книги из ГПНТБ / Мусакин, А. П. Методы контроля радиохимических производств

- 98 -

нега случая).

Для втой цели к чаоти раствора (0„5 мл) добавляют раотвор соответствующего катиона (20 мг) и избыток соответст­

вующего реактива; ооадок отф^уговывают и измеряют актив­

ность прозрачного раотвораХ/.

Для осаждения Ре(0Н)3 к 0,5 мл иооледуемой воды добав­

ляют 0,5 мл оолянокиолого раствора FeCTg (10 мг Fe3*) ж

аммиак, свободный от (HH^JgCOg, до щелочной реакции. Дин

осаждения СаС03 к 0,5 мл иооледуемой воды добавляют раот-

вор Са012 (10 мг Са), 0,2 мл раствора SH^CI и 0,5 мл Ю^-ного раствора (HH4)gC03. Для осаждения L a 2 ( C 2 0 4 ) 3 к

0,5 мл воды добавляют равный объем 0,6 н HCI и 0,5 мл на­

сыщенного раствора Н2 С2 04 , Осаждение проводят в центрифужной пробирке. После ооа-

кдения смесь нагревают (на водяной бане). Затем осадок от-

фуговывают, осторожно отбирают измеренный объем (0,2 мл)

верхнего прозрачного раотвора, помещают его на мишень, вы­

сушивают и измеряют окорость очетах''.

При сравнении активности фильтрата о активностью исход­ ного раствора следует учитывать проведенное разбавление раотвора реактивами, а также размер проб до и после осажде­

ния.

Ниже в табл.10 приведены данные по соосаждешда некото­ рых изотопов. По таблице можно определить ориентировочно,

какие из изотопов могут содержаться в воде. Для дальней­

шей идентифшсации изотопа в иооледуемой воде проводят реакции осаждения изотопа о изотопным носителем (напри­

мер, изотоп Ва-^ определяется осаждением добавленного неактивного изотопа Ва (20 мг) хроматом калия при рН =

= 3-5). Выбор реакции делают на основании аналитических

свойств соответствующих элементов (41.

Рекомендуется также доказать наличие изотопа по перио­

ду его полураспада или по слою полупоглощения излучения.

х/ может быть применено осаждение в стаканчике с отфильтровыванием раотвора. через круглый фильтр или с noMoi

полоски фильтровальной бумаги, погруженной кончиком в paci

вор (отфильтрованный раствор поднимается по полоске выше

уровня жидкости эта часть полоски отрезается и- измертется ее активность).

- 100 -

денной ниже.

Для определения удельной активности воды сравнивают окорооть счета измеренной пробы воды (после высушивания) со скоростью счета измеренной пробы воды известной удельной активности (мкюри/л). При малой удельной активнооти воду предварительно концентрируют упариванием.

При всех измерениях необходимо учитывать условия изме­ рений активности. В случае изотопов с малой энергией излу­ чения учитывают самопоглощение излучения в слое вещества или применяют измерение в слое насыщения (в "толстом слое").

2. Определение относительной активности данного изотопа в смеси

Для определения относительной активности данного изо­

топа в смеси измеряют активнооть (скорооть очета) изме­ ренной пробы воды, затем из пробы воды выделяют данный изотоп радиохимическими методами с изотопным нооителем и измеряют окорость счета этого изотопа (при этом для

определения радиохимического выхода изотопа следует взве­ сить полученный ооадок и раоочитать отношение к количест­

ву введенного носителя).

Для определения отепени чистоты выделенного изотопа измеряют поглощение бета-излучения в слое алюминия или

изменение активнооти во времени. Это может быть сделано , графически или алгебраически. Например, если содержание примеси обозначить через х%, то уравнение для вычисления будет иметь вид:

J o 100 °. 100 •

где 3 0 - окорость счета без фильтра; (скорооть счета бе­

рется без естественного и гамма-фона), 1а мг/см2);

3 - скорость счета с данным фильтром;- п0- a/aj/2 Для основного вещества; п. - тоже для примеси.

