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

При определении отдельных изотопов в различных производ­ ственных растворах применяют выделение изотопов (или их

групп) с изотопными или нейзотопными носителями; а также с антиносителями (стр.12).'

Некоторые из применяемых методов следующие.

^бидий_и_цезий определяют (пооле отделения других эле­ ментов аммиаком) в виде осадков CsgSiWjgO^. С*СТ04, C&BiJ^ или SfcPtCIg. Цезий и рубидий могут быть выделены на

KAI(S04 )2 I2H2 0.

Барий и стронций выделяют следующими методами: а) с изо­ топными Носителями их выделяют в виде нитратов (осаждени­ ем концентрированной ВЖ>3) и очищают осаждением примесей на Ре(ОН)д; барий отделяют от стронция осаждением ВаСгО^ при рН~4; б) с неизотопным носителем (пооле экстракции уранилнитрата) барий и стронций ооосаждают с РоСг04, затем

удаляют хром осаждением гидроокиси и свинец в виде P&S. Стронций-90 определяют косеенко по дочернем^ иттрда-90 , экстрагируя г.сследнпй.

Чтений возгоняют в виде Еи04 И Л И экстрагируют Ви04

четыреххлориотым углеродом.

Методы определения плутония оледующие 16* - Ри] 1. Главный метод определения плутония - измерение аль-

фа-активнооти. Энергия альфа-активности равна 5 Мэв, период

полураспада Р и 2 0 9 равен 24400 лет, что соответствует

1,36 . К г распадов/мин.мкг. Уран-238 при этом методе

практически не мешает, т.к.период полураспада его в

при анализе растворов достаточной концентрации. При-этом

применяют окислительно-восстановительные методы, осно­

ванные на следующих окислительно-госстановительных потен-

Плутоний предварительно восстанавливают до Ри3*" (на­

пример, па цгшювом редукторе .или амальгамой); азотистая

кислотs гесь плутоний переводит Е 4-валентное состояние (т.е.для i-j-рйлентного плутония азотистая кислота является

восстпнс"гтогге:.-., .-. для 3-вэлентнрго окислктел^-д). Ри4 + титруют j i.oTiv-; • сat Je'"+ ил;:

~ 71 -

РиоЛ7, Спектры плутония Ш, 1У, У и У! и соединения Ри-1У о тороном.

От больших колжчеотв урана плутонии отделяют по лантан-

виде [Ри02(Н03)3]" или [Ри02С13)~ или же применяют комби­ нацию катионита и анионита,

5. ПРОИЗВОДСТВО ИЗОТОПОВ И МЕЧЕНЫХ- СОЕДИНЕНИЙ511/

При производстве "изотопной продукции" контролируют процгсоы подготовки вещества для облучения, облучения вещеотва, выделения изотопа из облученного вещества и оинтеэа меченых соединений или производства источников излу­ чения.

Иоходные вещеотва для облучения должны быть специальной

чистоты (т.е.должны не содержать примеси других активи­ рующихся изотопов). В ряде случаев определяют изотопный

ооотав элемента, оообенно для обогащенных изотопов (маоо-

опектрометрией).

При фасовке облучаемых порций раосчитывают их размер и время необходимого облучения в реакторе, определяют канал в соответствии о интенсивностью нейтронного потока.

Для циклотронных мишеней определяют количество облучае­ мого вещеотга на мишени.

Пооле облучения контролируют чиототу контейнера и ак­

тивность облученного вещества.

В процессе выделения изотопе контролируют радиохими­

ческий выход и радиоактивную (изотопную) чиототу выделен­ ного изотопа и его удельную активность; контролируют также

активность О Т Х О Д О Е И полноту их сбора (чиототу удаления их

с рабочего места и из аппаратуры).

. Также контролируют процессы получения меченых соединений Для определения химической и радиохимической чистоты

применяют микро- и полумикрометоды. Применяют химические и физико-химические методы анализа (объемный, потенциометрический, полярографический, фотоколориметричеоки&и опектрофотометрический, и др.). Приходится контролировать

х/ гЛусакин А.П. Синтез меченых соединений. Л., Изд-во

ЛТЙ ш.Ленсовета, 1970.

