ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ЛЕСНОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИИ

МЕТОДИКА РАДИОХИМИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТРОНЦИЯ-90
В ПРОБАХ ПОЧВЫ И РАСТИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Москва - 1994

Методика радиохимического определения стронция-90 в пробах почвы и растительных материалах разработана сотрудниками Физико-энергетического института с участием специалистов Федеральной службы лесного хозяйства России и отраслевых лабораторий радиационного контроля и предназначена для использования при проведении контроля за радиационной обстановкой на землях лесного фонда, подвергшихся радиоактивному загрязнению.

Методика радиохимического определения стронция-90 в пробах почвы и растительных материалов метрологически аттестована (свидетельство о метрологической аттестации N 74/94).

1. Вводная часть

Настоящий документ устанавливает радиохимический метод определения содержания стронция-90 в пробах почвы и растительных материалов.

Метод основан на концентрировании стронция-90 путем соосаждения вместе с носителем стронция в виде оксалатов и радиохимической очистки его с помощью экстракции дициклокегсил-18-краун-6 в хлороформе и измерения бета-активности выделенного стронция по накоплению иттрия-90. Определение химического выхода стронция производится трилонометрическим методом по ГОСТ 18913-73.

2. Показатели точности

Пределы допускаемых относительных погрешностей и значения верхней границы относительного среднего квадратического отклонения вSr при доверительной вероятности 95% измерения активности стронция в пробах почвы и растительных материалов приведены в таблице 1.

Таблица 1

3. Средства измерений, вспомогательные устройства,
реактивы и материалы

3.1. Измерительная установка должна удовлетворять требованиям ГОСТ 24281-80, ОСТ-95 10235-86, ОСТ 95 599-86; включает в себя:

3.1.1. Блок детектирования, удовлетворяющий требованиям ГОСТ 24281-80, либо сцинтилляционный по ГОСТ 16839-71 (СТ СЭВ 1449-28), например типа УСД-1, либо БСБС3-1еМ в комплекте с предусилителем.

3.1.2. Высоковольтный стабилизированный источник питания типа БНВ2-95, БНВ2-97.

3.1.3. Счетный прибор типа ПСО-2еМ, ПСО 2-4.

3.1.4 Защитный свинцовый домик с толщиной стенок не менее 50 мм.

3.1.5. Устройство из оргстекла или пластика для установки и фиксации держателя источника на заданном расстоянии от детектора.

3.2. Эталоны и источники:

образцовый раствор радионуклида (ОРР), стронция+иттрия-90 с погрешностью определения удельной активности, при доверительной вероятности 0.99, не более 1 % по ТУИ-170-71;

образцовые источники бета-излучения стронций+иттрий-90 или контрольные источники из образцовых радиоактивных растворов с активностью в интервале от 5 Бк до 10000 Бк;

контрольные источники изготавливают согласно требованиям, изложенным в ОСТ 95-10234-86 (Приложение 4).

3.3. Весы лабораторные модели ВЛЗ 134 4-го класса и 2-го класса с предельной нагрузкой 200 г по ГОСТ 24104.ВЛР-200. Допускаемая погрешность взвешивания до 50 г_+0.05 мг; 50-200 г_+0.75 мг.

3.4. Шкаф сушильный лабораторный типа 2В-131.

3.5. Плитка электрическая по ГОСТ 14919-83.

3.6. Лампа накаливания, электрическая, зеркальная по ГОСТ 13874-83, либо лампа инфракрасная тип 3С-1 или тип СУ-500.

3.7. Колбы мерные вместительностью 50,100,250,500,1000 куб.см по ГОСТ 1770.

3.8. Чашки фарфоровые, диаметр 100 мм, ГОСТ 9147-80Е.

3.9. Цилиндры мерные на 10, 25, 50, 100, 500, 1000 куб.см по ГОСТ 1770;

3.10. Пипетки стеклянные мерные вместительностью 1, 2, 5, 10 куб.см; по ГОСТ 20294-74.

3.11. Воронки делительные вместительностью 100, 200, 1000 куб.см по ГОСТ 20932.

3.12. Стаканы стеклянные лабораторные термостойкие вместительностью 50, 100, 250, 400, 600, 1000 по ГОСТ 23932.

3.13. Фильтры обеззоленные по ТУ 6-09-1678-86.

3.14. Подложки металлические (из нержавеющей стали) толщина подложек 0.2 - 2.0 мм. Диаметр подложек 20 и 32 мм в зависимости от диаметра входного окна счетчика.

3.15. Печь муфельная с терморегулятором до 1000 град. С.

3.16. Центрифуга типа ЦЛС-3 У4.2 ТУ 5.375-4170-77 или центрифуга типа ОПн-8-У4.2 ТУ 5.375-4261-76.

Реактивы

3.17. Дициклогексано-18-краун-6 по ТУ 6-02-27-22-85.

3.18. Кислота щавелевая, чда по ГОСТ 22180-71, хч.

3.20. Стронций азотнокислый по ГОСТ 5429-74, чда.

3.21 Кислота азотная по ГОСТ 4461-77 (СТ СЭВ 3855-82). Раствор азотной кислоты 4 м/куб.дм.

3.22. Аммиак водный по ГОСТ 3760.

3.23. Хлороформ по ТУ 6-09-4263.

3.24. Спирт этиловый ректификованный по ГОСТ 5962.

3.25. Вода дистиллированная по ГОСТ 670972.

3.26. Ацетон, чда, по ГОСТ 2603-79.