Из этого уравнения следует:

Подобные расчеты применимы лишь в простых случаях сме­ си. При выборе условий измерений (толщины слоя или времени измерений) следует учитывать характеристики данных изото­ пов, например, для определения примеси К и ^ в Sr8^ сле­ дует наблюдать уменьшение окорости счета при очень тонких

определения в данном случае будет очень большой). Для более точной идентификации чистоты (и состава)

следует применять гамма-анализатор.

Методы выделения некоторых элементов следующие [ ю ] „ Выделение бария (Ва-140. Ва-137).

К 2 мл анализируемой воды добавляют 0,5 мл раствора BaCIg (10 мг Ва), 3 капли укоусной кислоты и 0,5 г . СНдСООНа, затем смесь нагревают и добавляют избыток раст­ вора KgCrgOy, после чего осадок ВаСг04 отфуговывают и из­ меряют активность фильтрата. Осадок перекристаллизовывают, предварительно растворив в 3%-вой соляной кислоте и до­ бавляя ацетат натрия и KjCPgOy. Осадок хромата бария за­ тем растворяют в соляной кислоте и измеряют активность раствора.

Данным методом барий отделяется от цезия, лантана, строн­ ция и ряда других элементов. Проверяют слой полупоглощения или период полураспада отделенного изотопа

В случае отделения бария-137 от материнского цезия-137 все операции следует проводить очень быстро, т.к.период полураспада Ва-137 составляет только 2;6 мин.

• Для отделения бария от лантана может быть использовано выделение бария концентрированной азотной кислотой [ 1 0 ] .

• Выделение стронция (5г-90, 5г-89).

Для выделения стронция и бария предварительно осажда­ ют трехвалентные ионы ( La 3+f СеЗ+) и четырехвалентные (Zr4 + ) действием Ш140Н (в присутствииffi-I^CI). Раствор

- 102 -

НН^ОН должен быть безугольным (нроввряетои по действию на Са 1 + ),

К2 мл анализируемой воды добавляют 0,5 мл раствора, со держащего по 10-20 мг La3"1", Ва2 *, Sr2 + „

Нагревают раствор до кипения и добавляют раотаор HH^CI

ибезугольный аммиак (до слабого запаха). Центрифугируют, дромывавт 2-3 раза слабым раствором аммиака»

Кфильтрату (о промывными водами) добавляют 20^-ный

раствор (Ш4 )2 С03 „ Осадок, состоящий из карбонатов бария,

истронция, промывают 2-3 раза дистиллированной водой. Для определения бария осадок растворяют в укоуоной кис­

лоте и осаждают барий хроматом, как указано выше* Косвенный метод определения стронция-90 свяган о экст­

рагированием его дочернего изотопа нттрия-90 ( T j y ^ S I чао) Чистоту выделенного иттрия проверяют по периоду полураспа­ да (сы.ниже).

Выделение иттрия, церия, лантана.

Исследуемую воду помещают в центрифужную пробирку. До­ бавляют нооители - иттрий, церий, цезий, отронций (по 20

иг), а также раствор Ш 4 С1 и безугольный аммиак (свободный от карбоната). Центрифугируют и промывают 2%-тм раствором аммиака. Растворяют осадок в 0,6 н соляной кислоте. До­ бавляют 0,5 мл насыщенного раствора HgCgO^. Осадок отфуговывают, промывают. Определяют активность измеренной части раствора осадка в соляной киолоте.

При анализе сложных омесей проводят предварительное осаждение данных элементов НГ, а затем KgCOg [10-12].

Выделение иттрия экстракцией.

Экстрагирование может быть проведено в небольшой экст­

ракционной колонке. Можно также провести экстракцию в

обычной пробирке с разделением слоев с помощью гашетки (капельницы с пипеткой).

