидкосцинтилляционный анализатор для дальнейших измерений. Одновременно с анализируемой пробой по аналогии готовят фоновую, в которую вносят такой же объем деионизованной воды, как и подготовленной пробы, но не более 10 мл.If the estimated volumetric activity of the radionuclide in the sample is more than 10 2 Bq / l, then the sample is not concentrated, but analyzed immediately. To do this, 5 ml of each of the three parallel samples are taken, the pH of the solution is checked and, if necessary, adjusted to neutral (with concentrated hydrochloric acid or ammonia), then neutral solutions are added to the bottles for liquid scintillation counting, pre-filled with 10 ml of scintillation cocktail. Vigorously mix the contents of each vial to obtain a homogeneous solution, keep the vials in the dark for at least 12 hours (to attenuate possible chemo and photoluminescence processes), and then install them in a liquid scintillation analyzer for further measurements. Simultaneously with the analyzed sample, a background is prepared by analogy, into which the same volume of deionized water is added as the prepared sample, but not more than 10 ml.

I.2.1.2. Низкоактивные пробы. I.2.1.2. Low active samples.

Пробы с низкой объемной активностью радионуклидов (< 102 Бк/л) перед анализом обязательно концентрируют. Для этого отбирают три параллельных пробы объемом 1 л каждая, при необходимости подкисляют концентрированной соляной кислотой до pH 3-4 и упаривают на электрической плитке до объема 50 - 70 мл, переносят в термостойкий стакан объемом 0,1 л и упаривают до объема 5 - 8 мл. Далее раствор охлаждают, нейтрализуют концентрированным раствором аммиака до pH 5-7 (объем подготовленной пробы не должен превышать 10 мл) и вносят во флаконы для жидкосцинтилляционного счета, предварительно заполненные 10 мл сцинтилляционного коктейля. Содержимое флаконов тщательно перемешивают и выдерживают в темноте не менее 12 ч перед измерением. Одновременно с анализируемой пробой по аналогии готовят фоновую, в которую вносят такой же объем деионизованной воды, как и подготовленной пробы.Samples with low volumetric activity of radionuclides (<10 2 Bq / L) must be concentrated before analysis. For this, three parallel samples of 1 liter each are taken, if necessary, acidified with concentrated hydrochloric acid to pH 3-4 and evaporated on an electric stove to a volume of 50 - 70 ml, transferred to a heat-resistant glass with a volume of 0.1 liter and evaporated to a volume of 5 - 8 ml Next, the solution is cooled, neutralized with a concentrated solution of ammonia to pH 5-7 (the volume of the prepared sample should not exceed 10 ml) and put into vials for liquid scintillation counting, pre-filled with 10 ml of scintillation cocktail. The contents of the vials are thoroughly mixed and kept in the dark for at least 12 hours before measurement. Simultaneously with the analyzed sample, a background is prepared by analogy, into which the same volume of deionized water is added as the prepared sample.

При концентрировании проб упариванием могут быть утеряны некоторые радионуклиды, например углерод-14, сера-35, находящиеся в воде в виде растворенных газов или летучих органических соединений, поэтому их наличие и количество необходимо оценить измерением 10 мл не концентрированной пробы на жидкосцинтилляционном анализаторе. When concentrating the samples by evaporation, some radionuclides, for example, carbon-14, sulfur-35, which are in water in the form of dissolved gases or volatile organic compounds, can be lost, therefore their presence and quantity must be estimated by measuring 10 ml of the non-concentrated sample on a liquid scintillation analyzer.

I.2.2. Подготовка проб почвы. I.2.2. Preparation of soil samples.

I.2.2.1. Подготовка проб почвы с помощью кислотного разложения (выщелачивание). I.2.2.1. Preparation of soil samples using acid decomposition (leaching).

Отобранную пробу почвы весом 1 кг высушивают в течение 6 - 8 ч при температуре 60oС в сушильном шкафу. В зависимости от вида пробы (песок, глина) и ее твердости ее либо предварительно измельчают в фарфоровой ступке, либо сразу рассеивают на вибростоле с набором сит различного диаметра. Самую мелкую фракцию (0,5 мм и менее) делят методом квартования и отбирают для анализа навеску 20 г. Навеску пробы переносят в термостойкий стеклянный стакан объемом 150 - 200 мл, приливают 40 мл концентрированной азотной кислоты, 2 - 4 мл 30% перекиси водорода, смесь перемешивают, накрывают часовым стеклом и нагревают на электрической плитке в течение 1 ч. Затем смесь фильтруют на воронке с фильтром "синяя лента", остаток с фильтром переносят в тот же стакан, вносят такие же объемы азотной кислоты и перекиси водорода и процесс повторяют.The selected soil sample weighing 1 kg is dried for 6 to 8 hours at a temperature of 60 o C in an oven. Depending on the type of sample (sand, clay) and its hardness, it is either pre-crushed in a porcelain mortar, or immediately dispersed on a vibrating table with a set of sieves of various diameters. The smallest fraction (0.5 mm or less) is divided by quartering and a 20 g sample is taken for analysis. A sample is transferred to a heat-resistant glass beaker with a volume of 150-200 ml, 40 ml of concentrated nitric acid are added, 2-4 ml of 30% hydrogen peroxide the mixture is stirred, covered with a watch glass and heated on an electric stove for 1 hour. Then the mixture is filtered on a funnel with a blue ribbon filter, the residue with the filter is transferred to the same glass, the same volumes of nitric acid and hydrogen peroxide are added and the process is repeated .

