книги из ГПНТБ / Воробьев, А. М. Методы определения радиоактивных веществ в воздухе [практическое пособие]

Приготовление первой стандартной шкалы для из­

мерений свечения перлов без удаления мешающих при­ месей описано в варианте I.

Вариант IV. Погружение перла в экстракт

Принцип метода. Метод состоит в двукратном по­ гружении в экстракт'стандартного по размерам перла

■из фторида натрия и сплавлении его в окислительном

пламени. Интенсивность флюоресценции перла измеря­

ют на флюориметре или визуально сравнивают с серией стандартных перлов при облучении их фильтрованным

ультрафиолетовым'светом. Отделение урана от мешаю­ щих примесей производится экстракцией трнбутилфос-

Чувствительность метода 1 мкг/мл.

Реактивы и материалы. 1. Азотная кислота, х. ч., концентрирован-/ ная (уд. вес 1,372—1,405), 0,5N и 2N растворы.

2.Соляная кислота, х. ч., концентрированная (уд. вес 1,174—

1,175).

3.Нитрат алюминия, ч. д. al.

4.Фтористый натрий, ч. д. а.

5.Алюминий азотнокислый, ч. д. а.

6.Силикагель MCK.

7.Трибутилфосфат, 20% раствор в керосине. Смешивают '20 мл

ТБФ и 80 мл гидрированного керосина, встряхивают в делительной воронке в течение 2—3 мин с 20 мл концентрированной азотной кис­ лоты. После 10-минутного отстаивания водный слой сливают, а органический раствор фильтруют через сухой бумажный фильтр

всухую колбу.

8.Нитрат уранила, химически чистый. Основной стандартный

,полученный в лаборатории путем обработки серной кислотой. Для этого 5 частей керосина и 1 часть концентрированной серной кисло­ ты встряхиі^ют в делительной воронке в течение 3—5 мин. После разделения фаз сливают нижний слой. Операцию экстрагирования повторяют 5 раз, каждый раз сливая нижний слой. Затем керосин промывают путем встряхивания с дистиллированной водой до по­ лучения pH 4 (по универсальной индикаторной бумаге), отбрасывая каждый раз промывную воду. К промытому керосину прибавляют

80

(X)вычисляют по формуле:

а■ с

x= VTT мг/л-

должающий периодическую систему Д. И. Менделеева.

Наибольшее практическое значение имеют два изотопа

•з- '

U238 (/?, 2/г) U237__ l-→ Np237

6,75 дня

82

в количествах, равных 0,1% от веса плутония. Значи­ тельные количества нептуния получаются при работе

энергетических ядерных реакторов на U235:

U235 (п, у) U236 (п, у) U237- i-→ Np237.

6,75 дня

При химической переработке облученного ядерного

Np237 для детектирования нейтронов в широком диапа­

зоне энергии, а также для получения Pu238, идущего

для изготовления изотопных источников тока. N237 является промежуточным продуктом при получении

и может при нарушении герметичности твэлов вместе C продуктами деления попадать в воздушную среду ядер­

ных реакторов. Изотоп Np239 широко используется для индикаторных исследований.

Выделение и очистку нептуния можно осуществить’

методами осаждения, экстракции и ионного обмена

(Маоге, 1958). При выделении нептуния необходимо от­

делять его от плутония, урана и продуктов деления. Все

методы основаны на различии свойств валентных состоя­ ний ионов нептуния, а также на различном действии

окислителей и восстановителей по отношению -к ионам! нептуния, плутония и урана. При действии на шестива­ лентный нептуний сильных восстановителей ,гидрокси­

ламин, H0HFe++∏Λp.) он восстанавливается до четырех­

валентного, плутония — до трехвалентного, а уран оста­

ется шестивалентным (В. С. Колтунов, 1965). При дей­

ствии бромата калия при комнатной температуре неп­ туний в отличие от плутония окисляется до шестива­ лентного состояния. Присутствие в растворе урана, плу­ тония и нептуния в разных валентных состояниях поз­ воляет разделить эти элементы. Четырехвалентный

нептуний4 образует нерастворимые в воде фторид, фос­

фат, гидроокись ^фениларсонат, оксалат, пероксид и

другие соединения, похожие на соответствующие соеди­ нения четырехвалентного плутония. Многие из указан­

'83

ных

Определение Nр237 экстракцией теноилтрифторацетоном

Принцип метода. Метод основан на избирательной экстракции четырехвалентного нептуния в отличие от трехвалентного плутония и шестивалентного урана, из

0,5N соляной кислоты 0,2М раствором , теноилтрифто-

рацетона (TTA) в бензоле и радиометрическом опреде­

лении нептуния и плутония по a-активности. При обра­

ботке водного раствора, содержащего четырехвалент-

84

нептуния, в присутствии плутония в соотношении PuzNp,

равным 1000:1 (по а-актйвности), необходимы

ные циклы экстракции.

