книги из ГПНТБ / Методы радиоизотопного анализа продуктов нейтронной активации и деления

дочернего LaK0 проводят на Fe(OH);1. Переведение в раствор анализируемого образца и концентрирование в водных пробах проводят теми же методами, что при выделении Sr. Чувствительность метода 2 • 10—11 кю­ ри/препарат. Химический выход в среднем составляет 60—70%. Метод применим для определения Ва110 в пробах грунта, растительности, воды и в аэрозольных пробах.

выдерживают 1 ч и отфильтровывают через пористый тигель № 4,

ма ВаСОл, коэффициент пересчета на металл 0,696.

Ход анализа. Выделение радиоактивного Ва производится од­ новременно с выделением Sr. См. 1—6 пункты вариантов I и 11 и 1— 4 пункты варианта III методики выделения радиоизотопов Sr.

К раствору добавляют 10-кратный объем смеси концентрированной

док отделяют центрифугированием, промывают горячей водой с

повторяют. Осадок отфильтровывают, промывают горячей водой с NH4OH и отбрасывают. Время второго осаждения Fe(OH)3 запи­ сывают.

5. К фильтрату при нагревании добавляют 1—2 мл насыщен­ ного раствора (NH4) 2C 03. Смесь охлаждают, осадок отделяют

центрифугированием, промывают 2—3 раза водой по 5 мл, 2 раза

ского выхода, наносят равномерно на мишень, закрепляют шелла­ ком и передают на измерение.

141

Измерение и расчет активности. Измерение выделен­ ных препаратов Ва производят на многоканальном гам­ ма-спектрометре. Диапазон измерений 0—2000 кэв.

Если препараты Ва измеряют не позднее, чем через 3—4 и после химического отделения La, то активность Ва140 может быть вычислена по площади фотопика с энергией 537 кэв, по формуле (3.1). В более позднее время становится существенным вклад в этот фотопик у-излучения La140 с энергией 487 кэв (сложи.).

Обычно в анализируемых препаратах Ва присутст­ вует значительное количество La140. у-Излучение таких препаратов имеет сложный энергетический состав. Вме­ сте с тем многие у-линии Ва1'10 и La140 имеют близкие энергии и не разрешаются при измерениях сцинтилляционным спектрометром. Автономно регистрируются на

вают по площади последнего, как правило, интенсивного фотопика. При этом препараты Ва измеряют не ранее чем через 2—3 дня после химического отделения La.

величина Кт соответственно равна 1,66 и 1,1; 0,96 — квантовый выход у-линии La140 с энергией 1596 кэв, квант/распад-, А( — коэффициент, учитывающий отноше­ ние активностей La140 и Ва140 в препарате на время из­ мерения. Накопление La140 рассчитывается от момента второго осаждения гидроокисей Fe и La. При радио­ активном равновесии между Ва140 и La140, которое прак­ тически наступает через 10 дней, величина A t= 1,15; m — химический выход бария; р — масса пробы, а.

Значения At для различных интервалов времени, прошедших после химического отделения La от Ва, приведены в табл. 3.2.

142

Т а б л и ц а 3.2

Отношение активности La140 к активности Ва140 (At)

300,43

Вработе [41] рассмотрены и подробно описаны

различные методы выделения радиоизотопов Sr и Ва в продуктах деления и в природных образцах. Дан обзор методов определения Sr и Ва в пробах воздуха и «сухих» выпадений; в пробах пресной (питьевая, дож­ девая, снеговая, речная) и морской воды; в пробах поч­ вы, растительности и биологических материалов, таких, как зерно, овощи, молоко, кости, гуммусированные горизонты почв.

ИТТРИП

Радиохимические методы выделения радиоизотопов Y аналогичны методам выделения РЗЭ. Это групповое выделение РЗЭ и Y с их последующим разделением [1, 34, 41, 42, 43, 85—87]. Для группового выделения ис­ пользуют осаждение гидроокисей, фторидов и оксалатов [1, 34, 41, 42, 43, 85, 87] и экстракцию органическими растворителями [86]; для селективного выделения ра­ диоизотопов Y наиболее часто применяют экстракцию

ния двойных карбонатов и сульфатов La-K [34, 42, 43], экстракцией ТБФ [1] и хроматографическими метода­ ми [87].