Осадок на фильтре промывают 20 мл 6н азотной кислоты, все три кислотные вытяжки объединяют. Упаривают вытяжку до влажных солей, приливают 20 мл горячей дистиллированной воды и упаривают до влажных солей. К остатку приливают минимальный объем раствора горячей 1н соляной кислоты до полного растворения осадка. Как правило, в зависимости от состава пробы и содержания в ней железа, цвет пробы изменяется от светло-желтого до темно-бурого и является причиной различной цветовой затушенности образца. Если объем раствора не превышает 5 мл, то можно отобрать половину пробы или аликвоту, внести в стеклянный флакон для жидкосцинтилляционного счета, заполненный 10 мл сцинтилляционного коктейля, и предварительно оценить степень затушенности пробы измерением на жидкосцинтилляционном анализаторе в течение 1 - 2 мин. Если параметр тушения по величине не менее 100, то подготовленную пробу можно измерять, причем в тот же флакон можно внести остаток пробы. Если величина тушения менее 100, что обусловлено, скорее всего, цветовым тушением пробы из-за присутствия хлорида трехвалентного железа, то пробу необходимо осветлить добавлением равного объема насыщенного раствора хлорида двухвалентного олова для восстановления трехвалентного железа в двухвалентное, соединения которого имеют менее интенсивную окраску. Далее пробу анализируют, как описано выше. The filter cake is washed with 20 ml of 6N nitric acid, all three acid extracts are combined. The extract is evaporated to wet salts, 20 ml of hot distilled water are added and evaporated to wet salts. The minimum volume of a solution of hot 1N hydrochloric acid is added to the residue until the precipitate is completely dissolved. As a rule, depending on the composition of the sample and the content of iron in it, the color of the sample changes from light yellow to dark brown and is the reason for the different color haze of the sample. If the volume of the solution does not exceed 5 ml, then you can take half of the sample or an aliquot, add 10 ml of scintillation cocktail into a glass bottle for liquid scintillation counting, and preliminarily estimate the degree of quenching of the sample by measurement on a liquid scintillation analyzer for 1 - 2 min. If the quenching parameter is at least 100 in magnitude, then the prepared sample can be measured, and the remainder of the sample can be added to the same bottle. If the quenching is less than 100, which is most likely due to the color quenching of the sample due to the presence of ferric chloride, then the sample must be clarified by adding an equal volume of a saturated solution of ferrous tin chloride to restore ferric iron to ferrous, the compounds of which have a less intense color. Next, the sample is analyzed as described above.

I.2.2.2. Подготовка проб почвы с помощью микроволновой технологии. I.2.2.2. Preparation of soil samples using microwave technology.

Мелкодисперсную фракцию оквартованной пробы измельчают в планетарной микромельнице до размера 0,1 мм и менее отбирают навеску 5 - 10 г и вносят во фторопластовые стаканы ротора микроволновой печи. В каждый из стаканов вносят также по 10 мл смеси концентрированной азотной кислоты и 30% перекиси водорода в объемном соотношении 9:1. Стаканы закрывают специальными крышками с перепускными клапанами, помещают в ротор и устанавливают в микроволновую печь. Процесс разложения пробы проводится в следующих режимах: 5 мин при 250 Вт импульсного микроволнового излучения, 10 мин - 400 Вт и 5 мин - 500 Вт. Благодаря равномерному микроволновому нагреву пробы в закрытом объеме в реакционной среде создаются высокие температура и давление, позволяющие на порядок сократить время вскрытия пробы и способствующие в большинстве случаев ее полному разложению. The finely dispersed fraction of the quartered sample is crushed in a planetary micromill to a size of 0.1 mm or less, a sample of 5-10 g is taken and introduced into the fluoroplastic glasses of the microwave rotor. 10 ml of a mixture of concentrated nitric acid and 30% hydrogen peroxide in a volume ratio of 9: 1 are also added to each of the glasses. Glasses are closed with special covers with bypass valves, placed in the rotor and installed in the microwave. The sample decomposition process is carried out in the following modes: 5 min at 250 W of pulsed microwave radiation, 10 min - 400 W and 5 min - 500 W. Due to the uniform microwave heating of the sample in a closed volume, high temperature and pressure are created in the reaction medium, which make it possible to reduce the opening time of the sample by an order of magnitude and, in most cases, facilitate its complete decomposition.

После окончания процесса и охлаждения пробы ее фильтруют (в случае неполного разложения), остаток на фильтре промывают 2 раза по 5 мл 5 М азотной кислоты, кислотные фракции объединяют и подготавливают для жидкосцинтилляционного счета как описано выше. After the process is completed and the sample is cooled, it is filtered (in case of incomplete decomposition), the filter residue is washed 2 times with 5 ml of 5 M nitric acid, the acid fractions are combined and prepared for liquid scintillation counting as described above.

I.2.3. Подготовка проб растительности. I.2.3. Preparation of vegetation samples.

Пробы растительности высушивают в течение 6 - 8 ч при температуре 60oC в сушильном шкафу. Высушенные пробы измельчают с помощью мельницы, взвешивают, помещают в фарфоровые тигли с крышками и озоляют в муфельной печи в течение 6 - 7 час при 400 - 450oC. После завершения озоления и охлаждения тиглей в них заливают 10 - 20 мл концентрированной азотной кислоты (в зависимости от количества полученной золы) и проводят кислотное выщелачивание и подготовку для жидкосцинтилляционного счета как описано для проб почвы.Vegetation samples are dried for 6 to 8 hours at a temperature of 60 o C in an oven. The dried samples are crushed using a mill, weighed, placed in porcelain crucibles with lids and ashed in a muffle furnace for 6 - 7 hours at 400 - 450 o C. After completion of ashing and cooling of the crucibles, they fill 10 - 20 ml of concentrated nitric acid ( depending on the amount of ash obtained) and carry out acid leaching and preparation for liquid scintillation counting as described for soil samples.