Общий выход нептуния после двух экстракционных

циклов—90%, выход плутония—.97%. Чувствительность

метода одинакова как для нептуния, так и для плуто­

ния и равна 5×10~12 Ки в определяемом объеме пробы.

Ошибка метода не превышает 20% при измерении ко­

личеств нептуния и плутония порядка 10-π Ки в пробе.

Реактивы и материалы. 1. 0,2M. раствор TTA готовят растворе­

нием 4,5 г TTA в 100 мл толуола. Раствор должен храниться в темной склянке с притертой пробкой.

2.Гидроксиламин солянокислый.

3.Соляная кислота, 0,5N раствор.

4.Азотная кислота, 50% раствор по объему.

5.Азотная кислота концентрированная.

6.Перекись водорода 30%.

7.Толуол.

*Отбор пробы. Отбор пробы воздуха производят На

фильтры Петрянова по методике, принятой для опреде­

ления аэрозолей урана и плутония. Объем протягивае­

мого воздуха определяется содержанием радиоактив­ ных аэрозолей в воздухе, но не менее 10 м3.

Ход анализа. Обработка фильтров производится так

же, как и в случае определения аэрозолей плутония. После сжигания и обработки фильтра тигель промыва­

ют последовательно..З раза по 1 мл горячей 0,5N HCK

растворы переносят в пробирку с притертой пробкой.

Добавляют 15 мг сухого солянокислого гидроксиламина, растворяют его путем перемешивания стеклянной палоч­ кой, пробирку помещают в водяную баню и нагревают при температуре 90° в течение 15—20 мин. После охлаж­

дения раствора до комнатной температуры в пробирку вносят 3 мл раствора TTA, закрывают ее пробкой и встряхивают в течение 15—20 мин на аппарате для

встряхивания или вручную. Затем содержимому пробир­

ки дают отстояться в течение 3—5 мин, верхний органи­

ческий слой аккуратно, так, чтобы не захватить водную

фазу, отделяют от нижнего и переносят в другую про-

85

Осаждение нептуния и отделение от урана произво­

дятся также на фториде лантана после его восстанов­

ления : гидроксиламином до четырехвалентного со-

СТОЯНИЯр

Чувствительность метода — 5 × IO-12 Ки в пробе,

ошибка определения ±20%.

Реактивы и материалы. 1. Серная кислота, концентрированная и

IN раствор.

La (NO3)3 ∙ 6H2O или 1 мг/мл по металлу.

4.Плавиковая кислота, концентрированная.

5.Плавиковая кислота, концентрированная, свободная от вос­

7.Едкий натр или едкое кали, 20% раствор, свободный от кар­ бонатов.

8.Гидроксиламин сернокислый.

9.Азотная кислота, IN раствор.

Отбор пробы. Отбор пробы воздуха производится по

методике, принятой для определения аэрозолей урана и плутония. Объем протягиваемого воздуха должен со­ ставлять не менее 10 м3.

Ход анализа.. Обработка фильтров производится так

же, как и в случае определения аэрозолей плутония. После сжигания и обработки фильтра тигель промывают последовательно 3 раза по 1 мл горячей IN H2SO4, раст­

воры переносят в стеклянную пробирку на 5 мл и охлаж­ дают до комнатной температуры. В пробирку добавляют

0,6 мл раствора лантана, 100 мг сухого КВгОз, переме­

шивают стеклянной палочкой до растворения соли и оставляют при комнатной температуре на 30 минут. При

этом нептуний окисляется до шестивалентного состояния,

не соосаждающегося с фторидом лантана, а плутоний остается четырехвалентныій. Из стеклянной пробирки

раствор переносят в плексигласовую пробирку, емкостью

8—10 мл, добавляют il мл плавиковой кислоты, свобод­ ной от восстановителей. Содержимое пробирки переме­

ложку для счета, следя за равномерностью слоя, сушат

87

под инфракрасной лампой и прокаливают на плитке с асбестом. Толщина слоя на мишени не должна превы­

шать ОД5 мг/см2. Активность плутония определяют на.