Обычно иттрий экстрагируют, отделяя от стронция, с по­

мощью фосфорорганических или полиаминорганических экстра-

гентов. *

- 103 -

Иттрий экстрагируется также хлороформом в виде оксихи-

нолината при рН 7-8 и при концентрации 8-оксихинолпна

0,2 моль/л (стронций экстрагируется при рЕ 11,5). Полноту экстрагирования проверяют повторной экстракцией. Органи­

ческую фазу промывают водой. После выделения иттрия изме­

ряют его общую активность и степень чистоты (процентное содержание) по периоду полураспада (см.стр.100).

Выделение циркония проводится осаждением LaFg, CeFg,

SrF2 и BaF2 в полиэтиленовых пробирках, плавиковой кислотой

(на носителе La 3 *); затем в фильтрате, добавлением раст­

вора ВаС12 осаждают Ba2rFg.H20.

Цезий и рубидий могут быть выделены осаждением осталь­

ных элементов фосфатом натрия. Можно выделить их на алюмокалиевых квасцах (KAHSO^JgKHgO). Рекомендуют также вы­

деление их реактивами, применяемыми для выделения калия:

HaBLJ^ (Б виде CsgBi^g) или Sa3(Co(H02)g (в виде Cs2HalCo(S02 )6 ]

Методы выделения изотопов выбирают на основании лите­ ратуры [10-12, 23]; см.также стр. 65 и 78 .

3. Разделение изотоповметодом хроматографии на бумаге'."

Измеренный объем иоследуемого раствора (0,01 мл) нанооят калиброванным капилляром на полоску фильтровальной бу­ маги (4 см х 30 см) на расстоянии 3 см от нижнего края (в точке а, обозначенной предварительно на бумаге проотым карандашом). Бумажная полоса должна быть оогнута вдоль под углом 90°. рис.23

Раствор наносят в эту точку путем многократного прикос­ новения стеклянного кадилляра с промежуточным подсушива­ нием, так, чтобы диаметр пятна был не больше 1-3 мм.

Такое же количество данного раствора наносят одновре­ менно в точку б.

В стеклянный цилиндр наливают органический растворитель выбранный для данного анализа (например, смесь этанола, бутанола и IO/S-пого раствора НН^СИ 2:2:1). Слой раствора должен быть равным "1,5 ом.

пальцами не коснуться поверхности бумаги, т.к.это может привести к загрязнению пальцев и смазыванию полученной

хроматограммы)» Измеряют распределение радиоактивности вдоль полосы

бумаги. Это можно сделать либо отрезая кусочки в I см и

измеряя активнооть каждого (пользуясь пинцетом и ножница­ ми), либо применяя диафрагму шириной I ом.

Значения Rf для того или иного компонента являются ха­

рактерной величиной (независимой от высоты подъема раство­

рителя) и приведены в справочниках [5, стр.123L

На участках максимальной активности измеряют энзргию

излучения методом фильтров (по a-jy2; см.стр. 99 ).

Определяют относительную активность каждой зоны (V%):

где А__„, - активнооть всех кусочков бумаги в данной зочо;

ЗОНЫ

А- суммарная активность всех кусочков полос» бу­

маги.

Для получения .авторадиограммц вторую полосу бумаги на­ кладывают активной стороной (при красней свете) на свето­

чувствительный олой полосы рентгеновской кленка, заверты­

вают их вместе в черную бумагу (или помещают в специальную кассету), накладывают па пакет какой-либо тяжелый плоский

предмет и оотавляют в таком виде на определенное время в

зависимости от активности препарата и чувствительности

рентгеновской пленки (например, при чувствительности 50 на

I сутки). Затем проявляют и фиксируют (при креоном овете)

ипромываш пленку обычными методами,

•Сравнивают кривую распределения антивнооти, полученную

измерением торцовым счетчиком, о полученной автарадиогранмойо Измеряют плйшади зон и на микрофотометр интенсив­

ность почернения. Вычисляют относительную активность зон:

215суммарное почернение обоих вой (также).

4 . МЕТОДЫ КОЛЖЕХЗТВЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ УРАНА И ТОРИЯ

[ 6 - 9 ]

В данной работе оледует На основании литературы (стр. 137) выбрать методы определения урана и тория в растворе

заданной концентрации и проверить некоторые из етих мето­

дов экспериментально. Результаты литературной и экспери­ ментальной работ оледует прнвеО*^ в рабочей тетради, где дать характеристику методов по интервалам определяемых концентраций, чувствительности, точности и селективности,, Для экспериментальной проверш методой отметить наблюдае­

мые особенности й вывода,

Ниже даны некоторые йз рекомендуемы* методов.

- 106 -

I , Объемное определение урана.

Метод основан на осаждении фосфата четырехвалентного урана при восстановлении урана-У1 гидросульфитом натрия и последующем титровании урана-1У раствором ванадата нат­ рия.

Ц02 С12 + Ha2 S2 04 + 4 HCI —*-UCI4 + 2 HaCI + 2 H^Og (или для ронгалита):

Раствор, содержащий 2 - 10 мг урана (например, получен­ ный растворением навески руды, содержащей 0,2$ урана, в HCI + Н2О2), нейтрализуют аммиаком до рН 2-3; прибавляют к раствору 8 мл HCI (1:1) и разбавляют до 200 мл. К холодно­ му раствору добавляют 10 мл 10%-ного раствора На2НР04, 2 г гидросульфита натрия и 4-5 мл раствора TfiCI4 (содержащего 20-25 мг Th) и немного бумажной массы. Раствору с осадком фосфатов и сульфидов дать отстояться в течение 40-60 мин (можно оставить на ночь).

Раствор фильтруют под вакуумом через плотный фильтр (синяя лента). Осадок на фильтре и стакан со следами осадка тщательно промывают 0,2#-ной оолявой кислотой до полного удаления продуктов разрушения гидросульфита натрия. Промытый осадок на фильтре растворяют в 12 н серной кисло­ те. Стакан и осадок сульфидов на фильтре промывают той же серной кислотой. Фильтрат, объем которого не должен превышать 30-70 мл, собирают в коническую колбу, прибавля­ ют 5 мл фосфорной кислоты (уд.в.1,6), 2 капли 0,1^-ного раствора фенилантранияовой кислоты (в 0Д$-ном растворе На^СОд) и сразу же титруют раствором ванадата аммония соответствующей концентрации (0,01 - 0,001 н).

-107 -

2.Люминеоцентный метод определения урана

Люминеоцентный (флюоресцентный) метод определения ура­ на основан на измерении интенсивности свечения ("флуорес­ ценции"), возникающего при дейотвии ультрафиолетового света на перлы, полученные при оправлении НаГ (или НаГ + + НаКСОд) с вещеотвом, содержащим уран. Интенсивность свечения перла пропорциональна содержанию урана в перле и может быть измерена сравнением с эталонами как визуально,

так и с помощью приборов. Многие примеси (Ca.LL , Sr,

SlOg, Mg, Po|" й др.).ослабляют ("гасят") флуоресценцию

перлах'. Уран может быть определен также по люминесценции

сернокислого или фосфорнокислого раствора.

1_-й_метод_.

Предварительно подготавливают таблетки чистого НаГ (преосованиемего порошка в 3 мм отверстия бакелитовой плитки толщиной 3,2 мм, помещенной на стеклянную пластин­ ку).

Петлю из платиновой проволоки (диаметр петли 3,2 мм)

нагревают докрасна на пламени хорошей горелни. Таблетку охватывают петлей и расплавляют HaP.TaKv чтобы он пол­

ностью заполнил петлю.

Смачивают перл с помощью микропипетки, измеренным коли­

чеством анализируемого раствора урана освобожденного от при­ месей эфирной экстракцией3^; можно вместо этого погрузить

перл непосредственно в анализируемый раствор и осторожно вынуть.(количество оставшегося при этом на перле раствора

определяется экспериментально - взвешиванием).

Перл сушат и справляют на горелке. После охлаждения

перл помещают под источник ультрафиолетового света и срав­ нивают его люминесценцию с эталонами. При визуальном срав­ нении удобны эталоны, щяготовленные в виде перлов, со­ держащих до 32 мкг урана на перл несом 20 мг.

х/ Метод выделения урана см.на стр. 56 .