I.2.4. Подготовка проб воздуха. I.2.4. Air sample preparation.

Фильтры, состоящие из ткани Петрянова, измельчают ножницами, помещают в фарфоровые тигли с крышками и озоляют в муфельной печи в течение нескольких час при 400 - 450oC. После завершения озоления и охлаждения тиглей в них заливают 10 - 20 мл концентрированной азотной кислоты (в зависимости от количества полученной золы) и проводят кислотное выщелачивание и подготовку для жидкосцинтилляционного счета как описано для проб почвы.Filters consisting of Petryanov’s fabric are crushed with scissors, placed in porcelain crucibles with lids and ashed in a muffle furnace for several hours at 400-450 ° C. After completion of the ashing and cooling of the crucibles, they fill them with 10-20 ml of concentrated nitric acid (in depending on the amount of ash obtained) and carry out acid leaching and preparation for liquid scintillation counting as described for soil samples.

I.2.5. Подготовка фоновых образцов. I.2.5. Preparation of background samples.

При анализе проб воды, почвы, растительности и воздуха в качестве фоновых используют образцы, приготовленные смешением во флаконах для жидкосцинтилляционного счета (объемом 20 мл) 10 мл сцинтиляционного коктейля с объемом 1 н соляной кислоты (или ее смеси с раствором хлорида олова), равным объему подготовленной и внесенной в измерительный флакон пробы. When analyzing water, soil, vegetation, and air samples, samples prepared by mixing in vials for liquid scintillation counting (volume 20 ml) of 10 ml scintillation cocktail with a volume of 1 N hydrochloric acid (or its mixture with a solution of tin chloride) equal to the volume are used as background samples. prepared and entered into the measuring vial of the sample.

II. Измерение и запись спектра пробы. II. Measurement and recording of the spectrum of the sample.

При измерении спектра пробы выполняют следующие операции. When measuring the spectrum of the sample, the following operations are performed.

В специальную кассету помещают фоновую пробу и подготовленные анализируемые. Кассету устанавливают в анализатор. Слева в кассету вставляют клипсу с кодом, соответствующим программе измерения образца в режиме подсчета зарегистрированных импульсов в мин. В программе измерения устанавливают время измерения в энергетический диапазон от 0 до 2000 КэВ. После этого анализатор переводят в режим счета, в котором все помещенные в кассету флаконы с образцами автоматически просчитываются. Записываются все заданные в программе параметры, а именно: индекс пробы, время измерения, счет, погрешность, параметр тушения и сохраняется полученный спектр образца в виде файла с распределением количества зарегистрированных импульсов по энергетическим каналам многоканального анализатора. После этого по специально разработанной программе анализируют полученный энергетический спектр образца и определяют качественный состав пробы и объемные (удельные) активности ее компонентов. A background sample and prepared samples are placed in a special cassette. The cartridge is installed in the analyzer. On the left, insert a clip with a code corresponding to the sample measurement program in the mode of counting recorded pulses in min. The measurement program sets the measurement time in the energy range from 0 to 2000 KeV. After that, the analyzer is transferred to the counting mode, in which all the sample bottles placed on the cassette are automatically calculated. All parameters specified in the program are recorded, namely: sample index, measurement time, count, error, quenching parameter, and the resulting spectrum of the sample is saved in the form of a file with the distribution of the number of recorded pulses over the energy channels of the multichannel analyzer. After that, according to a specially developed program, the resulting energy spectrum of the sample is analyzed and the qualitative composition of the sample and the volumetric (specific) activity of its components are determined.

III. Сворачивание аппаратного спектра пробы в группы. III. Collapsing the hardware spectrum of the sample into groups.

В связи с нерациональностью использования в расчетах исходного аппаратного спектра сцинтиляционного бета-спектрометра этот спектр целесообразно свернуть в группы, потеряв при этом минимум информации. Due to the irrationality of using the scintillation beta spectrometer in the initial hardware spectrum in calculations, it is advisable to collapse this spectrum into groups, while losing a minimum of information.

Использование равномерного линейного разбиения нерационально, т.к. при этом наиболее информативная начальная часть аппаратного спектра сворачивается в малое количество групп и для большинства спектров теряется значительное количество информации. На верхнем графике фиг. 2 показаны графики бета-спектров некоторых радионуклидов в линейном масштабе. Из графика видно, что "мягкие" спектры (в данном случае спектр трития - H-3) практически сливаются с началом координат и при сворачивании в группы попадают в одну, что, естественно, не позволит судить об их форме. Using a uniform linear partition is irrational, because in this case, the most informative initial part of the hardware spectrum is collapsed into a small number of groups and a significant amount of information is lost for most spectra. In the upper graph of FIG. 2 shows graphs of beta spectra of some radionuclides on a linear scale. It can be seen from the graph that the “soft” spectra (in this case, the tritium spectrum — H-3) practically merge at the origin and, when minimized, fall into groups, which, of course, does not allow us to judge their shape.

Использование логарифмического (см. средний график) разбиения также невозможно, т. к. низкоэнергетическая часть спектров при этом растягивается на большую часть диапазона, сжимая высокоэнергетическую часть спектров в последних группах, что также приведет к потере информации. Using a logarithmic partition (see the average graph) is also impossible, since the low-energy part of the spectra is stretched over most of the range, compressing the high-energy part of the spectra in the last groups, which will also lead to loss of information.

