close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY13503

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2010.08.30
(12)
(51) МПК (2009)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
G 01N 23/02
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АКТИВНОСТИ РАДИОНУКЛИДОВ
РАДИЯ В ПОЧВАХ
(21) Номер заявки: a 20090246
(22) 2009.02.20
(43) 2009.08.30
(71) Заявитель: Белорусский государственный университет (BY)
(72) Авторы: Соколик Галина Андреевна; Овсянникова Светлана Васильевна; Войникова Екатерина Викторовна; Попеня Марина Викторовна;
Кудряшов Владимир Петрович (BY)
BY 13503 C1 2010.08.30
BY (11) 13503
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Белорусский государственный университет (BY)
(56) Методические рекомендации по санитарному контролю за содержанием радиоактивных веществ в объектах
окружающей среды. Определение радия-226.- М., 1980.- С. 172-177.
RU 2229729 C2, 2004.
US 4423007, 1983.
RU 2215798 C1, 2003.
US 4636467, 1987.
(57)
Способ определения активности радионуклидов радия в почвах, включающий перевод
радионуклидов из навески почвы массой 5-15 г в раствор, очистку радия, совместное его
осаждение из раствора с сульфатом бария, изготовление счетной мишени и измерение активности радионуклидов радия, отличающийся тем, что очистку радия осуществляют
пропусканием содержащего радий раствора через колонку, заполненную анионитом в Cl-форме, выпариванием маточного раствора, двойной обработкой полученных влажных солей концентрированной азотной кислотой с добавлением перекиси водорода, выпариванием полученного раствора досуха, растворением твердого остатка в 1 М HCl и
фильтрованием раствора через бумажный фильтр "синяя лента", совместное осаждение с
сульфатом бария проводят внесением в содержащий радий раствор раствора хлорида бария в количестве 70-80 мкг в пересчете на металл, 1 мл насыщенного раствора сульфата
натрия и 0,3 мл коллоидного раствора сульфата бария, счетную мишень изготавливают
фильтрованием полученной суспензии через мембранный фильтр, а активность радионуклидов радия на мишени измеряют альфа-спектрометром.
Изобретение относится к области охраны окружающей среды, а именно к радиоэкологическому мониторингу почв на содержание радионуклидов радия, и может быть использовано для определения фоновых уровней альфа-излучающих радионуклидов радия
природного происхождения и оценки радиоэкологического состояния окружающей среды,
обусловленного присутствием этих радионуклидов в почвах. Знание фоновых уровней содержания радионуклидов в почвах необходимо и для того, чтобы оценить степень влияния
радионуклидов искусственного происхождения на изменение радиоэкологического состояния окружающей среды в результате деятельности человека.
BY 13503 C1 2010.08.30
Радионуклиды радия входят в состав природных радиоактивных семейств 238U, 235U,
Th и всегда присутствуют в почвах, грунтах, донных отложениях водоемов, растительности, природных водах, живых организмах и других объектах. Три естественных радионуклида радия (223Ra, 224Ra, 226Ra, периоды полураспада соответственно - 11,4 суток, 3,66
суток и 1600 лет) являются альфа-излучателями с энергией альфа частиц от 5,71 до 4,78 МэВ
и поэтому отличаются высокой радиотоксичностью при попадании в живые организмы. Бетаизлучающий естественный радионуклид радия 228Ra (период полураспада 5,75 лет, максимальная энергия бета-частиц - 0,04 МэВ) значительно менее радиотоксичен.
При распаде радионуклидов радия образуются радионуклиды радона. Вместе дочерними продуктами распада радиоактивный газ радон обусловливает основную часть дозы
облучения жителей Земли от радионуклидов естественного происхождения. В связи с
этим возникает необходимость определения содержания радионуклидов радия в объектах
окружающей среды и как источников радона.
Аналогом заявляемого способа может служить способ определения удельной активности изотопов плутония в почве [1], включающий извлечение радионуклидов в раствор кипячением пробы с азотной кислотой, фильтрование, радиохимическую очистку с
использованием анионита в NO3- и Сl--формах, совместное осаждение изотопов плутония
с гидроксидом церия (IV), измерение активности изотопов плутония на альфаспектрометре.