Выделение Y90 обычно производится из равновесных препаратов очищенного Sr90 с изотопным носителем или без носителя методами осаждения Y, экстракции орга­

143

ническими растворителями и ионного обмена [74, 88 - 90]. Возможно прямое выделение Y9Ü из раствора ана­ лизируемой пробы экстракцией после предварительного удаления РЗЭ и Y90 и Y91 экстракцией их тем же реагентом после накопления Y90 из Sr90. •

При радиохимическом выделении Y90 и Y91 необходи­ ма высокая степень очистки, поскольку Y90 и Y91 яв­ ляются практически чистыми ß-излучателями (Y91 имеет слабое у-излучение с энергией 1210 кэв, кванто­ вый выход составляет 0,3%).

Y входит в группу РЗЭ и обладает большим сход­ ством с ними по химическим и физическим свойствам. При взаимодействии с различными реагентами он обра­ зует химические соединения, аналогичные РЗЭ.

Важное отличие Y от РЗЭ состоит в том, что по свой­ ствам своих соединений он не следует за каким-либо одним из лантаноидов, а занимает среди них то одно, то другое место. Такая особенность Y позволяет доби­ ваться в определенных условиях более эффективного удаления примесей РЗЭ.

Методика выделения Y88, Y90 и Y91

Метод выделения радиоизотопов Y основан на осаж­ дении оксалатов и гидроокисей и очистке от радиоизото­ пов цериевой подгруппы осаждением их двойных суль­ фатов с К- В отдельных случаях при анализе «молодых» проб, содержащих значительные количества радиоизо­ топов Np и U, проводят дополнительную очистку удале­ нием их экстракцией диэтиловьщ эфиром. Измерение активности выделенных препаратов осуществляют на бета-спектрометре. Чувствительность определения изо­ топов Y на сцинтилляционных бета-спектрометре и ус­ тановке суммарного ß-счета составляет: для Y90 4 -10-12; для Y91 (8—10) 10“12 кюри/препарат.

При измерениях препаратов, содержащих Y90 и Y91, на низкофоновой установке УМФ-1500М чувствитель­ ность метода следующая: для Y90 10~12; для Y91 2Х ХІО-12 кюри/препарат. Чувствительность определения Y88 при измерении на сцинтилляционном гамма-спектро­ метре равняется З-Ю-11 кюри/препарат. Химический выход в среднем составляет 70—90%. Метод применим при определении Y в аэрозольных пробах, пробах грун­ та, воды и растительности.

144

8. Высушенный осадок в виде У2(С»0*)з • 9ИгО взвешиваю

для определения химического выхода, наносят на кольцо, заклеен­ ное с двух сторон тонкой полиэтиленовой пленкой.

значительном количестве радиоизотопы Np230 н U237, то проводят

дополнительную очистку иттрия экстракцией этих радиоизотопов днэтиловым эфиром после переведения их в шестнпалептное со­ стояние персульфатом аммония и азотнокислым серебром в при­ сутствии в качестве высаливателя азотнокислого аммония. Эту очистку удобно проводить после осаждения гидроокисей (пункт 1).

'Измерение и расчет активности. Выделенные препа­ раты Y, как правило, измеряют на бета-спектрометре или на установке суммарного ß-счета. Энергетический диапазон измерений на бета-спектрометре 0—2400 кэв. Определение активности Y90 и Y91 в пробах, содержащих оба изотопа, основано на различии их периодов полу­ распада и энергий ß-излучения (табл. 3.3).