В данном способе используют сворачивание аппаратного спектра пробы в группы, граничные значения в которых представлены в табл. 1 и являются квази-арифметической прогрессией вида
Ni + 1 = Ni + [(i + 1)/2],
где
i = 1, 2,...n
(квадратные скобки здесь обозначают целую часть),
В табл. 1 приведено сворачивание аппаратного спектра в 90 групп для 2115 каналов анализатора. Количество групп выбирается в зависимости от детальности аппаратного спектра.
In this method, folding of the hardware spectrum of the sample into groups, the boundary values of which are presented in table. 1 and are a quasi-arithmetic progression of the form
Ni + 1 = Ni + [(i + 1) / 2],
Where
i = 1, 2, ... n
(the square brackets here indicate the integer part)
In the table. Figure 1 shows the folding of the hardware spectrum into 90 groups for 2115 analyzer channels. The number of groups is selected depending on the detail of the hardware spectrum.

Такое разбиение (см. график в масштабе групп на фиг. 2) позволяет подробно, без потери информации, выделить спектры радионуклидов с низкими энергиями. При этом при движении к высокоэнергетическим областям разница в ширине групп нивелируется, благодаря чему подробность представления высокоэнергетической области в предлагаемом масштабе групп становится такой же, как и при линейном масштабе. Such a partition (see the graph on the scale of the groups in Fig. 2) allows you to detail, without losing information, to distinguish low-energy radionuclide spectra. In this case, when moving to high-energy regions, the difference in the width of the groups is leveled, so that the detail of the representation of the high-energy region in the proposed group scale becomes the same as with the linear scale.

IV. Создание библиотеки базовых спектров. IV. Creating a library of basic spectra.

Для создания библиотеки базовых спектров выполняют следующее. Для каждого из контрольных источников (тритий, углерод-14, никель-63, стронций-90 и т. д. ) готовят серии из 10 флаконов с известным одинаковым количеством радиоактивной метки. В каждый из флаконов, начиная со второго, вносят возрастающее количество химического тушителя, после чего просачивают всю серию на жидкосцинтилляционном анализаторе с записью всех спектров в нуклидную библиотеку, при этом каждому значению параметра тушения соответствует определенная эффективность регистрации излучения радионуклида. На фиг. 3 представлены энергетические спектры некоторых радионуклидов с различным химическим тушением. При увеличении тушения в образце (значение тушения при этом уменьшается) регистрируемая анализатором спектральная кривая располагается в области более низких энергий, причем эффективность регистрации, как правило, сильно уменьшается. To create a library of basic spectra do the following. For each of the control sources (tritium, carbon-14, nickel-63, strontium-90, etc.), a series of 10 bottles with a known equal amount of radioactive label is prepared. Starting from the second one, an increasing amount of a chemical quencher is introduced into each bottle, after which the entire series is filtered through a liquid scintillation analyzer with recording of all spectra in a nuclide library, with each value of the quenching parameter corresponding to a certain radionuclide emission detection efficiency. In FIG. Figure 3 shows the energy spectra of some radionuclides with various chemical quenching. With increasing quenching in the sample (the quenching value decreases in this case), the spectral curve recorded by the analyzer is located in the region of lower energies, and the recording efficiency, as a rule, is greatly reduced.

В библиотеку вводят пересчитанные в групповые спектры отдельных радионуклидов для 10-ти различных тушений. Into the library are introduced recalculated into the group spectra of individual radionuclides for 10 different quenches.

В библиотеку также включают значения эффективности регистрации для каждого тушения. The library also includes registration efficiency values for each quenching.

Все библиотечные спектры нормированы на единичную активность. All library spectra are normalized to a single activity.

Полученная библиотека спектров наиболее распространенных нуклидов и кривых тушения позволяет анализировать реальные образцы в широком диапазоне тушений для данной марки сцинтилляционного коктейля. The resulting library of spectra of the most common nuclides and quenching curves allows us to analyze real samples in a wide range of quenching for this brand of scintillation cocktail.

V. Пересчет базовых спектров к тушению пробы. V. Recalculation of the basic spectra for the quenching of the sample.

В библиотеке приведены базовые спектры для конечного выбора тушений. Тушение исследуемой пробы может не совпадать с библиотечными. Поэтому при обработке пробы с определенным тушением базовые спектры приводят к этому тушению путем интерполяции между библиотечными спектрами. К данному тушению интерполируют также эффективность регистрации для каждого радионуклида. Полученные спектры нормируют и используют далее при создании модельного спектра. The library provides basic spectra for the final quenching selection. Quenching of the test sample may not coincide with the library. Therefore, when processing samples with a certain quenching, the basic spectra lead to this quenching by interpolation between library spectra. For this quenching, the registration efficiency for each radionuclide is also interpolated. The resulting spectra are normalized and used further to create a model spectrum.

VI. Минимизация отклонения модельного спектра от спектра пробы. VI. Minimization of deviation of the model spectrum from the spectrum of the sample.

На следующем этапе составляют модельный спектр

Figure 00000005

где
Mij - модельные спектры отдельных радионуклидов;
cj - относительные вклады в модельный спектр этих радионуклидов;
i - номер группы;
j - индекс радионуклида.The next stage is the model range
Figure 00000005

Where
M ij - model spectra of individual radionuclides;
c j are the relative contributions to the model spectrum of these radionuclides;
i is the group number;
j is the radionuclide index.

Для нахождения вкладов cj минимизируют разницу между модельным спектром и спектром пробы Pi.To find the contributions c j, the difference between the model spectrum and the spectrum of the sample P i is minimized.