Известны и другие способы определения содержания техногенных радионуклидов в
почвах [2, 3], основанные на извлечении радионуклидов в раствор, химической и радиохимической очистке радионуклидов от мешающих примесей, выделении радионуклидов
на мишень и измерении активности радионуклидов по их излучению. Однако они предназначены для определения радионуклидов другой химической природы (изотопов плутония, 90Sr, 99Tc) и не могут быть использованы для определения радионуклидов радия.
Наиболее близким по техническому решению к заявляемому является способ определения содержания 226Ra в объектах внешней среды, включающий перевод проб в раствор
многократной (3-15 раз) обработкой смесью плавиковой и азотной кислот при нагревании,
концентрированной и разбавленной соляной кислотой, осаждение Ba(Ra)SO4 10 %-ной
серной кислотой при кипячении в присутствии бария-носителя в количестве 50 мг, очистку радия в выделенном препарате, высушивание, прокаливание Ba(Ra)SO4 при температуре 900 °С, выдерживание в течение 30 суток, изготовление счетной мишени и измерение
ее активности на радиометрической установке с низкофоновым альфа-счетчиком [4].
Очистку радия осуществляют кипячением выделенного осадка Ba(Ra)SO4 с солянокислым гидраксиламином, осаждением в полученном растворе карбонатов при добавлении соды и кипячении, удалением надосадочной жидкости декантацией, промыванием
осадка 5 %-ным раствором соды при кипячении, отделением осадка карбонатов фильтрованием, промыванием его 5 %-ным раствором соды (до отрицательной реакции на сульфат-ионы) и водой, растворением в соляной кислоте при кипячении, осаждением полония,
тория, урана, свинца с гидроксидом железа (III) "безугольным" аммиаком (не содержащим
карбонат-ионы), удалением осадка гидроксидов фильтрованием, подкислением полученного раствора до pH2 соляной кислотой, его нагреванием до кипения и повторным осаждением Ba(Ra)SO4 5 %-ным раствором серной кислоты, отделением полученного осадка
фильтрованием и его промыванием холодной водой.
Высушенный осадок Ba(Ra)SO4 прокаливают при температуре 900 °С для предотвращения выделения радона. Препарат выдерживают в течение 30 суток для распада 224Ra и
установления равновесия 226Ra с продуктами распада.
Недостатком способа является необходимость сложной, многоэтапной очистки радия,
отжига конечного продукта при температуре 900 °С и выдерживания полученного препарата в течение продолжительного времени до измерения. В отличие от альфаспектрометра радиометром измеряют не активность отдельных радионуклидов радия, а
232
2
BY 13503 C1 2010.08.30
суммарную активность альфа-излучающих радионуклидов в выделенном препарате. Поэтому для определения содержания 226Ra необходим эталонный образец с известным содержанием радионуклида, приготовленный таким же способом. Выделяемый препарат не
пригоден для альфа-спектрометрических измерений из-за высокой степени самопоглощения альфа-излучения в недостаточно тонком слое прокаленного сульфата радия и бария,
что обусловлено использованием миллиграммовых количеств бария-носителя.
Задачей настоящего изобретения является создание способа определения активности
радионуклидов радия в почвах с высокой чувствительностью и точностью.