- 73 -

рамую разнообразную изотопную продукцию, начиная о проотейших неорганичеоких соединений и кончая сложнейшими ор­ ганическими соединениями (биологичеоки активными).

Наиболее широко попользуют методы хроматографии (бу­ мажной, токоолойной, газовой), позволяющие разделять ос­

новное вещеотво и его примеои; количественное содержание разделенных вещеотв определяется по их активности или

измерением каких-либо физико-химичеоких свойотв (резуль­ таты анализа предотавляютоя в виде кривой о пиками).

Применяются такие электрохимические методы анализа и

разделения; например, меченые углеводы (глюкоза, манноза и др.) разделяются электромиграцией в виде боратных комп­ лексов.

Методы измерений активнооти зависят от вида и энергии излучения. Измерение активнооти трития труднее, чем изме­ рение активнооти других изотопов, тек как энергия бвта- -налучения очень мала - 0,0176 Мвв, поэтому для этой целя применяют оледувдие методы:

а. В методе жидких оцинтилляционных счетчиков пробу раотворяют в омеои этилового опарта а толуолом (1:1,4) ж

добавляют пара-дифенилокоазол.Люминеоценция последнего ве'щеотва, вызванная бета-излучением, измеряется с помощью фотоумножителя. Эффективность очета при этом составляет ок,3#.

б. Из вещеотва получают воду, которую разлагают до во­ дорода о помощью кальция или железа (при 700°С). Образо­ вавшийся газ пропускают в счетчик внутреннего наполнения

(о добавкой этилена и аргона). Эффективность счета состав­

ляет при этом около 40$,

в. Измерение с помощью 4-Я-счетчика (безоконного) в

"толстом слое".

• Изменение активности углетюда-1,4 также имеет особеннос­

ти. Энергия бета-излучения С Ер равна 0,155 Мэв. Поэтому слой полупоглощения излучения составляет всего лишь

2,7 мг/см2 и поправка на самопоглощение 1%"Соответствует слою всего лишь 0,05 мг/ом2. Поэтому измерение активности

- 74 -

проводят либо так же, как и измерение активности трития, либо торцовым очетчиком о тонким слюдяным окошком при "толстом" слое вещества. В этом случае пользуются следую­ щими формулами:

Чг •£ • Л г

Ъ= • Нет- V» ш «

N o ' Q 0 - V 0 - H c

где N - окорость счета (имп./мин);

2) - удельная активность (мкюри/мл);

Н - навеска пробы вещества (мг); V - объем раствора пробы;

|\ - радиохимичеокий выход синтезированного меченого соединения;

Q - количество вещества.

Значки: х - анализируемого вещеотва; ст. - стандартного

вещества; о - исходного вещества; с - синтезированного

меченое соединение сжигают до СОр и смесь с гасящими до­

бавкам» (эфир + спирт) пропускалт в счетчик внутреннего

наполнения (СОТ-25БОЛ )

В изотопную продукцию входят также соединения, меченные стабильными изотопами. Методы определения изотопного соста­ ва таких соединений основаны на небольшом различии физи­ ческих ОВОЙСТЕ изотопов и их соединений.

Методы определения концентрации дейтерия в водороде

следующие.

-76 -

-Определение тлотности воды (пикнометричеоким, капельным или поплавковым методом). Чувствительность определения 0,03$ атомных;

-Определение показателя преломления воды (интерферометр).

-Эмиооионный спектральный метод -чувствительность 0,0ь2%.

Так как линии Н 2 и расположены очень близко друг к другу, необходимо пользовать спектрографом с выоокой дис­ персией (ИСП-51).

-Инфракраоная спектрометрия применяется для измерения ко­ лебаний 0-Н; можно определять положения дейтерия в моле­ куле, например, линии спектра различаются для СН3СООН и

для СНдСООН .