При решении задач минимизации наиболее важным моментом является правильный выбор критерия минимизации. When solving minimization problems, the most important point is the correct choice of minimization criterion.

Использование минимизации абсолютного отклонения спектра пробы от спектра модели (см. формулу (1)), как это сделано в прототипе, не позволяет "чувствовать" малые активности на фоне больших. Using minimization of the absolute deviation of the spectrum of the sample from the spectrum of the model (see formula (1)), as is done in the prototype, does not allow you to "feel" small activity against the background of large ones.

Для того чтобы способ позволял выделять в пробах радионуклиды с малой активностью на фоне радионуклидов с большой активностью, предложено минимизировать следующее выражение:

Figure 00000006

где
Pi спектр пробы;
Mi - модельный спектр;
δ - - коэффициент устойчивости процесса минимизации.In order for the method to allow radionuclides with low activity to be isolated in samples against the background of radionuclides with high activity, it was proposed to minimize the following expression:
Figure 00000006

Where
P i the spectrum of the sample;
M i - model spectrum;
δ - is the coefficient of stability of the minimization process.

Здесь деление на min(Pi, Mi) (переход к относительному отклонению), а не просто на Pi, используют для повышения чувствительности к "низкоактивным" областям спектра, так как это позволяет еще более увеличить роль слагаемых с малыми значениями Mi.Here, dividing by min (P i , M i ) (transition to relative deviation), and not just by P i , is used to increase the sensitivity to the "low-active" regions of the spectrum, since this makes it possible to further increase the role of terms with small values of M i .

Коэффициент устойчивости δ является малой добавкой, необходимой для исключения деления на ноль при min(Pi, Mi)=0 и исключения неустойчивости решения (4) из-за слагаемых, в которых член min(Pi, Mi) меньше статистического разброса значений Pi.The stability coefficient δ is a small additive necessary to eliminate division by zero at min (P i , M i ) = 0 and to eliminate instability of solution (4) due to terms in which the term min (P i , M i ) is less than the statistical spread values of P i .

Выбор коэффициента δ одновременно влияет как на устойчивость решения (чем больше δ, тем лучше устойчивость), так и на чувствительность способа к малоактивным элементам (чем больше δ, тем хуже чувствительность). В крайнем варианте, при δ _→ ∞, минимизируемое выражение сводится к виду (1), используемому в прототипе. При расчете сначала выбирают большую величину коэффициента δ, находят минимум выражения (4), после чего δ уменьшают и повторяют процесс минимизации. При этом исходными значениями вкладов cj для каждого следующего шага являются результаты предыдущего шага. Расчет останавливают, когда процесс минимизации выражения (4) становится неустойчивым.The choice of the coefficient δ simultaneously affects both the stability of the solution (the more δ, the better the stability), and the sensitivity of the method to inactive elements (the more δ, the worse the sensitivity). In the extreme case, as δ _ → ∞, the minimized expression reduces to the form (1) used in the prototype. In the calculation, first choose a large value of the coefficient δ, find the minimum of expression (4), after which δ reduce and repeat the minimization process. In this case, the initial values of the contributions c j for each next step are the results of the previous step. The calculation is stopped when the process of minimizing expression (4) becomes unstable.

VII. Расчет активности радионуклидов. VII. Calculation of the activity of radionuclides.

Полученные значения cj определяют относительный вклад радионуклидов в активность пробы. Переход к абсолютной активности проводят по формуле
Aj = cj • A/Ej, (5)
где
A - интегральный счет пробы (сумма аппаратного спектра).
The obtained values of c j determine the relative contribution of radionuclides to the activity of the sample. The transition to absolute activity is carried out according to the formula
A j = c j • A / E j , (5)
Where
A is the integral count of the sample (the sum of the hardware spectrum).

Ej - эффективность регистрации.E j is the registration efficiency.

Таким образом, в результате измерения и обработки спектра пробы идентифицирован радионуклидный состав и получены активности каждого входящего в состав пробы радионуклида. Thus, as a result of measuring and processing the spectrum of the sample, the radionuclide composition was identified and the activities of each radionuclide included in the sample were obtained.

Техническая эффективность предложенного способа по сравнению с прототипом заключается в том, что данный способ позволяет выделять в пробах на фоне радионуклидов, имеющих большие активности, радионуклиды с малыми уровнями активности путем выбора соответствующего масштаба сворачивания аппаратных спектров в группы и определения критерия минимизации отклонения спектра пробы от модельного спектра. The technical efficiency of the proposed method compared to the prototype is that this method allows to isolate in the samples against the background of radionuclides with high activity, radionuclides with low levels of activity by choosing the appropriate scale for folding the hardware spectra into groups and determining the criterion for minimizing the deviation of the spectrum of the sample from the model spectrum.

Для подтверждения технической эффективности проанализируем данные измерений 2-х тестовых проб. В табл. 2 и 3 приведены реальные составы этих проб и результаты определения радионуклидного состава по методу прототипа и по представленному методу. To confirm technical efficiency, we analyze the measurement data of 2 test samples. In the table. 2 and 3 show the real compositions of these samples and the results of determining the radionuclide composition by the method of the prototype and by the method presented.