Отличительной особенностью предлагаемого изобретения является то, что очистку
радия осуществляют пропусканием содержащего радий раствора через колонку, заполненную анионитом в Cl--форме, выпариванием маточного раствора, двойной обработкой
полученных влажных солей концентрированной азотной кислотой с добавлением перекиси водорода, выпариванием полученного раствора досуха, растворением твердого остатка
в 1 М HCl и фильтрованием раствора через бумажный фильтр "синяя лента", совместное
осаждение с сульфатом бария проводят внесением в содержащий радий раствор раствора
хлорида бария в количестве 79-80 мкг в пересчете на металл, 1 мл насыщенного раствора
сульфата натрия и 0,3 мл коллоидного раствора сульфата бария, счетную мишень изготавливают фильтрованием полученной суспензии через мембранный фильтр, а активность
радионуклидов радия на мишени измеряют альфа-спектрометром.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что в способе определения
активности радионуклидов радия в почвах, включающем перевод радионуклидов из
навески почвы массой 5-15 г в раствор, очистку радия, совместное его осаждение из раствора с сульфатом бария, изготовление счетной мишени и измерение активности радионуклидов радия, очистку радия осуществляют пропусканием содержащего радий раствора
через колонку, заполненную анионитом в Cl--форме, выпариванием маточного раствора,
двойной обработкой полученных влажных солей концентрированной азотной кислотой с
добавлением перекиси водорода, выпариванием полученного раствора досуха, растворением твердого остатка в 1 М HCl и фильтрованием раствора через бумажный фильтр "синяя лента", совместное осаждение с сульфатом бария проводят внесением в содержащий
радий раствор раствора хлорида бария в количестве 79-80 мкг в пересчете на металл, 1 мл
насыщенного раствора сульфата натрия и 0,3 мл коллоидного раствора сульфата бария,
счетную мишень изготавливают фильтрованием полученной суспензии через мембранный
фильтр, а активность радионуклидов радия на мишени измеряют альфа-спектрометром.
Способ позволяет сократить время определения, повысить чувствительность и точность определения активности радионуклидов радия в почвах.
Примеры 1-11
Навеску почвы массой 5-15 г озоляют в муфельной печи при температуре
(550 ± 50) °С в течение 6 часов. Озоленную пробу переносят количественно в стеклоуглеродный или платиновый тигель, вносят известное количество (1-2 Бк) радиоактивного индикатора (133Ba) и проводят вскрытие пробы (разложение силикатов и удаление кремния в
виде SiF4) смесью концентрированной азотной и плавиковой кислот при слабом кипении с
упариванием раствора до сухого остатка (6-9 раз). Полученный остаток дважды обрабатывают концентрированной соляной кислотой для полного удаления ионов F-, каждый раз
упаривая раствор до влажных солей, а затем растворяют в 9 М HCl (50-70 мл). Раствор
пропускают через колонку, заполненную анионитом в Cl--форме. На анионите сорбируется уран, нептуний, плутоний, полоний, радий, проходит через колонку. Маточный раствор
собирают в термостойкий химический стакан и выпаривают до влажных солей. Их дважды обрабатывают концентрированной азотной кислотой с добавлением перекиси водорода, каждый раз выпаривая раствор досуха. Полученный остаток растворяют в 1 М HCl
(50-60 мл). Раствор фильтруют через бумажный фильтр "синяя лента" в стеклянный стакан с гладкой внутренней поверхностью.
3
BY 13503 C1 2010.08.30
К раствору при постоянном перемешивании последовательно добавляют раствор
BaCl2, содержащий 70-80 мкг бария в пересчете на металл, 1 мл насыщенного раствора
Na2SO4 и 0,3 мл коллоидного раствора сульфата бария, инициирующего образование микрокристаллов совместного сульфата бария и радия (Ba(Ra)SO4).
Для приготовления коллоидного раствора сульфата бария в кварцевую чашку помещают 5 мл раствора 5,8 М NaHSO4, 8,0 мл раствора 2 М BaCl2. Полученную смесь нагревают до тех пор, пока избыток воды не испарится и не получится прозрачный расплав.
Расплав охлаждают и растворяют в смеси 12,5 мл воды и 12,5 мл насыщенного раствора
Na2SO4.
Содержимое стакана оставляют на 2 часа для формирования осадка. Полученную суспензию пропускают под вакуумом через мембранный фильтр, помещенный в разборной
воронке из инертного материала. Стакан обмывают 5-10 мл дистиллированной воды и
пропускают через фильтр с осадком. После подсушивания фильтр приклеивают на подложку и измеряют активность радионуклидов радия альфа-спектрометром. Выход радия в
результате радиохимического анализа контролируют по активности индикатора (133Ba),
которую измеряют гамма-спектрометром.