Придвукратном измерении препаратов Y на уста­ новке суммарного ß-счета расчет активности Y90 и Y91 в пробе на момент 1-го измерения производится по сле­ дующим соотношениям:

аттр (е~КвіАІ —

где Ni и Nг — скорость счета при измерении препарата Y в моменты времени и t2 соответственно, имп/мин; At = t2-—11— промежуток времени между 1-м и 2-м изме­ рениями препарата, 2 суток<Д^<10—15 суток; %20 и Лэі — конетанты радиоактивного распада Y90 и Y91 соот­ ветственно; А,эо = 2,6-ІО-1 сутки_ |; Л,эі= 1,18-ІО-2 сутки~'\

146

Измерение калибровочных и радиохимических выде­ ленных препаратов должно проводиться в одинаковой геометрии (размер и материал мишени, расстояние де­ тектор-мишень, масса препаратов). При вариации тол­ щин препаратов Y от 10 до 70 мг/см2 поправки на раз­ ность толщин калибровочных п анализируемых препара­ тов не вводятся.

Методика радиоизотопного анализа препаратов Y по их ß-спектрам подробно изложена в гл. I. Там же при­ ведены соответствующие формулы для расчета актив­ ности.

Активность Y91 (независимо от'содержания в препа­ рате Y90) может быть определена при измерениях пре­ паратов на сцинтилляционном гамма-спектрометре. Диа­ пазон измерений 0—1400 кэв.

В области энергий у-кваитов < 1000 кэв заметный вклад дает тормозное излучение Y90.

При наличии в препаратах Y88 измерения произво­ дятся на многоканальном гамма-спектрометре в диапа­ зоне энергий 0—2000 кэв. Активность Y88 определяется по площади фотопика с энергией 1836 кэв по соотноше­ нию (3.2).

Величина Ks (коэффициента, учитывающего сумми­ рование находящихся в каскаде у-квантов Y88 с энергия­ ми 899 и 1836 кэв) зависит от размера детектора и рас­

ц и р к о н и и

Радиохимическое выделение изотопов Zr основано на осаждении труднорастворимых соединений в виде фос­

экстракции различными органическими растворителями: хлороформным раствором купферона [51, 94], ТТА в кси­ лоле [95, 96]; на сорбции хлоридных и фторидных ком­ плексов ионообменными смолами [1].

Zr образует большое число малорастворимых в раз­ бавленных кислотах соединений (фосфат, арсенат, се-

10* 147

лепит, фторциркопат бария, йодат, фениларсонат и др.). При добавлении растворов NH4OH или щелочей осаж­ дается Zr(OH)4. Фосфатом аммония Zr количественно

элементов не мешают осаждению фосфата Zr. Для отде­ ления Zr от Nb, Та и Ті осаждение фосфата следует ве­ сти в присутствии Н20 2.

Фениларсоновая кислота количественно осаждает Zr из сильнокислых растворов и применяется для отделения от многих элементов. От Nb и Ті цирконий отделяется осаждением фенпларсоната в присутствии Н20 2. Та и Np осаждаются фенпларсоиовой кислотой в тех же усло­ виях, что и Zr.

Селенистая кислота количественно осаждает Zr из разбавленных солянокпсл-ых растворов в виде основного селенита и позволяет отделять Zr от А1, некоторых РЗЭ, небольших количеств Fe, а в присутствии Н20 2 от не­ больших количеств Ті.

При осаждении фторцирконата бария Zr отделяется от Nb, Та, Ti, U и многих других элементов. Осадок Ba[ZrFe] не следует оставлять нераствореипым более чем полчаса, так как тогда он практически не растворяется в смеси Ті3ВОз и HN03 [25]. Мнпдальной_кислотой отде­ ляют Zr от Ti, Fe, Al, Cr, Mo, РЗЭ. Купферон количест­ венно осаждает Zr из сернокислой среды, отделяя его при этом от U (IV), Cr, А1. Для отделения от Мо и W осаждение купфероната проводится в присутствии вин­ ной и щавелевой кислот при рН = 6,8. Nb и Та образуют в этих условиях осадки.

Комплексные соединения Zr характеризуются высо­ кой устойчивостью как в достаточно кислых, так и в ще­ лочных растворах. Образование растворимых комплек­ сов Zr используется при радиохимическом определении циркония экстракционным или ионообменным методами.