Из табл. 2 видно, что в первой пробе с помощью предложенного способа достаточно точно определен весь радионуклидный состав, в то время как известным способом возможно определить только сильноактивный Cs-137 и один элемент из 3-х слабоактивных. Из табл. 3 видно, что во второй пробе с помощью предложенного способа также достаточно точно определен весь радионуклидный состав, в то время как известный способ позволил точно определить только тритий, активность которого значительно выше активности сопутствующих элементов. Результаты определения радионуклидного состава пробы N 2 хорошо иллюстрируется графиками на фиг. 4. На них показаны спектр пробы, модельный спектр, вклады в модельный спектр спектров отдельных радионуклидов и отклонению модельного спектра от спектра пробы. На верхнем - полные спектры, на среднем и нижнем - увеличенная соответственно в 35 и в 1750 раз нижняя часть верхнего графика. На левых графиках (фиг. 4A) - результаты по известному способу, на правых (фиг. 4B) - по предложенному способу, из которых видно, что модельный спектр, полученный по известному способу только в верхней части, совпадает со спектром пробы, в то время как модельный спектр, полученный по предложенному способу, близок спектру пробы на всем протяжении оси. From the table. 2 shows that in the first sample, using the proposed method, the entire radionuclide composition is determined quite accurately, while in a known manner it is possible to determine only highly active Cs-137 and one element out of 3 weakly active. From the table. 3 it can be seen that in the second sample, using the proposed method, the entire radionuclide composition was also quite accurately determined, while the known method only allowed accurate determination of tritium, the activity of which is significantly higher than the activity of related elements. The results of determining the radionuclide composition of sample No. 2 are well illustrated by the graphs in FIG. 4. They show the spectrum of the sample, the model spectrum, the contributions to the model spectrum of the spectra of individual radionuclides and the deviation of the model spectrum from the spectrum of the sample. The upper part shows the full spectra, and the middle and lower ones show the lower part of the upper graph, enlarged by 35 and 1750 times, respectively. On the left graphs (Fig. 4A) - the results of the known method, on the right (Fig. 4B) - according to the proposed method, which shows that the model spectrum obtained by the known method only in the upper part coincides with the spectrum of the sample, while time as the model spectrum obtained by the proposed method is close to the spectrum of the sample along the entire axis.

Пример. Example.

Проводят отбор водной технологической пробы одного из пунктов захоронения радиоактивных отходов (ПЗРО) на территории России. Данная проба имеет активность около 106 Бк/л, обусловленную наличием большого количества трития, но в ней необходимо определить другие слабоактивные радионуклиды, которые по своей радиационной опасности превышают тритий на несколько порядков.Water technological samples are taken from one of the radioactive waste disposal facilities (RWDFs) in Russia. This sample has an activity of about 10 6 Bq / L, due to the presence of a large amount of tritium, but it is necessary to determine other weakly active radionuclides in it, which in their radiation hazard exceed tritium by several orders of magnitude.

Данную пробу подготавливают следующим образом: отбирают три параллельных пробы, доводят pH раствора до нейтрального, вносят полученные растворы во флаконы для жидкосцинтилляционного счета, предварительно заполненные 10 мл сцинтилляционного коктейля. Полученный гомогенный раствор выдерживают в темноте 12 ч для затухания возможных процессов хемо- и фотолюминесценции. Затем флаконы устанавливают в жидкосцинтилляционный анализатор для измерений. Измеряют спектр пробы и записывают параметры измерения время измерения - 60 мин, тушение - 270, навеска пробы - 5 мл. This sample is prepared as follows: three parallel samples are taken, the pH of the solution is adjusted to neutral, the resulting solutions are added to liquid scintillation counting vials pre-filled with 10 ml of scintillation cocktail. The resulting homogeneous solution is kept in the dark for 12 hours to attenuate possible processes of chemo and photoluminescence. Then the bottles are installed in a liquid scintillation analyzer for measurements. Measure the spectrum of the sample and record the measurement parameters, the measurement time is 60 minutes, the quenching is 270, the sample is 5 ml.

Для определения этих слабоактивных радионуклидов на фоне сильноактивного трития осуществляют следующие операции. The following operations are carried out to determine these weakly active radionuclides against the background of highly active tritium.

Поскольку измеренный аппаратный спектр заканчивается в 1280 канале, его сворачивают в 70 групп. Такое сворачивание позволяет подробно, без потери информации, выделить спектры радионуклидов с низкими энергиями. При этом при движении к высокоэнергетическим областям разница в ширине групп нивелируется, благодаря чему подробность представления высокоэнергетической области в предлагаемом масштабе групп становится такой же, как и при линейном масштабе. Since the measured hardware spectrum ends in channel 1280, it is collapsed into 70 groups. This folding allows you to detail, without loss of information, to highlight the spectra of radionuclides with low energies. In this case, when moving to high-energy regions, the difference in the width of the groups is leveled, so that the detail of the representation of the high-energy region in the proposed group scale becomes the same as with the linear scale.

Из библиотеки базовых спектров для измеренного уровня тушения формируют модельный спектр

Figure 00000007
для чего выбирают набор радиоизотопов, характерных для данного пункта захоронения. Здесь cj - относительные вклады в модельный спектр радионуклидов, i - номер группы, j - индекс радионуклида. Далее, установив δ = 1 и cj = 0 для всех j, минимизируют следующее выражение
Figure 00000008

Далее уменьшают δ в 10 раз и заново проводят минимизацию, используя в качестве начальных значений вкладов cj полученные на предыдущем шаге. Повторяют процедуру до тех пор, пока процесс минимизации не становится неустойчивым (изменение вкладов cj приводит к уменьшению минимизируемого выражения).A model spectrum is formed from the library of basic spectra for the measured level of quenching
Figure 00000007
why choose a set of radioisotopes characteristic of a given burial site. Here c j are the relative contributions to the model spectrum of radionuclides, i is the group number, j is the radionuclide index. Next, setting δ = 1 and c j = 0 for all j, minimize the following expression
Figure 00000008

Then, δ is reduced by a factor of 10 and minimization is carried out anew using the initial values of the contributions c j obtained in the previous step. Repeat the procedure until the minimization process becomes unstable (changing the contributions c j leads to a decrease in the minimized expression).