3.27. Дициклогексано-18-краун-6 (ДЦГ18К6) по ТУ 6-02-27-22-85; 0,2 моль/куб.дм раствор в хлороформе. В колбе вместимостью 500 куб.см помещают 37.2 ДЦГ18К6 (Молекулярная масса 372 г), изомер А, и содержимое растворяют в хлороформе, доводя последний до метки 500 куб.см.

Мерная посуда должна быть не ниже второго класса точности.

Все реактивы должны быть квалификации не ниже ч.д.а.

Приготовление растворов носителей стронция, а также титрованных растворов выполняют по ГОСТ 18913-74: Вода питьевая. Метод определения стронция-90.

4. Метод анализа

Радиохимическое определение стронция-90 основано на переводе данного нуклида в растворенное состояние путем кислотной обработки и очистки от мешающих радионуклидов носителем стронция (соль стронция).

Окончательное измерение активности стронция-90 проводится по дочернему продукту - иттрию-90.

Время, необходимое для выполнения одного определения с учетом подготовки проб и времени накопления дочернего иттрия-90 от 5 до 14 суток. (Поправка на неполноту накопления иттрия-90 в растворе стронция равна, например, 0.75 для 6 суток после отделения стронция экстракцией, для 14 суток поправка равна 0.98).

4.1. Определение стронция-90 в почве и растительных материалах

Метод включает следующие основные операции:

первичная обработка пробы (сушка, измельчение, просев, прокаливание, введение носителя, выщелачивание стронция);

концентрирование и выделение стронция-90 осаждением оксалатов;

очистка стронция-90 экстракцией дициклогексано-18-краун-6 в хлороформе;

измерение бета-активности органической фазы либо водного реэкстракта.

Равновесное содержание стронция-90 рассчитывают по скорости накопления дочернего иттрия-90.

5. Требования безопасности

5.1. При проведении измерений следует руководствоваться "Нормами радиационной безопасности НРБ-76/87 и Основными санитарными правилами работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений ОСП-72/87", "Правилами технической эксплуатации установок потребителей и Правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей" и "Основными правилами безопасной работы в химических лабораториях", утвержденными Министерством химической промышленности 27.07.77 и действующими инструкциями предприятий, утвержденными в установленном порядке.

5.2. С целью предотвращения загрязнения окружающей среды и рабочих помещений продукты анализа (растворы, бумага, препараты и т.д.), содержащие радиоактивные вещества, необходимо утилизировать в соответствии с "Нормами радиационной безопасности НРБ-76/87" и "Основными санитарными правилами работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений ОСП-72/87" и действующими инструкциями предприятий, утвержденными в установленном порядке.

5.3. К выполнению анализов допускаются лица, прошедшие обучение и практическую подготовку по соответствующей программе и имеющие квалификацию лаборантов-радиохимиков, лаборантов-радиометристов, лаборантов химического анализа не ниже 4 разряда или инженерно-технические работники, допущенные к выполнению указанных работ в установленном на предприятии порядке.

6. Подготовка и проведение анализа

6.1. Подготовка проб почвы к анализу.

6.1.1. Пробы почвы и растительных материалов отбирают как описано в приложении 1.

На технических весах берут навеску массой 1 кг и помещают на нержавеющий противень из нержавеющей стали равномерным слоем 20-30 мм. Противень с пробой в сушильном шкафу при температуре 130 - 150 град. С выдерживают в течение 5-7 часов для удаления влаги.

Пробу измельчают и перемешивают в ступке или в электромельнице (до размеров зерна 2-3 мм).

Берут усредненную методом квадратирования навеску (массой 50-100 г) пробы воздушно-сухой почвы на технических весах с точностью 0.02 г. В зависимости от содержания радиостронция масса навески может изменяться от 50 до 300 г (отбор усредненной пробы в приложении 3).

Пробу прокаливают, выдерживая в муфельной печи в течение 1 часа при температуре 700-750 град. С для переведения основной массы в оксидную форму.

6.1.2. Выщелачивание пробы почвы.

Вносят в стакан с прокаленной пробой почвы раствор носителя стронция 40 мГ (по металлу) и 5 М раствор азотной кислоты 200-300 куб.см.

Кипятят смесь почвы и растворов в течение 0.5 часа на песчаной бане.

Раствор отделяют от твердой фазы фильтрацией (через фильтр с красной или белой лентой), либо центрифугированием.

Дважды обрабатывают твердую фазу почвы 4-5 М раствором горячей азотной кислоты в течение 0.5 часа (кипячение).

После фильтрации твердый осадок почвы промывают 3 раза на фильтре горячей дистиллированной водой (лучше промывку проводить до слабокислой реакции по показанию универсальной индикаторной бумажки).

Растворы после фильтрации объединяют и упаривают до 100 куб.см.

6.1.3. Отделение стронция от сопутствующих компонент и концентрирование.

Для отделения и концентрирования стронция от других радионуклидов и химических элементов используют вариант оксалатного осаждения.

К полученному раствору после выщелачивания и упаривания добавляют раствор щавелевой кислоты (96 г/л Н2С2О4) примерно 100 куб.см.

Устанавливают в растворе рН=4, нейтрализуя кислоту с помощью раствора аммиака.

Раствор с осадком оксалатов оставляют на 4 часа (можно и больше), затем осадок отделяют от раствора фильтрацией, промывают 2 раза горячей дистиллированной водой на фильтре.

Осадок вместе с фильтром высушивают и затем прокаливают при 750 град. С в муфельной печи в течение 1 часа.

Осадок переносят в стакан и растворяют в 3-4 М азотной кислоте, устанавливают кислотность раствора на уровне 3.0 М/л (желательно объем раствора довести до 5-10 куб.см.)

6.1.4. Очистка стронция-90 экстракцией.