оксина в С6Н6, 50% ТБФ в СНСЬ, керосине или метилизобутилкетоне. При экстракции Zr из концентрированных растворов требуется повышение кислотности раствора до 2-н-даже 8—10 н. Всеми перечисленными экстраген­ тами количественно экстрагируются и радиоизотопы Nb. Хорошими экстрагентами для Zr являются триалкил-

148

фосфиноксиды и фторированные кетоны и дикетоны, ко­ торые применяются для разделения радиоизотопов Zr и Nb [53].

Очистка Zr от Nb и Та проводится экстракцией по­ следних из сернокислых и фторнокислых растворов метилизобутилкетоном. Лучшим методом разделения Zr и Та является экстракция циклогексаноном из фторидносериокислого раствора. Np, Pu, U отделяются экстрак­ цией диэтиловым эфиром из азотнокислого раствора в присутствии (NHOaSüOs и AgN03. Разделение Zr и ITF проводится экстракцией из роданидных растворов. При­ сутствие в растворах СгО,]- , РО|~ и F- снижает экстрак­

цию Zr всеми перечисленными экстрагентами.

Методика выделения радиоизотопов циркония

В основу методики выделения радиоактивного Zr по­ ложено селективное осаждение Zr фениларсоновой кис­ лотой, позволяющее отделить его от основной массы радиоизотопов. Двукратное переосаждение фениларсоната Zr в присутствии Н20 2 позволяет количественно сбросить Nb и обеспечивает достаточную чистоту препа­ ратов при определении активности изотопов Zr на сцинтилляционном гамма-спектрометре. Чувствительность метода 3—4 -ІО-11 кюри/препарат, химический выход в среднем составляет 70—80%. Метод применим при опре­ делении Zr в пробах грунта, растительности, в аэрозоль­ ных пробах и в воде, после предварительного концен­ трирования.

Реактивы. Раствор носителя Zr 25 мг/мл, Nb 10—15 мг!мл в пересчете на металл; раствор суммы удерживающих носителем, со­

5%-ного раствора фениларсоновой кислоты в 100 мл воды); NaOH или КОН — 20%-ный раствор; NHjOH— 25%-ный; Н2О2— 30%-ная;

водой и выдерживают 2—3 суток. Раствор отфильтровывают через фильтр «синяя» лента. Отбирают 3 пробы по 1 мл, разбавляют водой до 10 мл и при нагревании NHiOH (розовое окрашивание по фенолфталеину) осаждают гидроокись Zr. Раствор с осадком вы­ держивают 2—3 ч, осадок отфильтровывают через беззольным

фильтр, промывают разбавленным раствором NH.iOH, подсуши-

149

вают, переносят с фильтром в фарфоровый тигель и прокаливают

до постоянном массы при 1000° С в муфельной печи. Весовая фор­ ма ZrOs, коэффициент пересчета на металл 0,74.

NaOH. Смесь перемешивают, разбавляют вдвое водой, выдержи­ вают 10—15 мин и отделяют центрифугированием. Осадок промы­ вают 2—3 раза горячей водой и растворяют в НСІ. Кислотность раствора доводят до 6 н. по НСІ, добавляют 1 мл 30%-ной НгОг,

3—5 мг носителя Nb п вновь осаждается фенпларсонат Zr (повто­ рение операций пункта 1).

ние 10—15 мин. Осадок Zr(OH)i центрифугируют, промывают го­ рячей водой и растворяют в НСІ.

номерным слоем па мишень, закрепляют шеллаком н передают па измерение.

П р и м е ч а я и е. Если проба растворена в HNO.-i, то после внесения носителей проводят осаждение гидроокисей NHjOH или

не проводят специальное его отделение, он может быть определен одновременно с радиоизотопами Zr при соблюдении некоторых до­ полнительных условий, а именно, при обработке осадка фени.парсо-

Zr. Измерение активности выделенных препаратов в таких случаях проводят обязательно на сцинтнлляционном гамма-спектрометре. Присутствие Та182 в измеряемом препарате не мешает определению

активности радиоизотопов Zr.

Измерение и расчет активности. Измерение препара­ тов Zr производится на многоканальном гамма-спектро­ метре. Режим работы спектрометра выбирается с учетом возможного присутствия в препарате Та182 в диапазоне энергий 0—1500 кэв. Определение активности Zr95 и Zr97 t

150