Методические рекомендации МР 2.6.1.0064-12 "Радиационный контроль питьевой воды методами радиохимического анализа" (утв. Главным государственным санитарным врачом РФ 9 июня 2012 г.) (с изменениями и дополнениями)

2.6.1. Ионизирующее излучение. Радиационная безопасность

Методические рекомендации
МР 2.6.1.0064-12
"Радиационный контроль питьевой воды методами радиохимического анализа"
(утв. Главным государственным санитарным врачом РФ 9 июня 2012 г.)

Введены в действие
с момента утверждения

Введены впервые

Список сокращений, принятых в настоящих методических рекомендациях

НКДАР ООН	- научный комитет по действию атомной радиации при организации объединенных наций;
ВОЗ	- всемирная организация здравоохранения;
УВ	- уровень вмешательства;
св.	- свыше;
п.	- пункт;
УМФ	- установка малофоновая;
	- альфа-излучающие;
	- бета-излучающие;
отн. ед.	- относительные единицы;
ОСК	- образец сравнения контрольный;
х.ч.	- химически чистый;
ч.д.а.	- чистый для анализа;
ДПР	- дочерние продукты распада;
МВИ	- методика выполнения измерений;
НД	- нормативный документ;
КУ	- контрольный уровень

1. Область применения

1.1. Настоящие Методические рекомендации (далее - Рекомендации) распространяются на порядок приготовления счетных образцов для определения удельной суммарной альфа- и бета-активности и удельной активности основных дозообразующих радионуклидов в питьевой воде и выполнение контроля качества питьевой воды по показателям радиационной безопасности.

1.2. Основной целью Рекомендаций является обеспечение единых подходов при выполнении анализов удельной суммарной альфа- и бета-активности, а также радионуклидного состава и удельной активности основных природных (исключая ) и техногенных радионуклидов в воде.

1.3. Настоящие Рекомендации предназначены для органов и организаций Роспотребнадзора в субъектах Российской Федерации, осуществляющих контроль и санитарно-эпидемиологическую оценку питьевой воды по показателям радиационной безопасности, а также аккредитованных в установленном порядке на право проведения соответствующих измерений лабораторий радиационного контроля и организаций, обеспечивающих централизованное водоснабжение населения при проведении производственного радиационного контроля.

2. Нормативные ссылки

2.1. Федеральный закон от 09.01.96 г. N 3-ФЗ "О радиационной безопасности населения".

2.2. Федеральный закон от 30.03.99 г. N 52-ФЗ "О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения".

2.3. СанПиН 2.6.1.2523-09 "Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009)".

2.4. СП 2.6.1.2612-10 "Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ-99/2010)".

2.5. СанПиН 2.6.1.2800-10 "Гигиенические требования по ограничению облучения населения за счет природных источников ионизирующего излучения".

2.6. МУ 2.6.1.1981-05. "Радиационный контроль и гигиеническая оценка источников питьевого водоснабжения и питьевой воды по показателям радиационной безопасности. Оптимизация защитных мероприятий источников питьевого водоснабжения с повышенным содержанием радионуклидов".

2.7. МУ 2.6.1.2719-10 "Изменение 1 к МУ 2.6.1.1981-05 "Радиационный контроль и гигиеническая оценка источников питьевого водоснабжения и питьевой воды по показателям радиационной безопасности. Оптимизация защитных мероприятий источников питьевого водоснабжения с повышенным содержанием радионуклидов".

2.8. ГОСТ Р 51592-2000 "Вода. Общие требования к отбору проб".

2.9. СанПиН 2.1.4.1074-01 "Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества".

2.10. Письмо Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека от 21.08.2006 г. N 0100/9009-06-32 "О радиационном контроле за питьевой и минеральной водой".

2.11. МР 0100/13609-07-34 "Отбор и подготовка проб питьевой воды для определения показателей радиационной безопасности".

2.12. ГОСТ Р 8.594-2002 "Метрологическое обеспечение радиационного контроля".

ГАРАНТ:

Приказом Росстандарта от 13 марта 2014 г. N 138-ст ГОСТ Р 8.594-2002 отменен с 1 июля 2015 г. в связи с принятием и введением в действие ГОСТ 8.638-2013 "Государственная система обеспечения единства измерений. Метрологическое обеспечение радиационного контроля. Основные положения"

3. Термины и определения

В настоящем документе принята терминология в соответствии с НРБ-99/2009 и ОСПОРБ-99/2010. В дополнение к ним используются следующие термины:

Контрольный источник - радионуклидный источник ионизирующего излучения, предназначенный для калибровки средств измерений ионизирующих излучений.

Контрольный образец сравнения - радиоактивный источник излучения, служащий для калибровки по нему других источников ионизирующих излучений, утверждённый в качестве образцового в установленном порядке.

Коэффициент связи - коэффициент, связывающий активность счетного образца со скоростью счета импульсов от его излучения.

Минимальная измеряемая активность - - активность радионуклида в счетном образце, при измерении которой на данной радиометрической установке за время экспозиции один час относительная случайная (статистическая) погрешность результата измерений составляет 50% при доверительной вероятности Р = 0,95.

Носитель - вещество, которое, будучи связано с ничтожно малым (индикаторным) количеством другого вещества, проносит последнее через весь химический или физический процесс.

Проба воды - определенное количество воды, отобранное из контролируемого источника в соответствии с принятой методикой отбора проб.

Радиометрическая установка - техническое средство (радиометр, спектрометр) для измерения активности (удельной активности) радионуклидов в счетном образце.

Счетный образец - определённое количество вещества, полученное из пробы согласно установленной методике и предназначенное для измерений его параметров на радиометрической установке в соответствии с регламентированной методикой выполнения измерений.

Суммарная активность - условная активность счетного образца, численно равная активности регламентированного образца сравнения при одинаковых показаниях радиометра.

Химический выход радионуклида - отношение количества носителя радионуклида в измеряемом образце к количеству носителя этого радионуклида, добавленного в пробу.

4. Общие положения

Природные радионуклиды можно разделить на две большие группы - первичные, т.е. те, которые образовались одновременно со стабильным веществом Земли, и космогенные, которые образуются постоянно в результате ядерных реакций под действием космического излучения или поступают со внеземным веществом. Очевидно, к настоящему моменту в окружающей среде присутствуют только те первичные радионуклиды, период полураспада которых соизмерим с возрастом Земли [1].

Три первичных радионуклида - , и - являются родоначальниками естественных радиоактивных рядов (Приложение 1). С течением времени в естественных радиоактивных рядах установилось вековое равновесие - состояние, в котором активности (но не количества ядер) всех членов ряда равны между собой. Вековое равновесие между радионуклидами устанавливается в том случае, если период полураспада материнского радионуклида велик по сравнению с периодом полураспада дочернего. Для установления радиоактивного равновесия достаточен промежуток времени, равный 10 периодам полураспада дочернего радионуклида. Различные геохимические процессы могут приводить к фракционированию членов радиоактивных рядов, поэтому вековое равновесие сохраняется только в системе, замкнутой относительно материнского и дочерних радионуклидов.

По данным НКДАР ООН, вклад питьевой воды в суммарную дозу облучения населения не является преобладающим (за исключением отдельных регионов) и обусловлен, в основном, присутствующими в воде радионуклидами природных рядов урана и тория. Наибольший вклад в формирование дозы облучения за счет потребления питьевой воды вносят изотопы урана ( и ), радия ( и ), радон и полоний-210 , в меньшей степени - свинец-210 и изотопы тория (, , ) (МУ 2.6.1.1981-05).