Полученные таким образом коэффициенты cj определяют относительный вклад радионуклидов в активность пробы. Переход к абсолютной активности проводят по формуле
Aj= c * j A/Ej,
где
A - интегральный счет пробы (сумма аппаратного спектра);
Ej - эффективность регистрации.
The coefficients c j obtained in this way determine the relative contribution of radionuclides to the activity of the sample. The transition to absolute activity is carried out according to the formula
A j = c * j A / E j ,
Where
A is the integral count of the sample (the sum of the hardware spectrum);
E j is the registration efficiency.

В результате проведенного отбора, пробоподготовки, измерения и обработки спектров пробы идентифицирован радионуклидный состав и получены активности каждого входящего в состав пробы радионуклида. As a result of the selection, sample preparation, measurement and processing of the spectra of the sample, the radionuclide composition was identified and the activities of each radionuclide included in the sample were obtained.

Результаты обработки пробы представлены в табл. 4. The results of sample processing are presented in table. 4.

Таким образом, предложенный способ позволяет в воде, содержащей большое количество трития, обнаружить малые добавки сопутствующих изотопов. Данный результат подтвержден повторной обработкой после выпаривания пробы, при котором содержание трития сведено к минимуму. Thus, the proposed method allows to detect small additives of accompanying isotopes in water containing a large amount of tritium. This result is confirmed by reprocessing after evaporation of the sample, in which the tritium content is minimized.

Используемые источники информации
1. Патент США N 4918310 МПК G 01 T 1/204.
Information Sources Used
1. US patent N 4918310 IPC G 01 T 1/204.

2. Патент США N 5134294 МПК G 01 T 1/204. 2. US Patent N 5134294 IPC G 01 T 1/204.

3. PCT N 91/10922 МПК G 01 T 1/204 - прототип. 3. PCT N 91/10922 IPC G 01 T 1/204 - prototype.

4. "Методика выполнения измерений объемной активности бета-излучающих радионуклидов в водных пробах с помощью бета-спектрометра на базе жидкосцинтилляционного анализатора марки "TRI-CARB 2550 TR/AB'''', МРК-МО-1597, Москва, 1997. 4. "Method for measuring the volumetric activity of beta-emitting radionuclides in aqueous samples using a beta spectrometer based on a liquid scintillation analyzer of the brand" TRI-CARB 2550 TR / AB '' '', MRK-MO-1597, Moscow, 1997.

Claims (1)

Способ идентификации радионуклидов в пробах с использованием жидкостного сцинтилляционного счетчика, включающий отбор проб окружающей среды и технологических проб, подготовку проб к измерению на жидкостном сцинтилляционном счетчике, измерение и запись спектра пробы и параметров измерения, сворачивание аппаратного спектра пробы в группы, создание модельного спектра пробы на основе библиотеки базовых спектров, минимизацию отклонения модельного спектра от спектра пробы и идентификацию содержания радионуклидов в пробе, отличающийся тем, что сворачивают аппаратный спектр пробы в группы, граничные значения Ni в которых являются квазиарифметической прогрессией вида Ni+1 = Ni + [(i+1)/2], где i = 1, 2,...n, осуществляют минимизацию отклонения модельного спектра от спектра пробы путем составления модельного спектра
Figure 00000009

где Mij - модельные спектры радионуклидов;
cj - относительные вклады спектров радионуклидов в модельный спектр пробы;
i - номер группы;
j - индекс радионуклида,
а для определения относительных вкладов спектров радионуклидов в модельный спектр пробы минимизируют разницу между модельным спектром и спектром пробы по выражению
Figure 00000010

где Pi - спектр пробы;
Mi - модельный спектр;
δ - коэффициент устойчивости процесса минимизации,
минимизацию проводят в несколько этапов, выбирая сначала большую величину δ и нулевые значения cj, определяют минимум, после чего δ уменьшают, повторяя процесс минимизации, при этом исходными значениями вкладов cj для каждого следующего шага минимизации являются результаты предыдущего шага, расчет останавливают, когда процесс минимизации становится неустойчивым, и завершают идентификацию радионуклидов в исследуемой пробе пересчетом полученных значений cj в значения абсолютных активностей радионуклидов в пробе.
A method for identifying radionuclides in samples using a liquid scintillation counter, including environmental and process samples, preparing samples for measurement on a liquid scintillation counter, measuring and recording the spectrum of the sample and measurement parameters, folding the hardware spectrum of the sample into groups, creating a model spectrum of the sample on the basis of the library of basic spectra, minimizing the deviation of the model spectrum from the spectrum of the sample and identification of the content of radionuclides in the sample, different t We note that the hardware spectrum of the sample is collapsed into groups whose boundary values N i in which are a quasi-arithmetic progression of the form N i + 1 = N i + [(i + 1) / 2], where i = 1, 2, ... n, minimize the deviation of the model spectrum from the spectrum of the sample by compiling a model spectrum
Figure 00000009

where M ij - model spectra of radionuclides;
c j are the relative contributions of the radionuclide spectra to the model spectrum of the sample;
i is the group number;
j is the radionuclide index,
and to determine the relative contributions of the radionuclide spectra to the model spectrum of the sample, the difference between the model spectrum and the spectrum of the sample is minimized by the expression
Figure 00000010

where P i is the spectrum of the sample;
M i - model spectrum;
δ is the stability coefficient of the minimization process,
minimization is carried out in several stages, first choosing a large value of δ and zero values of c j , determine the minimum, then δ is reduced by repeating the minimization process, while the initial values of the contributions c j for each next minimization step are the results of the previous step, the calculation is stopped when the minimization process becomes unstable, and the identification of radionuclides in the test sample is completed by recalculating the obtained values of c j into the values of the absolute activities of the radionuclides in the sample.
RU97121316A 1997-12-08 1997-12-08 Process of identification of radionuclides in sample with use of liquid scintillation counter RU2120646C1 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97121316A RU2120646C1 (en) 1997-12-08 1997-12-08 Process of identification of radionuclides in sample with use of liquid scintillation counter
PCT/RU1998/000372 WO1999030185A1 (en) 1997-12-08 1998-11-12 Method for identifying radionuclides in probes using a liquid scintillation sensor
US09/581,006 US6492642B1 (en) 1997-12-08 1998-11-12 Method for identifying radionuclides in probes using a liquid scintillation sensor
FI20001280A FI117771B (en) 1997-12-08 2000-05-29 Method for detecting radionuclides in samples using a liquid scintillation counter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97121316A RU2120646C1 (en) 1997-12-08 1997-12-08 Process of identification of radionuclides in sample with use of liquid scintillation counter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2120646C1 true RU2120646C1 (en) 1998-10-20
RU97121316A RU97121316A (en) 1999-04-10

Family

ID=20200320

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU97121316A RU2120646C1 (en) 1997-12-08 1997-12-08 Process of identification of radionuclides in sample with use of liquid scintillation counter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2120646C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2461023C1 (en) * 2011-04-27 2012-09-10 Открытое акционерное общество "Ведущий проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт промышленной технологии" (ОАО "ВНИПИпромтехнологии") Method of radiological monitoring of tritium contamination of hydrocarbon deposit subsoil
RU2547162C2 (en) * 2013-01-16 2015-04-10 Игорь Георгиевич Дорух Method to measure volume activity of beta-active aerosols
RU2811788C1 (en) * 2023-05-10 2024-01-17 Елена Евгеньевна Куницына Method for determining activity of beta- and alpha-emitting nuclides in air aerosol samples

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2461023C1 (en) * 2011-04-27 2012-09-10 Открытое акционерное общество "Ведущий проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт промышленной технологии" (ОАО "ВНИПИпромтехнологии") Method of radiological monitoring of tritium contamination of hydrocarbon deposit subsoil
RU2547162C2 (en) * 2013-01-16 2015-04-10 Игорь Георгиевич Дорух Method to measure volume activity of beta-active aerosols
RU2811788C1 (en) * 2023-05-10 2024-01-17 Елена Евгеньевна Куницына Method for determining activity of beta- and alpha-emitting nuclides in air aerosol samples

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Guérin et al. Determining gamma dose rates by field gamma spectroscopy in sedimentary media: results of Monte Carlo simulations
Dovlete et al. Quantification of uncertainty in gamma-spectrometric analysis of environmental samples
US6492642B1 (en) Method for identifying radionuclides in probes using a liquid scintillation sensor
Nayak et al. Organically bound tritium: optimization of measurements in environmental matrices by combustion method and liquid scintillation spectrometry
Harley EML procedures manual
Heydorn Aspects of precision and accuracy in neutron activation analysis
RU2120646C1 (en) Process of identification of radionuclides in sample with use of liquid scintillation counter
Schönhofer et al. Recent progress and application of low level liquid scintillation counting
Lee Direct Estimation of Gamma-Ray Abundances in Radionuclide Mixtues. Complement Subtracton Method
Aleklett et al. Total β-decay energies and masses of short-lived isotopes of zinc, gallium, germanium and arsenic
Deino et al. 40Ar/39Ar dating in paleoanthropology and archeology
RU2132074C1 (en) Method for identifying radionuclides in samples using liquid scintillation counter
Olmos et al. Drift problems in the automatic analysis of gamma-ray spectra using associative memory algorithms
RU2191409C2 (en) Method of identification of alpha-particle emitting radio nuclides in samples with use of liquid scintillation counter
Blaauw et al. An alternative convention describing the (n, γ)-reaction rate suited for use in the k 0-method of NAA
Kolotov et al. Software ASPRO-NUC: gamma-ray spectrometry, routine NAA, isotope identification and data management
De Corte et al. The installation of KAYZERO-assisted NAA for use in industry and environmental sanitation in three Central European countries: Plans and achievements of a COPERNICUS project
Oczkowski et al. Partial matrix doses for thermoluminescence dating
Grün et al. Observations on the kinetics involved in the TL glow curves in quartz, K-feldspar and Na-feldspar mineral separates of sediments and their significance for dating studies
Gunnink Plutonium isotopic analysis of nondescript samples by gamma-ray spectrometry
Baldwin et al. Absolute measurement of the cross section for 23-keV neutron activation of thorium
Torres Astorga et al. Improving the efficiency in the detection of gamma activities in environmental soil samples: influence of the granulometry and soil density
Verheijke Some practical procedures in computerized thermal neutron activation analysis with Ge (Li) gamma-ray spectrometry
Cincu A practical method for accurate measurement of radionuclide activities in environmental samples
Budnitz Strontium-90 and strontium-89: a review of measurement techniques in environmental media

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
TK4A Correction to the publication in the bulletin (patent)

Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -PD4A- IN JOURNAL: 34-2013 FOR TAG: (73)

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20141209