- Для маоо-опектрометрии чувствительность определения дейтерия ооотавляет 0,00025? атомных. Можно различать

С 6Н 6» С 6 Н 5 Н • С 6 Н 4 Н 2 *

6. ПЕРЕРАБОТКА РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ И ДЕЗАКТИВАЦРИ t l , Ю , I I I

В радиохимических производствах необходимо контролиро­ вать сточные воды, воздух и загрязненность поверхностей. Задачи оанитарно-дозиметричеокого контроля производств овязаны о общим контролем состояния внешней ореды. Повоедневный дозиметрический контроль осуществляется оилами и средствами учреждений. Периодический контроль проводит­ ся промышленно-оанитарным надзором и в частности санитар- но-эпидемиологичеокой станцией (Гор.СЭС).

Сброс очищенной воды или воздуха в биосферу разрешает­ ся лишь при проверке соответствия загрязненности не более предельно-допустимым концентрациям. ("П.Д.К'.1). Для некото­ рых изотопов, нормы приведены в табл.6 (кюри/л):

На рвднохювчвоком проиэводатэ, перерабатывающем ра­ диоактивные отходы, контролируют различные отадии этого производства:

I ) коагуляцию (ооооаадение но Fe(0H)3 ); 2) ионный об­

мен; 3) выпарку вода; 4) вспомогательные операции. Контро­

лируется ооотоянив радиоактивных веществ в местах захоро­ нения.

Для радиохимичеокогб анализа отбирают пробы (например 0,2 л в течение 20 мин.} оледующкх растворов: I ) регенерирупввго раотвора после промывания этим раотвором ионитов; 2) раотворов нейтрализации; 3) воды оборника перед выпарным аппаратом; 4) конденсата сокового пара и т.п.

В воде определяют щелочность, окиоляемооть, удельную

активнооть, жесткость, рН, содержание взвеоей, твердая остаток, HOg, солеоодержание, CJT. Проводитоя физический

и радиохимический контроль веществ.

Физическая идентификация позволяет быстро определить некоторые показатели загрязненности воды или воздуха; эти методы ограничены малым числом изотопов и меньшей точностью

чем при радиохимическом анализе. ,

: 1000 = 3,7 раоп/оек). Измерение окорооти очета может быть проведено с упариванием или без упаривания воды на подложке. При удельной активнооти меньшей 10"" кюри/л (Ю"8 - 10 кюри/л), воду приходитоя концентрировать выпариванием (в химическом отакане из термоотбйкого отек­ ла или в фарфоровой чашке). Например, упаривают 100-1000 мл до 5 мл и затем измеряют скорооть очета. Необходимо учитывать, что толщина олоя оухих облей не должна быть более 8 мг/см2 для р' 1,5 Мэв или 25-30 мг/ом1для р~ 1,5-3 Мэв. Для измерения альфа-излучения любчх изотопов

количество оолей не должно быть больше 3 мг/ом2. При боль­ шом оолеоодержании применяют измерение в "толотом" слое.

Биологические материалы озоляют. При измерении актив­ ности иооледуемого вещеотва учитывают, что в этом вещест­ ве может присутствовать калийд содержащий естественный радиоактивный изотоп К 4 0 (0,8 . Ю - 9 кюри/г)

При концентрировании воды следует учитывать возможность улетучивания иода-131, поэтому упаривание проводят в ще­ лочной ореде.

Большое внимание уделяют дри измерениях уменьшению фо­ на. Домики делают не из овинца (содержащего радиоактивные изотопы), а из железа (его толщина должна быть обратно про­ порциональна не плотнооти, а порядковому номеру в пятой степени). Желательно применять счетчики с окошком не из слюды, т.к.слюда содержит калий с изотопом К4 0 .

Для увеличения эффективности измерений гамма-активности

применяют большой объем исследуемой воды (рис.18).

Рис.18. Измерение радиоактивности воды:

1 - исследуемая вода;

2 - сосуд для воды (10 л);

3 - кристалл-люминофор

В этом случае возг-глпо зокепятл иятигиость непосгедст-