установке типа Б со сцинтилляционной приставкой. Бо­ лее чувствительным является метод определений a-активности в слое твердого сцинтиллятора (см. стр. 43. Раствор и промывные воды от осаждения плутония,

содержащие нептуний (VI) и уран, переливают в плек­

сигласовую пробирку, туда же добавляют несколько кристалликов сухого гидроксиламина до тех пор, пока не кончится видимое на глаз разложение бромата калия.

Добавляют еще немного гидроксиламина и нагревают при температуре 60—70° в течение 30 мин для восстанов­

ления шестивалентного нептуния до четырехвалентного,

соосаждаемого с фторидом лантана. В горйчий раствор

по каплям при*энергичном перемешивании вносят 0,6 мл

раствора лантана и оставляют на 10 мин. Осадок фтори­ да лантана промывает 1 мл кислотной смеси IN H2SO4- + 1N HF, затем 1 мл воды суспендируют водой и наносят

равномернымчслоем на подложку для счета. Выход неп­ туния равен 90%. Если соотношение плутония к непту­ нию больше 50 по a-активности, то производят пере-

осаждение нептуния. Для этого промытый осадок фто­

ридов нагревают на водяной бане при температуре 70—

80° в течение 30 мин с 3 мл 20% NaOH или КОН, сво­ бодных от карбонатов. Щелочной раствор отделяют от

осадка центрифугированием и отбрасывают, осадок

дважды тщательно промывают горячей водой (по 1 мл на промывку) и растворяют в 3 мл IN H2SO4, раствор

переносят в стеклянную пробирку. Добавляют 100 мг

KBrO3, перемешивают и через 30 мин переносят в плек­

сигласовую пр'обирку. Осаждают фторид лантана, содер­

жащий остатки плутония. Осадок фторидов отбрасы­

вают, а из раствора выделяют нептуний описанным выше

методом.

Если возникает необходимость определить одновре­

менно и уран, то фторидный раствор, оставшийся пос­

ле первого осаждения нептуния, переносят вместе C

промывными водами в платиновый тигель и упаривают досуха. Остаток обрабатывают IN HON3 и количествен­ но переносят на подложку для счета, которую высуши­

вают под лампой, слегка прокаливают и просчитывают

на установке типа Б со сцинтилляционной приставкой. Толщина слоя не должна превышать 0,15 мг/см2.

88

Расчет содержания нептуния, плутония* и урана

производят обычным способом.

Методика удобна тем, что позволяет определить

нептуний, плутоний и уран из одной пробы.

Хроматографический метод

определения Np237

Принцип метода. Метод основан на различии е сте­

пени сорбции ионов четырехвалентного нептуния и

трехвалентного плутония (III) из соляной кислоты на

сильноосновных анионообменных смолах АМП, AM,

AB-17 и Дауекс-1.

Сорбция четырехвалентного нептуния на смоле происходит при пропускании через ионнообменную ко­ лонку раствора трехвалентного плутония и четырех-*

валентного нептуния в концентрированной соляной

кислоте, плутоний при этом полностью вымывается из

колонки. Нептуний вымывается О,IN раствором HCl.

Содержание нептуния и плутония определяется по ’■ a-активности на установке типа Б со сцинтилляцион­ ной приставкой.^"-

Реактивы и материалы. Те же, что и в методе определения урана и плутония хроматографическим методом.

Отбор пробы. Отбор пробы воздуха производится так же, как и при определении аэрозолей плутония. Объем воздуха должен со­ ставлять не менее 10 м3.

Ход анализа. Обработка фильтра, приготовление

ионообменной колонки и разделение нептуния и плуто­

ния производится точно так же, как и -в случае определе­ ния урана и плутония, с той лишь разницей, что вместо урана присутствует нептуний. Поведение четырехвалент­

ного нептуния в этих условиях совершенно аналогично

поведению урана.

Достоинством методики является то обстоятельство, что она не требует дополнительных циклов по очистке нептуния от плутония.

Определение Np239

Принцип метода. Метод основан на соосаждении шестивалентного нептуния' с натрийуранилацетатом и

последующем отделении четырехвалентного нептуния eOT

89