Среди естественных радионуклидов радия наиболее долгоживущим является 226Ra и
его содержание в окружающей среде намного преобладает над содержанием других естественных радионуклидов радия, контроль радия в образцах осуществляли по 226Ra. Результаты представлены в табл. 1-3.
Таблица 1
Пример №
Масса носителя, мкг
Выход 226Ra, %
1
60
42
2
70
84
3
80
83
4
90
54 "толстая" мишень
Прототип
50000
62
В примерах 1-4 количество осадителя (насыщенного раствора сульфата натрия) составляет 1 мл; количество коллоидного раствора сульфата бария, инициирующего формирование осадка, - 0,3 мл.
Таблица 2
Количество раствора, инициирующего
Выход 226Ra, %
осаждение сульфата бария, мл
5
0,1
28
6
0,2
55
7
0,3
84
8
0,4
59 "толстая" мишень
В примерах 5-8 масса носителя составляет 70 мкг в пересчете на металл; количество
осадителя (насыщенного раствора сульфата натрия) - 1 мл.
Таблица 3
Пример №
Пример №
9
10
11
Объем осадителя (насыщенного раствора сульфата натрия), мл
0,5
1,0
1,5
Выход 226Ra, %
36
84
51 "толстая" мишень
В примерах 9-10 масса носителя составляет 70 мкг в пересчете на металл; количество
коллоидного раствора сульфата бария, инициирующего формирование осадка, - 0,3 мл.
4
BY 13503 C1 2010.08.30
Максимальный выход радия при совместном осаждении радия с сульфатом бария (8384 %) достигается при использовании бария-носителя в количестве 70-80 мкг (табл. 1) и
коллоидного раствора сульфата бария, инициирующего формирование осадка, в количестве 0,3 мл (табл. 2).
Важнейшим требованием при получении качественных мишеней для альфаспектрометрического определения радия является получение осадка без примесей кальция. В предлагаемом способе разделение бария и кальция основано на значительном различии между произведениями растворимости BaSO4 и CaSO4 (соответственно 9,9⋅10-11 и
6,26⋅10-5).
Как видно из результатов опытов 9-11 (табл. 3), насыщенный раствор сульфата натрия
в количестве 1 мл, используемый в качестве осадителя, обеспечивает концентрацию в растворе анионов SO42-, достаточную для количественного выделения бария, а вместе с ним
радия, но ниже той, которая необходима для осаждения кальция. Уменьшение количества
раствора сульфата натрия до 0,5 мл не обеспечивает достаточно полное осаждение бария и
тем самым снижает выход радия. Увеличение количества сульфата натрия до 1,5 мл приводит к захвату осадком микропримесей и утолщению мишени, затрудняя альфаспектрометрическое определение активности радионуклидов радия.
Таким образом, предложенный способ позволяет достичь более высокого выхода радия. Он обеспечивает более высокую чувствительность и точность определения 226Ra по
сравнению с прототипом (табл. 4).
Таблица 4
Способ
Чувствительность метода, Бк/проба (Ки/проба)
Прототип
2⋅10-2 (5⋅10-12)
Предлагаемый способ
1⋅10-3 (3⋅10-14)
Точность, %
±20
±15
Источники информации:
1. BY 10197, МПК G 01T 1/00, 2008.02.28.
2. BY 10516, МПК G 01N 23/02, 2008.04.30.
3. BY 10198, МПК G 01N 23/22, G 01T 1/00, 2008.02.28.
4. Методические рекомендации по санитарному контролю за содержанием радиоактивных веществ в объектах окружающей среды. Определение радия-226 / Под общей редакцией А.Н. Марея, А.С. Зыковой. - М.: МЗ СССР, Комитет по стандартизации,
метрологии и сертификации ГИ ЦЭСМ, 1980. - С. 172-177.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
97 Кб
Теги
by13503, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа