T-CIRA 49-2023 应急情况下海水中锶90测量方法

应急情况下海水中锶90测量方法中国同位素与辐射行业协会I Ⅲ 1 1 14原理 1 1 2 3 4 510计算 5附录A(资料性)固相萃取装置 7 8Ⅲ1T/CIRA49—2023应急情况下海水中锶90测量方法本文件规定了海水样品中锶90(90Sr)的放射分析方法，包括试剂和材料、所用的仪器和设备、探测本文件适用于应急情况下对海水中的9Sr进行快速测量。本测量方法分析时长约8h,探测下限约2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T6682分析实验室用水规格和试验方法3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1切伦科夫计数Cerenkovcounting高能β粒子发射体，发射足够数量超过263keV的β粒子，通过没有液闪混合液的液体闪烁计数器探测切伦科夫光子计数。当带电粒子在介质中的传播速度大于光在该介质中的传播时，将产生切伦科夫辐射，可被液体闪烁计数器探测。在水溶液中，切伦科夫辐射的能量阈值为263keV。采用(NH₄)₂CO₃和NH₄Cl作沉淀剂，在NH₄+存在下，有效抑制镁的沉淀，而样品中的锶和钙以碳酸盐的形式共沉淀，以使锶浓集。用稳定锶作为示踪剂，以计算9⁰Sr的化学回收率。使用锶树脂分离纯化样品中的锶。若样品中含有锶89(89Sr),通过切伦科夫计数和液体闪烁测量模式同时测定海水样5试剂和材料5.1碳酸锶：质量分数为99%。5.2草酸：质量分数为99%。5.3氯化铵：质量分数为99.5%。5.4碳酸铵：40%,以NH₃计。5.6过氧化氢：30%。25.7无水乙醇：质量分数不低于95%。5.8闪烁液：样品与闪烁液体积比不小于8:12。5.9氨水：质量分数为28%～30%5.10硝酸：质量分数为65%～68%。5.15饱和草酸溶液：称取110g草酸溶于1L去离子水中，稍许加热，不断搅拌，冷却后置于试剂瓶中。5.16草酸溶液：0.5%(m/m)。称取5g草酸溶于995g去离子水中。5.17饱和碳酸铵溶液：按100mL去离子水加入约100g碳酸铵(5.4)的比例，分数次加入碳酸铵(5.4)并搅拌，至溶液恢复到室温时，试剂瓶底部有少量可视结晶物。使用时取上清液。5.18锶载体溶液(约10mg/mL)5.18.1配制方法：称取30.6g氯化锶(SrCl₂·6H₂O)溶解于0.1mol/L硝酸(5.12)中，转入1L容量瓶内，并用0.1mol/L硝酸溶液(5.12)稀释至刻度。5.18.2标定方法：取4份2mL锶载体溶液(5.18.1)分别置于烧杯中，加入20mL去离子水，用氨水(5.9)调节溶液pH至8.0,加入5mL饱和碳酸铵溶液(5.17),加热至将近沸腾，使沉淀凝聚、冷却。用已称重的G4玻璃砂芯漏斗抽吸过滤，用去离子水和无水乙醇(5.7)各10mL洗涤沉淀。在105℃烘干1h。冷却，称重，直至恒重。以SrCO₃形式计算锶的含量。5.19钇载体溶液(约10mg/mL)5.19.1配制方法：称取43.1g硝酸钇[Y(NO₃)₃·6H₂O]加热溶解于100mL8mol/L硝酸溶液(5.14)中，转入1L容量瓶内，用去离子水稀释至刻度。5.19.2标定方法：取4份2mL钇载体溶液(5.19.1)分别置于烧杯中，加入30mL去离子水和5饱和草酸溶液(5.15),用氨水(5.9)调节溶液pH至1.5。在水浴中加热，使沉淀凝聚。冷却至室温。沉淀过滤在置有定量滤纸的三角漏斗中，依次用去离子水、无水乙醇(5.7)各10mL洗涤。取下滤纸置于瓷坩埚中，在电炉上烘干，炭化后，置于900℃马弗炉中灼烧30min。在干燥器中冷却。称重，直至恒重。以Y₂O₃形式计算钇的含量。5.2090Sr-90Y标准溶液：活度浓度值推荐10.0Bq/g。5.2189Sr标准溶液：活度浓度值推荐10.0Bq/g。5.22除非另有说明外，分析时均使用符合GB/T6682的分析纯化学试剂，实验用水为新制备的去离子水或蒸馏水。6.1液体闪烁计数器。6.2分析天平：可读性为0.1mg。6.3离心机：最大转速4000r/min,容量100mL×4。6.4色谱柱：直径(1～1.5)cm,体积2mL树脂。6.5液闪瓶(20mL)。6.6真空泵。6.7真空箱：多接液位，单个接液瓶体积为50mL。6.8马弗炉：最高温度可达1200℃。6.9烘箱。36.11G4玻璃砂芯漏斗。7.1.1取过滤后的海水0.1L,用硝酸(5.10)调节pH至2.0,加入1mL锶载体溶液(5.18)。7.1.2充分搅拌后，用氨水(5.9)调节溶液的pH至8.0～9.0,加热至50℃左右，加入0.5g氯化铵序，组装成固相萃取装置(附录A),使用50mL离心管承接液体。先后使用10mL去离子水、10mL7.2.2将7.1.4中样品液通过倾倒或塑料吸管将样品转移到相应的色谱柱(下同)中，以2mL/min的7.2.5加入5mL1mol/L硝酸溶液(5.13)到注射器中，以2mL/min的流速流过锶树脂柱，抽干树7.2.6使用8mL去离子水洗脱锶(如果后续对洗脱液进行重量法操作，可将洗脱液体积增大至(10～20)mL,产生的锶洗脱液使用7.3.1方法计算锶的化学回收率。使用氨水(5.9)调节7.2.6收集的锶洗脱液pH约为7,加入5mL饱和碳酸铵(5.17),加热搅拌，冷却至室温。转移到铺有已称重的定量滤纸的可拆卸式漏斗中，抽吸过滤，依次用去离子水和无水乙醇将7.2.5产生的钇洗脱液蒸至近干。添加少量硝酸溶液(5.14),再滴加数滴过氧化氢(5.6),消解溶水(5.9)调节溶液的pH值至1.5～2.0,沸水浴中加热30min后放至冷却。将沉淀过滤至滤纸上干炭化后置于900℃马弗炉中灼烧30min,在干燥器中冷却至室温，称至恒重，以Y₂O₃形式计算钇的4T/CIRA49—2023化学回收率。7.3.3其他回收率校正方法可采用原子吸收光谱法、电感耦合等离子体原子发射光谱法和电感耦合等离子体质谱法等方法校正锶和钇的化学回收率。8探测效率8.1.1在50mL烧杯中称取适量(总活度约20Bq)⁹Sr-90Y标准溶液(5.20),加入1mL锶载体溶液(5.18.1)和1mL钇载体溶液(5.19.1),用加热板加热蒸至近干，使用10mL8mol/L硝酸溶液(5.14)溶解残留物。8.1.2根据7.2部分分离纯化锶/钇。8.1.3收集含有钇的过柱液和淋洗液，采用7.3.2步骤校正钇的化学回收率。8.1.4分2次用4mL的去离子水洗脱锶，作为锶洗脱液(如果采用重量法校正化学回收率，可加大洗脱锶步骤的水体积)。采用7.3.1步骤校正锶的化学回收率。8.1.5用8mL0.05mol/L硝酸溶液(5.11)溶解沉淀，转移至20mL液闪瓶内。8.290Sr-90Y混合刻度源制备8.2.1取适量(总活度约20Bq)⁹0Sr-90Y标准溶液(5.20)至20mL液闪瓶，蒸发溶液至近干。8.2.2加入几滴硝酸(5.10)溶解，蒸发溶液至近干。8.2.3加入8mL0.05mol/L硝酸溶液(5.11)和13mg碳酸锶(5.1)摇匀，溶解。8.389Sr刻度源制备8.3.1取适量(约50Bq)⁸9Sr标准溶液(5.21)至20mL液闪瓶内。8.3.2加入1mL锶载体溶液(5.18.1),摇匀。8.3.3使用加热板加热蒸发溶液至近干。8.3.4加入几滴硝酸溶液(5.10)溶解残留物，然后使用加热板加热蒸发溶液至近干。8.3.5加入8mL0.05m/L硝酸溶液(5.11)和13mg碳酸锶(5.1)摇匀，溶解。8.489Sr,90Sr和90Y的切伦科夫计数和液闪计数效率由于液体闪烁计数器性能不同，所以在进行效率校正和测量时，需根据仪器的具体性能选取合适的测量窗口。在切伦科夫计数模式下对源计数后，将源与12mL闪烁液(5.8)混合，然后在液体闪烁计数模式下测量样品，测量时间100min。分别计算89Sr,90Sr和90Y在切伦科夫计数和液闪计数模式下的计数效率。89Sr、90Sr、90Y的液闪探测效率和89Sr、90Y的切伦科夫探测效率计算见公式(1):式中：E——探测效率；N————样品在测量道值范围内的净计数，单位为计数每秒(s-1);A。加入的放射性标准溶液活度，单位为贝克(Bg):5T/CIRA49—2023e-λ(ta-tb)放射性核素衰变校正因子，ta是开始测量时刻，单位为小时(h);tb是开始衰变时刻，单位为小时(h);89Sr的开始衰变时刻为开始过柱时间，90Sr开始衰变时刻为最后淋洗90Y的时间(7.2.5),90Y的开始衰变时刻为第一次淋洗90Y的时间(7.2.4);λ=0.693/T,T是放射性核素的半衰期，单位为小时(h)。90Sr的切伦科夫探测效率计算见公式(2):eSr⁹0=εcεY⁹0…………(2)式中：Sr在切伦科夫测量模式时的探测效率；E。———样品的总切伦科夫探测效率；εY9090Y在切伦科夫测量模式时的探测效率。9.1分别设定切伦科夫计数测量和液闪计数测量的窗口。9.2在切伦科夫计数模式下测量样品溶液计数。(若已知不存在⁸9Sr,可忽略本步骤)。9.3向切伦科夫计数测量后的溶液(9.2)中加入12mL闪烁液(5.8),混匀。在液闪计数模式下测量样品计数。为了减小测量误差，在切伦科夫计数测量后尽快完成本步骤。10.1样品中90Sr的含量计算样品中90Sr活度浓度按照公式(3)和公式(4)进行计算： (3) (4)式中：aSr90——海水中90Sr的活度浓度，单位为贝克每升(Bq/L);ASr⁹0———切伦科夫测量模式时的90Sr活度，单位为贝克(Bq);f₁90Y从锶钇分离到切伦科夫模式测量时的校正因子，f₁=1—e-Ay⁹o(₁-to)。to为锶、钇分离的时刻，单位为小时(h);t₁为切伦科夫测量模式的测量时刻，单位为小时(h);λy₉o=0.693/Ty₉0,Ty₉0为90Y的半衰期，单位为小时(h);f₂———90Y从锶钇分离到液闪模式测量时的校正因子，f₂=1-e-λY⁹0(1₂-to)。to为锶、钇分离的时刻，单位为小时(h);t₂为液闪测量模式的测量时刻，单位为小时(h);λygo=0.693/Tyg₀,Ty₉0为90Y的半衰期，单位为小时(h);f₃———89Sr从切伦科夫模式测量时到液闪模式测量时的衰变校正因子，f₂=e-AS89(t2-1)。e-As⁹o(r₁-t)—-—90Sr的衰变校正因子。t是参考时刻，单位为小时(h);t₁是切伦科夫测量模式的测量时刻，单位为小时(h);λs-90=0.693/Ts-90,Ts-90为90Sr的半衰期，单位为小时(h):Ni————切伦科夫测量模式下的净计数率，单位为计数每秒(s-1);Ni₂————液闪测量模式下的净计数率，单位为计数每秒(s-1);6T/CIRA49—2023