Для обеспечения радиационной безопасности питьевого водоснабжения населения необходима информация об удельной активности радионуклидов присутствующих в питьевой воде. В соответствии с рекомендациями ВОЗ в действующих нормативных документах установлены жесткие требования к содержанию радионуклидов и к порядку проведения радиационного контроля питьевой воды.

Проведение радиационного контроля воды является сложной задачей, поскольку сама вода является сложным объектом для анализа.

В силу чрезвычайной вариабельности радионуклидного состава и удельной активности природных радионуклидов, минерального состава и других характеристик природных вод необходимо использование, по возможности, прямых радиохимических методов определения содержания радионуклидов.

Следует подчеркнуть, что большинство известных радиохимических методик определения природных радионуклидов предусматривает их анализ из одной пробы воды, из которой отбираются отдельные аликвотные части от 0,5 до 2,0 кг для определения удельной активности групп изотопов одного или двух элементов. Вместе с тем, информация, получаемая из одной пробы при последовательном выделении из нее радиоизотопов урана, радия, свинца и полония, более достоверна, особенно учитывая высокую степень вариабильности радионуклидного состава природных вод. Реализация этого подхода нуждается в серьезных радиохимических проработках по созданию схем последовательного разделения и идентификации различных нуклидов из одной пробы, что, помимо указанных выше преимуществ, позволяет сделать процесс более экономичным - сокращает время анализа, расход реактивов, энерго- и трудозатраты.

Настоящая методика обеспечивает определение суммарных радиологических показателей воды и удельной активности природных (, , , , , , , , , , , ) и техногенных радионуклидов (, ) из одной пробы воды, из которой отбираются аликвоты: 1 кг для определения удельной суммарной альфа- и бета-активности, 10 кг - для определения удельной активности природных радионуклидов и не менее 4 кг для определения удельной активности , и (4 кг на техногенно загрязненных территориях и 20 кг для определения удельной активности радионуклидов на уровне фоновых значений).

Радиационный контроль воды проводится в несколько этапов:

- отбор и доставка проб для анализа;

- предварительная оценка соответствия питьевой воды критериям радиационной безопасности (определение удельной суммарной альфа- и бета-активности);

- исследование радионуклидого состава воды (при превышении контрольного уровня);

- оценка качества воды по радиологическим показателям.

Для получения достоверной оценки радиологических показателей воды на каждом этапе контроля необходимо выполнять определенные требования.

На первом этапе, при отборе проб воды (Приложение 2 Рекомендаций), должны использоваться емкости из полимерных материалов для исключения сорбции микроколичеств радионуклидов. Важно также, чтобы отобранная вода была подкислена (HCl) и своевременно подверглась процедуре пробоподготовки - срок хранения пробы перед определением суммарных показателей и удельных активностей природных радионуклидов не должен превышать 14 дней (при необходимости определения удельной активности срок хранения не должен превышать 2 дней). Нарушение указанных процедур может привести к неконтролируемым потерям радионуклидов, а значит к искажению результатов. В акте отбора проб (Приложение 3 Рекомендаций) должна содержаться вся информация, необходимая для идентификации источника водоснабжения.

На втором этапе измеряется удельная суммарная альфа- и бета-активность воды для предварительной оценки соответствия питьевой воды критериям радиационной безопасности. Для питьевой воды подземных источников водоснабжения одновременно с измерением удельной альфа- и бета-активности требуется определять содержание . Время от отбора до доставки пробы воды в лабораторию с целью определения удельной активности должно быть не более двух суток.

При превышении контрольных уровней удельной суммарной и выполнение радионуклидного анализа воды обязательно, причем желательно с привлечением радиохимических методов, позволяющих дать точную количественную характеристику того или иного радионуклида в исследуемой пробе. Несмотря на сложность и трудоемкость радиохимических методов, необходимость привлечения специалистов высокой квалификации, преимущество использования радиохимических приемов для контроля и гигиенической оценки питьевой воды по показателям радиационной безопасности очевидно.

Радиохимический анализ позволяет с высокой степенью надежности выделять радиохимически чистые изотопы, избегать косвенных оценок содержания радионуклидов, обладает высокой чувствительностью, точностью и информативностью.

При оценке радиационной безопасности питьевого водоснабжения населения радиохимический анализ питьевой воды должен обеспечить определение основных дозообразующих природных радионуклидов с обязательным повторным определением удельной суммарной активности и радионуклидов из объема водной пробы, представленной для радиохимического анализа, для подтверждения соответствия суммарной альфа- и бета-активности и суммарной активности выделенных радионуклидов.

Радиохимическая подготовка, как правило, включает стадию концентрирования (при определении содержания природных радионуклидов в воде это выпаривание 10 кг до 1 кг), затем следует селективное выделение группы изотопов одного или нескольких элементов, отделение их от макрокомпонентов, радиохимическая очистка каждого радионуклида, приготовление счетного образца для измерения активности.

Проведение радионуклидного анализа воды с использованием 10 кг исходного материала позволяет обеспечивать минимально измеряемую удельную активность не более 0,2 от величины уровня вмешательства (УВ) для каждого радионуклида, что и требуется в нормативных документах, в частности в методических указаниях МУ 2.6.1.1981-05 "Радиационный контроль и гигиеническая оценка источников питьевого водоснабжения и питьевой воды по показателям радиационной безопасности. Оптимизация защитных мероприятий источников питьевого водоснабжения с повышенным содержанием радионуклидов".

5. Диапазон измерений и характеристики погрешности измерений

5.1. Диапазон и относительная погрешность измерений радиологических показателей проб воды в предлагаемых Рекомендациях приведены в таблице 1.

Таблица 1

Диапазон и относительная погрешность измерений радиологических показателей проб воды

Диапазон измерений, Бк/пробу	Относительная погрешность, % (Р = 0,95)
	, , , , ,	, ,	,	, , ,
св. 0,02 0,05 включительно	50	50	50	50
св. 0,05 0,10 включительно	40	40	40	50
св. 0,10 0,50 включительно	30	30	30	40
св. 0,50 1,00 включительно	20	20	20	30
св. 1,00 5,00 включительно	20	20	20	20
свыше 5,00	20	20	20	20

Примечания к таблице 1:

1. Приведенные в таблице погрешности измерения величины радиологических показателей определены на нижней границе диапазона измерений для однократного измерения активности счетного образца, приготовленного из 1 кг пробы, и измерения собственного фона радиометра в течении не менее 1 часа для каждого.

2. При временах измерения активности счетного образца и собственного фона радиометра, отличных от 1 часа, погрешности измерения могут быть рассчитаны по формуле (25), приведенной в п. 13.11.3.

3. При использовании для приготовления счетного образца пробы массой более 1 кг, границы диапазона измерений радиологических показателей проб воды в таблице 1, соответствующего данной относительной погрешности результатов измерений, необходимо поделить на величину, численно равную массе пробы воды в кг.

6. Принципы определения удельной суммарной альфа- и бета-активности и удельной активности радионуклидов в пробах воды

Из отобранной пробы воды выделяют аликвоты массой 1 кг для определения удельной суммарной альфа- и бета-активности, 10 кг - для определения удельной активности природных радионуклидов и не менее 4 кг для определения удельной активности , и .

Для определения удельной суммарной альфа- и бета-активности* из аликвоты пробы массой 1 кг путем упаривания до сухого остатка приготавливают счетный образец, активность которого определяют на альфа-бета радиометре, отградуированном в единицах активности.

Для определения удельной активности природных радионуклидов из аликвоты пробы массой 10 кг путем радиохимического анализа приготавливают счетные образцы, содержащие отдельные радионуклиды. Активность каждого радионуклида определяют с помощью альфа-бета радиометра и альфа-спектрометра, предварительно отградуированных в единицах активности.

Определение удельной активности и проводят не ранее, чем через 15 дней после отбора пробы воды, когда наступит радиоактивное равновесие между и его дочерним продуктом распада - . Из аликвоты пробы массой не менее 4 кг выделяют сурьмяно-иодидным методом, активность определяют по активности его дочернего радионуклида , который осаждают оксалатным методом. Активность приготовленных счетных образцов определяют на альфа-бета радиометре УМФ-2000, который предварительно градуируют в единицах активности и соответственно.

Для контроля неизбежных в процессе анализа потерь радионуклидов в исследуемую пробу на самом первом этапе ее обработки для каждого из определяемых изотопов добавляют известное количество носителя, в качестве которого используют солянокислые или азотнокислые соли соответствующих элементов. После проведения анализа определяют количество оставшегося носителя. Отношение количества носителя, определенного на выходе, к количеству носителя, добавленного в пробу, дает величину химического выхода для каждого радионуклида:

, (1)

где: - химический выход изотопа, отн. ед.;

- количество носителя, определенного на выходе, мг;

- количество носителя, добавленного в пробу, мг.

7. Средства измерений и вспомогательное оборудование

7.1. Для выполнения измерений по настоящим Рекомендациям применяются следующие средства измерений:

7.1.1. Альфа-спектрометр с характеристиками не хуже следующих:

- время установления рабочего режима - не более 10 мин;

- интегральная нелинейность в диапазоне энергий 4 9 МэВ - не более 0,1%;

- энергетическая ширина канала - не более 5,0 кэВ;

- эффективность регистрации излучения радионуклида не менее 0,25 на расстоянии 5 мм от детектора;

- временная нестабильность характеристики преобразования - не более 2% за 8 часов измерений;

- абсолютное энергетическое разрешение по энергии 5,16 МэВ - менее 50 кэВ; 5,49 МэВ - менее 50 кэВ; 5,81 МэВ - менее 50 кэВ.

7.1.2. Альфа-бета радиометр типа УМФ-2000 или другой с характеристиками не хуже следующих:

- скорость счета фона - не более 0,05 имп/мин по альфа-каналу и не более 2,3 имп/мин - по бета-каналу;

- эффективность регистрации бета-излучения - не ниже 3,7 и - не ниже 7,5 , соответственно;**

- эффективность регистрации альфа-излучения электрохимических счетных образцов с диаметром активного пятна 26 мм - не ниже 16,2 ;

- основная погрешность определения активности счетных образцов - не более 10% при Р = 0,95.

7.1.3. Эталонные радионуклидные источники и растворы радионуклидов:

- образцовые спектрометрические источники альфа-излучения 2-го разряда с радионуклидами , и активностью в диапазоне 10-100 Бк;

- образцовый источник бета-излучения 2-го разряда с радионуклидом активностью в диапазоне 10-100 Бк;

- эталонные растворы радионуклидов , , , , , объемной активностью от 10 до 50 с погрешностью измерений объемной активности не более 6%;

- контрольный образец сравнения ОСК-210 , активностью от 10 до 50 Бк с погрешностью измерений активности не более 6%

7.1.4. Средства измерения массы и объема, применяемые при приготовлении счетных образцов:

- весы аналитические АДВ-200, ГОСТ 24104-80;

- весы технические ВРЛ-1, ГОСТ 19491-74;

- набор разновесов, ГОСТ 7328-82;

См. ГОСТ OIML R 111-1-2009 "Государственная система обеспечения единства измерений. Гири классов , , , , , , , и . Часть 1. Метрологические и технические требования", введенный в действие приказом Росстандарта от 22 августа 2011 г. N 233-ст

- пипетки мерные 2-го класса на 1,5 и 10 мл, ГОСТ 20292-74;

- колбы мерные 2-го класса на 100, 250 и 1000 мл, ГОСТ 1770-78;

- стаканы лабораторные на 50, 200, 250, 300, 800, 1000 и 2000 мл, ГОСТ 10394-72.

7.2. Вспомогательное оборудование:

- плитка электрическая, ГОСТ 14919-83;

- дистиллятор, Д-4 ТУ 64-1-1640-78;

- печь муфельная электрическая типа ПМ-8 с терморегулятором до 900°С;

- колонки хроматографические стеклянные с внутренним диаметром 10 мм;

- форвакуумный насос (ВН-461, ВН-2М), обеспечивающий рабочее давление в вакуумной камере не более 1333 Па (10 мм рт. ст.);

- разборная установка для электролитического осаждения радионуклидов на подложки из нержавеющей стали диаметром 34 мм, включающая электролитическую ячейку с анодным и катодным электродами;

- регулируемый источник питания постоянного тока, обеспечивающий максимальный ток до 3 А и максимальное напряжение до 30 В;

- никелевые диски диаметром 34 мм и толщиной 0,6 мм, изготовленные из никелевой ленты марки НП-2 (0,6х250) ГОСТ 2170-73;

- наждачная бумага мелкозерновая;

- индикаторная бумага универсальная pH 1-10, ТУ МХПОРУ 76-56;

- набор ареометров;

- стандартные сита;

- чашки и тигли фарфоровые на 25, 50 и 100 мл, ГОСТ Т 9147-80;

- чашки кварцевые на 50 мл, ГОСТ 10973-64;

- ступка фарфоровая;

- стекло часовое;

- палочки стеклянные диаметром 3 мм;

- шпатель;

- воронки стеклянные диаметром 5, 7,5, 10 и 15 см, ГОСТ 8613-75;

- колба круглодонная К-1- 2000-29/32, ГОСТ 25336-82;

- колба коническая Кн-2-1000-34, ТУ 92-891.029-91;

- холодильник прямой ХПТ-1-600-14/23-14/23, ГОСТ 25336-82;

- подложки из нержавеющей стали марок 1Х18Н9Т, 12Х18Н10Т, 08Х18Н10Т или аналогичных ГОСТ 4543, ГОСТ 5632, диаметром 34 мм, толщиной 0,7-1,0 мм;

- алюминиевая фольга 81 , толщина 3 мм марок А5, А6, А7, АДО, АД31 ГОСТ 15175-89;

- тефлоновая кассета для электролитического осаждения;

- бумага фильтровальная, ГОСТ 12026-66;

ГАРАНТ:

См. ГОСТ 12026-76 "Бумага фильтровальная лабораторная. Технические условия", утвержденный постановлением Государственного комитета стандартов СССР от 2 декабря 1976 г. N 2693

- инфракрасная лампа мощностью 250-500 Вт;

- перчатки резиновые;

- ветошь, вата.

7.3. Для выполнения измерений по настоящим Рекомендациям могут применяться другие средства измерений и вспомогательное оборудование, характеристики которых не хуже перечисленных в п. 7.1.

7.4. Все средства измерений должны иметь действующие свидетельства о метрологической поверке.

8. Реактивы и материалы

Для выполнения измерений по настоящим Рекомендациям требуются следующие реактивы и материалы:

- аммиак водный , ГОСТ 3760-79;

- аммоний иодистый , ГОСТ 3764-75;

- аммоний углекислый , ГОСТ 3770-75;

- аммоний хлористый ГОСТ 3773-72;

- аммоний щавелевокислый , ГОСТ 5712-78;

- ацетон , ГОСТ 2603-79;

- барий хлористый , ГОСТ 41-08-72;

- вода дистиллированная , ГОСТ 6709-72;

- железо хлорное 6-водное , ГОСТ 4147-74;

- иттрий хлористый 6-водный , ТУ 6-09-4773-84;

- калий сернокислый , ГОСТ 4145-74;

- калий хлористый KCl, ГОСТ 3760-79;

- кальций хлористый , ТУ 6-09-02-401-86;

- карбонат натрия (сода) , ГОСТ 83-79;

- кислота азотная концентрированная , ГОСТ 44621-77;

- кислота аскорбиновая, НД 42-10043-99;

- кислота лимонная 1-водная, ГОСТ 3652-69;

- кислота серная концентрированная , ГОСТ 4204-77;

- кислота соляная концентрированная HCl, ГОСТ 14261-77;

- кислота уксусная , ГОСТ 61-75;

- кислота щавелевая , ГОСТ 22180-76;

- лантан хлористый 7-водный , ТУ 6-09-4773-79;

- натрий сернистокислый , ГОСТ 195-77;

- натрий ферроцианид , ГОСТ 4207-75;

- никель азотнокислый , ГОСТ 4055-78;

- перекись водорода 30% , ГОСТ 10929-76;

- спирт этиловый , ГОСТ 17299-78;

- стронций хлористый 6-водный , ГОСТ 4140-74;

- сурьма треххлористая , ТУ 6-09-626-76;

- трилон Б ТУ 2484-007-22657427-2000;

- уранил азотнокислый ;

- цезий азотнокислый, , ТУ 6-09-437-83;

- анионообменная смола ЭДЭ-10П, размер зерен 0,125-0,250 мм, ГОСТ 20301-74;

- катионообменная смола К-2-8, размер зерен 0,125-0,250 мм, ГОСТ 1305.

Примечание:

Все используемые для выполнения анализа по настоящим Рекомендациям реактивы и материалы должны быть марок х.ч. или ч.д.а. Процедура приготовления рабочих растворов и растворов носителей приведена в Приложении 4. Процедура приготовления калибровочных образцов и градуировки альфа-бета радиометра приведена в Приложении 5.

9. Требования безопасности

Работы по настоящим Рекомендациям должны проводиться с соблюдением требований:

- Инструкции по технике безопасности "Работа с вредными веществами";

- Норм радиационной безопасности НРБ-99/2009;

- Основных санитарных правил обеспечения радиационной безопасности ОСПОРБ-99/2010.

При работе с измерительными приборами и вспомогательным оборудованием необходимо соблюдать требования безопасной эксплуатации, изложенные в соответствующих разделах технической документации на приборы.

10. Требования к квалификации

К выполнению работ по настоящим Рекомендациям допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие обучение и практическую подготовку по соответствующей программе, имеющие квалификацию химика, оператора (лаборанта) по радиометрическим и спектрометрическим измерениям, врача по санитарно-гигиеническим лабораторным исследованиям, врача-лаборанта, фельдшера-лаборанта или инженерно-технические работники, допущенные к выполнению работ в установленном порядке, ознакомленные с руководством по эксплуатации и техническим описанием альфа-бета радиометра и/или альфа-спектрометра.

11. Приготовление счетных образцов для измерения удельной суммарной альфа- и бета-активности воды

При определении удельной суммарной альфа- и бета-активности необходимо соблюдать, по крайней мере, два условия: во-первых, при прокаливании остатка, полученного в результате упаривания воды и ее сульфатации (для обеспечения идентичности матриц стандарта и пробы), температура не должна превышать 300-400°С.

Во-вторых, следует соблюдать временной интервал измерения полученного счетного образца после его приготовления. При наличии в пробе воды при прокаливании из препарата удаляется , через 3-4 часа распадаются его дочерние продукты распада (ДПР) и именно по прошествии этого времени следует выполнять измерение суммарной активности и радионуклидов, поскольку в дальнейшем становится заметным накопление и его ДПР из , содержащегося в сухом остатке, что выражается в существенном увеличении скорости счета, особенно по , и результаты могут быть завышены в полтора-два раза. Если необходимо провести измерение образца еще раз, следует повторить процедуру прокаливания и измерения проводить, соблюдая регламентированный временной интервал. При наличии в воде других изотопов радия схемы изменения активности во времени усложняются и для одной и той же пробы, в зависимости от времени отбора, приготовления образца и его измерения могут быть получены различающиеся данные.

Для приготовления счетных образцов для измерения удельной суммарной альфа- и бета-активности воды выпаривают 1 кг воды до объема 20 мл, переносят в фарфоровую чашку, стакан обмывают 10 мл 10% , 10 мл дистиллированной воды и также переливают в чашку. Содержимое чашки выпаривают на электрической плитке до удаления паров и образования сухого остатка, который затем прокаливают в муфельной печи в течение 1 ч при температуре 300-400°С. После охлаждения осадок растирают до состояния "пудры", взвешивают, аликвотную часть наносят на подложку, фиксируют этиловым спиртом и высушивают под инфракрасной лампой.

Удельную суммарную альфа- и бета-активность приготовленного счетного образца измеряют на альфа-бета радиометре типа УМФ-2000 не ранее 3-х и не позднее 10 часов после последнего прокаливания (для исключения влияния и ДПР) в соответствии с п. 13.2. На следующий день процедуру прокаливания осадка и измерения удельной суммарной альфа- и бета-активности повторяют для контроля.

12. Радиохимическое выделение радионуклидов и приготовление счетных образцов для определения их удельной активности в пробах воды

Методика предусматривает осаждение изотопов радия из раствора пробы вместе с носителем (хлористый барий) серной кислотой в форме , который является счетным образцом для измерения активности и .

определяют по дочернему , который осаждают совместно с носителем (хлористый лантан) в виде . После последующего прокаливания полученный служит счетным образцом для измерения активности .

Радиоактивные изотопы полония, висмута (свинца), урана и тория соосаждают с гидроокисью железа с последующим их селективным выделением и определением:

- и электролитически на никелевом диске, который является счетным образцом;

- (при отсутствии в лаборатории альфа-спектрометра) по дочернему , выделенному на носителе (хлористый иттрий) в виде оксалата, при прокаливании которого получают счетный образец для измерения активности определяемого радионуклида;

- , , , , с применением альфа-спектрометра. В этом случае для определения химического выхода урана и тория в качестве изотопных индикаторов используют стандартные растворы и .

Счетным образцом для определения удельной активности является .

определяют по дочернему , для этого используют счетный образец , полученный осаждением с носителем (хлористый иттрий) в виде оксалата и последующим прокаливанием.

Удельную активность определяют радиометрически на основе измерений слоя половинного уменьшения его бета-излучения.

Схема радиохимического определения активности указанных радионуклидов в пробах воды представлена в Приложении 6.

12.1. Радиохимическое выделение , ,

12.1.1. Радий - радиоактивный элемент II группы периодической системы элементов. По химическим свойствам он весьма сходен с барием. Единственное валентное состояние равно .

Слаборастворимые соли радия - сульфат и карбонат. Свойства солей радия, в основном, аналогичны свойствам солей бария, однако растворимость последних, как правило, несколько выше.

Три изотопа радия являются членами природных радиоактивных семейств: ( лет, ) образуется при ; ( сут) - продукт ; ( лет) образуется при .

Определение изотопов радия основано на выделении суммы изотопов радия - , , в виде сульфата радия-бария и непосредственном измерении и в динамике.

Определение основано на осаждении дочернего ( ч) с носителем лантаном и измерении выделенного препарата на альфа-бета радиометре (или бета-радиометре).

12.1.2. Солянокислый концентрат пробы воды (около 1 л), полученный после выпаривания 10 кг воды, в которую добавлена HCl до рН = 1, и содержащий в качестве носителя хлорид бария (90-100 мг в расчете на ) и хлорид железа (20 мг в расчете на ), нагревают до кипения на электрической плитке в стакане емкостью 2 л, добавляют при непрерывном перемешивании 30 мл 10% , кипятят 10-15 минут, после чего осадку дают отстояться в течение 3-4 часов (лучше оставить на ночь).

Прозрачный раствор над осадком сливают в стакан объемом 800 мл, осадок отфильтровывают в колбу объемом 500 мл, используя обеззоленный фильтр "синяя лента" диаметром 12,5 см (масса золы одного фильтра - 0,0004 г), несколько раз промывают дистиллированной водой (фильтрат 1). Время фильтрования записывают - это время отделения от . Промытый осадок сульфата бария (осадок 1) переносят в стакан объемом 150 мл с помощью 70-100 мл дистиллированной воды, добавляют 5-7 г и кипятят при периодическом перемешивании 2 часа, подливая время от времени дистиллированную воду, чтобы объем составлял около 100 мл. Осадок карбонатов отфильтровывают, используя обеззоленный фильтр "синяя лента" диаметром 12,5 (11,0) см (осадок 2), промывают 5% раствором до отрицательной реакции на сульфат-ион, а затем один раз дистиллированной водой. Полученный фильтрат (фильтрат 2) подкисляют HCl до рН = 2, кипятят до удаления и объединяют с фильтратом 1.

Осадок (осадок 2) растворяют в 2 н HCl, кипятят до полного удаления углекислоты. В пробу вносят раствор хлорного железа ( мг на ) и осаждают безугольным аммиаком для дополнительной очистки радия от изотопов полония, висмута, свинца, тория и урана. Осадок (осадок 3) отфильтровывают, используя обеззоленный фильтр "красная лента" диаметром 12,5 (11,0) см (записывают время фильтрования), промывают горячей водой, растворяют в 2 н HCl и объединяют с фильтратом 1.

Фильтрат, полученный после отделения и содержащий радиохимически чистые изотопы , , , подкисляют HCl до pH = 2, вносят раствор носителя лантана (60 мг на ) и оставляют на 36-40 часов для накопления , затем раствор нагревают до температуры 70°С и аммиаком (без углекислоты) осаждают гидроокись лантана (актиния). Осадок отфильтровывают, используя обеззоленный фильтр "синяя лента" диаметром 12,5 см (время окончания фильтрования, т.е. время отделения от , записывают), промывают горячей дистиллированной водой с добавлением безугольного аммиака, высушивают, прокаливают при температуре 800°С, растирают в тигле стеклянной палочкой до состояния "пудры", переносят на подложку, фиксируют несколькими каплями этилового спирта, равномерно распределяют, высушивают под инфракрасной лампой и взвешивают для определения химического выхода.

Измерение активности в приготовленном счетном образце и определение его удельной активности в пробе воды выполняют в соответствии с п. 13.3.

Фильтрат 3 (после отделения на осадке гидроокиси лантана) подкисляют HCl до рН = 1, нагревают до кипения и осаждают сульфат бария (радия) 10% раствором . После отстаивания осадок отфильтровывают, используя обеззоленный фильтр "синяя лента" диаметром 12,5 см, промывают дистиллированной водой, высушивают и прокаливают при температуре 800°С в течение 1 часа. Записывают время окончания прокаливания. Осадок растирают, равномерно наносят на подложку и взвешивают на аналитических весах.

Измерение активности и в приготовленном счетном образце и определение их удельной активности в пробе воды выполняют в соответствии с п. 13.4.

12.2. Радиохимическое выделение и

Метод определения полония основан на электрохимическом осаждении радионуклида на никелевом диске из солянокислых растворов. Этот метод называется электролитическим замещением или бестоковым электролизом.

Определение производят по дочернему , который так же, как и , электрохимически осаждается на никелевом диске.

При определении полония следует принимать меры для предотвращения его сорбции на стекле; растворы должны быть 0,7 н по соляной кислоте и не ниже 0,5-1% по лимонной кислоте.

Во всех случаях при осаждении полония на никелевый диск следует применять только соляную кислоту, а не азотную, т.к. последняя растворяет (особенно сильно при нагревании) никель.

Осаждению полония на никелевый диск мешает ион трехвалентного железа, если количество его в анализируемом растворе превышает 10 мг. Для устранения влияния железа добавляют аскорбиновую кислоту, восстанавливающую трехвалентное железо в двухвалентное, которое не мешает электрохимическому осаждению полония. Объем раствора не должен превышать 100 мл.

Методика выделения сводится к следующему: объединенные после осаждения сульфатов фильтраты (фильтрат 1, фильтрат 2 и раствор осадка 3) упаривают до 600-800 мл и аммиаком, не содержащим , при рН = 9 осаждают гидрат окиси железа, с которым соосаждаются изотопы урана, тория, полония, свинца, висмута и др. Осадок после отстаивания отфильтровывают, используя обеззоленный фильтр "красная лента" диаметром 12,5 (11,0) см, промывают горячей дистиллированной водой, растворяют в 70 мл 1 н HCl, добавляют 500-700 мг лимонной кислоты и аскорбиновую кислоту до обесцвечивания раствора. Раствор доводят дистиллированной водой до 100 мл. В раствор помещают диск из никелевой фольги (рекомендуется применять диски диаметром 34 мм и толщиной 0,6 мм), закрепленный в тефлоновой кассете, которая обеспечивает выделение на одной стороне диска. Нагревают содержимое стакана на кипящей водяной бане в течение 6 ч, периодически перемешивая. Объем жидкости должен быть равным 100 мл в течение всего времени выделения, поэтому необходимо добавлять к пробе дистиллированную воду по мере ее испарения. Осаждение полония сильно зависит от условий проведения процесса, поэтому все требования должны строго соблюдаться.

Через 6 часов вынимают диск из тефлоновой кассеты, промывают дистиллированной водой, этиловым спиртом и высушивают на воздухе. Записывают время - это время отделения от . Раствор, оставшийся после электрохимического осаждения изотопов полония и висмута, содержащий изотопы урана и тория (раствор 4), оставляют для дальнейшего определения этих радионуклидов.

Измерение активности и в приготовленном счетном образце и определение их удельной активности в пробе воды выполняют в соответствии с п. 13.5.

После измерения активности диски дезактивируют, для чего их необходимо прокипятить в течение 1 часа с 0,5 н , промыть проточной водой, обработать мелкой наждачной бумагой, промыть дистиллированной водой и этиловым спиртом или ацетоном. Такая обработка обеспечивает необходимую дезактивацию дисков.

Примечание:

Для дополнительного контроля полноты выделения и в отдельных пробах периодически выборочно в раствор, полученный после первого выделения и , помещают тефлоновую кассету с новым диском и содержимое выдерживают на кипящей водяной бане в течение 1 часа при помешивании. Затем вынимают диск, промывают водой, спиртом, высушивают на воздухе и выполняют измерение альфа- и бета-активности счетного образца.

В том случае, если активность радионуклидов на втором диске не превышает 5% от активности на первом диске, за результат измерений принимают активность и на первом диске, вычисленную по формулам:

, (2)

где: 0,9 - химический выход , отн. ед.

, (3)

где: 0,85 - химический выход , отн. ед.

В противном случае проводят выделение и на третьем диске с последующим измерением активности радионуклидов.

Активность радионуклидов в счетном образце вычисляют по формуле:

(4)

(5)

12.3. Радиохимическое выделение изотопов урана

Природный уран состоит из трех изотопов, однако в значимых количествах в природных водах и других объектах окружающей среды доминируют, как правило, и .

В применяемой в данных Рекомендациях схеме анализа предусмотрено два варианта выделения, очистки и измерения активности изотопов урана.

12.3.1. По первому варианту с использованием радиометра типа УМФ-2000 определяют . Определение производят по дочернему . Выделение основано на соосаждении его с оксалатом иттрия. Для этого в раствор, оставшийся после электрохимического осаждения на никелевом диске и (раствор 4), вносят хлористый иттрий (около 60 мг в расчете на ). Для разрушения лимонной и аскорбиновой кислот раствор упаривают в стакане, закрытом часовым стеклом, до влажных солей, добавляя по 10-15 мл смеси концентрированных соляной и азотной кислот в объемном соотношении 1:1. Операцию повторяют 3-5 раз.

Влажные соли обрабатывают несколько раз концентрированной HCl для удаления . Остаток растворяют в 100 мл 1 н HCl, нагревают до кипения. Нерастворимый осадок отфильтровывают, используя обеззоленный фильтр "белая лента" диаметром 12,5 см и отбрасывают. К фильтрату добавляют 10 мл насыщенного раствора щавелевой кислоты и аммиаком доводят рН до 1,5. Раствор с осадком оксалата иттрия (тория) охлаждают, оставляют на 1-2 часа, затем осадок отфильтровывают через обеззоленный фильтр "синяя лента" диаметром 12,5 см, промывают дистиллированной водой и отбрасывают. Записывают время фильтрования (это время отделения от ). К оставшемуся фильтрату добавляют смесь HCl (30 мл) и (30 мл) и упаривают до влажных солей. Операцию повторяют 2-3 раза до полного разложения щавелевой кислоты. Влажные соли обрабатывают несколько раз концентрированной HCl для удаления . Остаток растворяют в 30 мл 2 н HCl, разбавляют дистиллированной водой до 80 мл, нагревают, приливают 10 мл 10% раствора , устанавливают pH = 8-9 с помощью раствора , отфильтровывают выпавший осадок через фильтр "белая лента", промывают 2% раствора углекислого аммония. Осадок отбрасывают. К фильтрату, содержащему растворимый карбонатный комплекс , осторожно приливают смесь и HCl (1:1), закрывают часовым стеклом и кипятят до разрушения аммонийных солей (операцию необходимо повторить 2-4 раза). Удаление проводят обработкой влажных солей концентрированной HCl. Влажные соли растворяют в 30-50 мл 2 н HCl, разбавляют дистиллированной водой до 100 мл и оставляют на накопление (время накопления с учетом его периода полураспада не должно быть менее 24 дней). После накопления в фильтрат повторно вносят хлористый иттрий, раствор кипятят 20-30 минут, после чего проводят вторичное осаждение оксалата иттрия (тория) указанным выше способом. Выделенный осадок оксалата прокаливают при температуре 800-900°С. Окись иттрия растирают до состояния пудры, взвешивают и наносят на подложку для измерения бета-активности препарата.

Измерение активности в приготовленном счетном образце и определение удельной активности в пробе воды выполняют в соответствии с п. 13.6.

12.3.2. По второму варианту определяют и . Метод основан на хроматографическом разделении изотопов урана и тория анионитом ЭДЭ-10П (или другим полифункциональным низкоосновным анионитом конденсационного типа) с последующим альфа-спектрометрическим определением активности радионуклидов [2].

В данном случае для определения химического выхода урана и тория на начальном этапе анализа в пробу вводят изотопные индикаторы, в качестве которых используют и . Активность вносимого не должна превышать ожидаемых в пробе воды активностей и более чем в 5-10 раз. Как правило, в пробу вносят 0,2-0,3 Бк . Количество вносимого не должно быть менее 50 Бк/пробу. Для приготовления контрольного раствора изотопного индикатора используют методику, приведенную в МВИ "Методика выполнения измерений объемной активности изотопов тория (232, 230, 228) в природных водах альфа-спектрометрическим методом с радиохимической подготовкой" (Приложение 7, пункт 7).

Раствор, оставшийся после выделения из него и (раствор 4), упаривают до 20-30 мл, добавляют 10 мл смеси концентрированных HCl и (объемное соотношение 1:1), закрывают часовым стеклом и кипятят до образования влажных солей. Операцию повторяют несколько раз до полного разложения органических веществ (в основном лимонной и аскорбиновой кислот). Влажные соли обрабатывают концентрированной HCl до удаления , растворяют в 50 мл 8 н HCl и пропускают раствор через колонку диаметром 10 мм с 15 мл анионообменной смолы ЭДЭ-10П со скоростью 1 мл/мин. Затем через колонку пропускают 70 мл 8 н HCl. Объединенные элюаты (раствор 5), содержащий изотопы тория, оставляют для дальнейшего определения этих радионуклидов.

Изотопы урана элюируют с колонки 0,5 н HCl. Объем элюата должен составлять 100-150 мл, что обеспечивает полноту десорбции урана. Полученный раствор упаривают до 10-20 мл, приливают 10 мл 10% раствора углекислого аммония, устанавливают pH = 8-9 с помощью раствора аммиака, нагревают до коагуляции осадка, затем отфильтровывают осадок через фильтр "белая лента", промывают 5 мл 2% раствора углекислого аммония. Далее проводят переосаждение осадка для более полного отделения изотопов урана от мешающих элементов. Для этой цели отфильтрованный и промытый осадок растворяют в 20 мл 0,5 н HCl и повторяют процесс осаждения в присутствии раствора карбоната аммония. К объединенным фильтратам, содержащим растворимый карбонатный комплекс , осторожно приливают смесь и HCl (1:1), закрывают часовым стеклом и кипятят до разрушения аммонийных солей (операцию необходимо повторить 2-4 раза). Удаление проводят обработкой влажных солей концентрированной HCl. К полученному сухому остатку добавляют 10 0,5 н и нагревают. К полученному раствору прибавляют 5 1% раствора трилона Б, 1 насыщенного и 1 25% . Доводят аммиаком pH до 9, переносят в электролитическую ячейку, стакан обмывают 5 дистиллированной воды. Промывные воды также переносят в электролитическую ячейку.

Электролиз проводят при силе тока 2 А в течение 0,5 часа. В ходе электролиза контролируют pH раствора, поддерживая его на уровне 9. За минуту до окончания электролиза в раствор добавляют 1 мл раствора аммиака. Разбирают ячейку, вынимают мишень (диск из нержавеющей стали), промывают этиловым спиртом и прокаливают на спиртовке до слегка желтого цвета. Полученный препарат является счетным образцом для измерения активности изотопов урана на альфа-спектрометре.

Примечание: для дезактивации использованные диски кипятят в течение 1 часа в 0,5 н , промывают проточной водой, очищают содой и обрабатывают тонкой наждачной бумагой, промывают дистиллированной водой, затем этиловым спиртом или ацетоном. Скорость счета от диска, измеренная на соответствующей аппаратуре, не должна превышать фоновых значений, в противном случае очистку повторяют.

12.4. Радиохимическое выделение изотопов тория

По настоящим Рекомендациям определяют три альфа-излучающих изотопа тория: , член его радиоактивного семейства - , а также , который является членом природного семейства . Для определения удельной активности изотопов тория солянокислый раствор, полученный после отделения изотопов урана (раствор 5), разбавляют дистиллированной водой до кислотности 3 н по НСl. Приготовленный солянокислый раствор пропускают через колонку, заполненную катионитом КУ-2-8 со скоростью 1 мл/мин. При этом на смоле сорбируются изотопы тория, одновременно происходит отделение основных макрокомпонентов. Для очистки от ионов железа и некоторых других катионов смолу промывают 100 мл 3 н НСl с той же скоростью. Десорбцию изотопов тория проводят с помощью раствора оксалата или карбоната аммония, который образует с торием отрицательно заряженный карбонатный комплекс. Для этого через смолу пропускают 100 мл 10% раствора оксалата или карбоната аммония. Первую порцию приливают очень осторожно, т.к. происходит бурное разложение карбоната в соляной кислоте, оставшейся на смоле. Можно предварительно вытеснить фронт кислоты из верхней части колонки небольшой (5-8 мл) порцией воды.

Элюат, содержащий изотопы тория, выпаривают до влажных солей, приливают 10-15 мл смеси концентрированной соляной и азотной кислот (1:1), закрывают часовым стеклом и продолжают выпаривание. Обработку кислотами повторяют до полного разрушения карбоната аммония. Азотную кислоту удаляют выпариванием влажных солей с концентрированной соляной кислотой (несколько раз). Полученный сухой остаток растворяют при нагревании в 10 1% раствора трилона Б, приливают по 1 25% раствора и насыщенного раствора , устанавливают pH 3-4 добавлением по каплям 7 н . Раствор переносят в электролитическую ячейку, стакан обмывают 8 дистиллированной воды. Промывные воды также переносят в электролитическую ячейку.

Электролиз проводят при силе тока 2 А в течение 0,5 часа. В ходе электролиза контролируют pH раствора, поддерживая его на уровне 3-4, добавлением по каплям аммиака или 7 н . За минуту до окончания электролиза в раствор добавляют 1 мл раствора аммиака. Разбирают ячейку, вынимают мишень (диск из нержавеющей стали), промывают этиловым спиртом и прокаливают на спиртовке до слегка желтого цвета. Полученный препарат является счетным образцом для измерения активности изотопов тория на альфа-спектрометре.

Примечание: при отсутствии альфа-спектрометра можно провести измерение суммарной активности изотопов тория в приготовленном счетном образце радиометрически, в соответствии с п. 13.7. В этом случае раствор изотопного индикатора в пробу не вносят. Химический выход тория считают равным 0,75 (эта величина была определена экспериментально при разработке методики с использованием образцового раствора).

12.5. Радиохимическое выделение и

В отобранную аликвоту воды после подкисления HCl до рН = 1 вносят растворы носителей - хлористый иттрий (60 мг в расчете на ), хлористый стронций (100 мг в расчете на ), хлористый цезий (80 мг в расчете на ) и хлористый лантан (60 мг в расчете на ). При малой минерализации воды в пробу необходимо добавить 50-100 мг хлористого кальция. Пробу упаривают до 500-600 мл. Из горячего раствора осаждают оксалаты щелочно-земельных элементов добавлением насыщенного раствора щавелевой кислоты (или щавелевокислого аммония) и раствора аммиака до рН = 4. Раствор с осадком оставляют на 2-4 часа, отфильтровывают осадок и промывают его дистиллированной водой, содержащей оксалат-ионы.

Осадок прокаливают при температуре 600-800°С в течение часа, растворяют в 2 н НС1 и кипятят до полного удаления . После этого осаждают гидроокись иттрия (лантана) безугольным аммиаком и отфильтровывают, используя обеззоленный фильтр "красная лента" диаметром 11,0 см. Записывают время отделения от . Осадок растворяют в 30-40 мл 1 н НС, насыщают мелкорастертым сульфатом калия до появления осадка (отделение иттрия от редкоземельных радионуклидов). Через 0,5 часа осадок отфильтровывают, используя обеззоленный фильтр "синяя лента" диаметром 11,0 см, промывают раствором 1 н HCl, насыщенным сульфатом калия и отбрасывают (процедуру осаждения сульфатов калия и лантана повторяют). Фильтрат разбавляют дистиллированной водой до объема 100 мл, осаждают гидроокиси иттрия безугольным аммиаком при рН = 8-9 и отфильтровывают, используя обеззоленный фильтр "красная лента" диаметром 11,0 см. Осадок растворяют в 2 н НСl, разбавляют дистиллированной водой до 100 мл, добавляют 10 мл насыщенного раствора щавелевой кислоты и аммиаком доводят рН до 1,5 для образования осадка оксалата иттрия. Через 20-30 минут осадок отфильтровывают, используя обеззоленный фильтр "синяя лента" диаметром 12,5 см, промывают дистиллированной водой с оксалат-ионами и прокаливают в муфеле в течение 1 часа при температуре 800-900°С для переведения оксалата иттрия в . Полученный осадок наносят равномерным слоем на предварительно взвешенную подложку, взвешивают осадок вместе с подложкой для определения химического выхода иттрия. Измерение активности в приготовленном счетном образце и определение удельной активности в пробе воды выполняют в соответствии с п. 13.8.

В фильтрате (после осаждения оксалатов щелочноземельных и редкоземельных элементов) определяют . Для этого в раствор последовательно вносят 5-7 мл 10% азотнокислого никеля и 5-7 мл 10% ферроцианида натрия, перемешивают 2-3 минуты и оставляют на несколько часов (лучше на ночь) для формирования осадка. Осадок ферроцианида никеля, содержащего , отфильтровывают, используя обеззоленный фильтр "синяя/белая лента" диаметром 15,0 см, и прокаливают в муфеле при температуре 400-500°С в течение 2-3 часов до полного сгорания фильтра. Фильтрат используют для определения . Прокаленный осадок переносят в стакан, заливают 3 н НСl и нагревают до кипения. Нерастворившиеся частицы отфильтровывают, используя обеззоленный фильтр "белая/желтая лента" диаметром 7,0 см, промывают на фильтре 3 н НСl, общий объем раствора не должен быть более 50 мл. Фильтрат охлаждают, вносят в него 3 мл свежеприготовленного насыщенного раствора , обесцвечивают раствор добавлением сернистокислого натрия, затем приливают 0,8 мл треххлористой сурьмы и тщательно перемешивают раствор стеклянной палочкой до образования осадка красного цвета. Осадок выдерживают 1,5-2 часа (можно на ледяной бане).

Отстоявшийся осадок фильтруют, используя обеззоленный фильтр "синяя лента" или "желтая лента" диаметром 7,0 см, промывают 3-4 раза ледяной уксусной кислотой (до осветления промывных вод), затем этиловым спиртом до удаления запаха уксусной кислоты и высушивают. Высушенный осадок наносят равномерным слоем на предварительно взвешенную подложку, взвешивают осадок вместе с подложкой для определения химического выхода цезия.

Измерение активности в приготовленном счетном образце и определение его удельной активности в пробе воды выполняют в соответствии с п. 13.9.

12.6. Приготовление счетных образцов для определения удельной активности

Счетный образец для определения удельной активности готовят путем выпаривания до сухого остатка фильтрата, полученного после выделения и . Сухой остаток прокаливают в муфельной печи в течение 1 часа при температуре 300-400°С. Осадок растирают до состояния "пудры", взвешивают, переносят на подложку целиком или берут аликвоту (в зависимости от веса выделенного осадка), фиксируют этиловым спиртом, высушивают под инфракрасной лампой.

Измерение активности в приготовленном счетном образце и определение его удельной активности в пробе воды выполняют в соответствии с п. 13.10.

13. Рекомендации по Измерению активности счетных образцов и определению удельной активности радионуклидов в пробах воды

13.1. Подготовка к измерениям

Для проведения измерения с заранее заданной погрешностью нужно определить время измерения пробы на основании заданной погрешности, скорости счета от фона и времени его измерения, а также ориентировочной скорости счета от препарата. Выбор времени счета препарата производят по формуле:

, мин. (6)

где:

- скорость счета от препарата за вычетом фона, имп/мин;

- скорость счета от фона, имп/мин;

- заданная погрешность измерения, %, принимается по данным таблицы 1;

- время измерения фона, мин;

t - время измерения препарата, мин.

Измерения активности радионуклидов выполняют с применением альфа-бета радиометра, например УМФ-2000, по схеме:

- проводят подготовку радиометра к работе согласно руководству по эксплуатации прибора;

- устанавливают в барабан радиометра чистую, пустую измерительную кювету и выполняют измерение фона в альфа- и/или бета-канале в течение 60 мин;

- измерения выполняют в соответствии с техническим описанием и инструкцией по эксплуатации радиометра, например УМФ-2000;

- время измерения и количество накопленных импульсов заносят в рабочий журнал;

- вычисляют фоновую скорость счета импульсов , имп/мин, по формуле:

, где: (7)

- количество накопленных импульсов при измерении фона, имп;

- время измерения фона, мин.

- в случае, если превышает фоновое значение в бета- и/или альфа-канале, проводят дезактивацию барабана радиометра этиловым спиртом;

- устанавливают в барабан радиометра контрольный источник и выполняют измерение в течение 10 мин;

- время измерения , мин, и количество накопленных импульсов , имп, заносят в рабочий журнал;

- вычисляют скорость счета импульсов от контрольного источника по альфа- и/или бета-каналу имп/мин, по формуле:

, где: (8)

- количество накопленных импульсов при измерении контрольного источника, имп;

- время измерения контрольного источника, мин.

- скорость счета импульсов от контрольного источника не должна отличаться от значения, указанного в свидетельстве о поверке, более чем на 5%. В том случае, если это условие не выполняется, выясняют причины, которые могли привести к изменению чувствительности радиометра. В случае необходимости проводят ремонт, наладку прибора. После ремонта проводят поверку прибора.

13.2. Определение удельной суммарной активности альфа- и бета-излучающих радионуклидов

13.2.1 Определяют коэффициент связи радиометра для альфа- и бета-излучения образцов сравнения, изготовленных на основе (альфа-канал) и (бета-канал) в соответствии с Приложением 5.

13.2.2 Вычисляют скорость счета импульсов от счетного образца по бета- и альфа-каналу , имп/мин, по формуле:

, где: (9)

- количество накопленных импульсов при измерении счетного образца, имп;

- время измерения счетного образца, мин.

13.2.3 Определяют удельную суммарную активность альфа-излучающих радионуклидов в воде, по формуле:

, Бк/кг (10)

где:

- скорость счета импульсов от образца за вычетом фона по альфа-каналу, имп/мин;

- коэффициент связи для альфа-излучения образца, (Бк/мг)/(имп/мин);

М - масса выделенного осадка, мг;

m - масса пробы воды, кг.

13.2.4 Определяют суммарную удельную активность бета-излучающих радионуклидов в воде, по формуле:

, Бк/кг (11)

где:

- скорость счета импульсов от образца за вычетом фона по бета-каналу, имп/мин;

- коэффициент связи для бета-излучения, Бк/(имп/мин);

М - масса выделенного осадка, мг; m - масса пробы воды, кг;

p - масса аликвоты выделенного осадка, перенесенная на подложку, мг.

13.3. Определение удельной активности

13.3.1 После вычисления скорости счета импульсов от счетного образца по бета-каналу определяют удельную активность в пробе воды по формуле:

, Бк/кг, (12)

где:

n - скорость счета импульсов от счетного образца за вычетом фона, имп/мин;

- коэффициент связи для , Бк/(имп/мин), определенный согласно Приложению 5;

- постоянная распада ;

t - время, прошедшее от момента осаждения гидроокиси лантана (отделение от ) до момента начала измерения скорости счета, час;

- время накопления в растворе , час (при условии часов);

m - масса пробы воды, кг;

- химический выход лантана;

- химический выход бария.

Величины поправок на распад ( часа) в зависимости от времени приведены в таблице 2.

Таблица 2

Поправка на распад в зависимости от времени

Время распада , часы (t)
1	0,90
1,5	0,84
2	0,79
2,5	0,76
3	0,71
3,5	0,67
4	0,64
4,5	0,60
5	0,57
6	0,50

13.4. Определение удельной активности и

Изотопы и имеют сравнительно большие радиоактивные цепочки распада, в результате чего после совместного выделения этих изотопов в полученных препаратах сульфата бария(радия) происходит изменение активности, которое должно обязательно учитываться для корректного определения активности изотопов радия. Альфа-активность в выделенном образце возрастает за счет накопления в нем короткоживущих продуктов распада радионуклида ( и ). Максимум активности, в 3,2 раза превышающий исходную величину, достигается через 15 часов. Затем происходит ее спад с дня (Таблица 3).

Таблица 3

Поправка на распад в зависимости от времени

Время распада , сутки (t)
1	0,83
2	0,68
2,5	0,62
3	0,57
3,75	0,49
4	0,47
4,75	0,41
5	0,39
6	0,3
11	0,12

Нарастание альфа-активности в течение первого месяца определяется накоплением и его короткоживущих продуктов распада, которые сравнительно быстро приходят с ним в равновесие. Активность вследствие большого периода полураспада его предшественника ( года) возрастает в первые три месяца медленно и, т.к. она на три порядка меньше общей альфа-активности, то ее можно не учитывать. приходит в равновесие с более чем через 5 лет [3].

В течение первого месяца к испускаемой альфа-частице добавляются еще три альфа-частицы, испускаемые , и . Вследствие этого в этот период изменение альфа-активности можно описать формулой:

, (13)

где:

- активность в момент времени t после отделения его от продуктов распада, Бк/кг;

- активность в момент его выделения, когда t = 0, Бк/кг;

t - время от момента отделения от продуктов его распада до измерения активности счетного образца, сутки;

- постоянная распада .

Соответствующие величины, характеризующие изменение альфа-активности в течение первого месяца после выделения радионуклида, представлены в таблице 4.

Таблица 4

Изменение альфа-активности в первый месяц после выделения радионуклида

t, сутки		t, сутки
1	1,5	14	3,76
2	1,92	15	3,81
3	2,26	17	3,86
4	2,45	18	3,89
5	2,80	20	3,92
6	2,98	21	3,93
7	3,15	22	3,95
8	3,28	28	3,98
10	3,52	30	3,99
11	3,60	36	4,00

Для определения активности счетный образец достаточно измерить через 4 часа, и через 1, 2 и 3 суток после отделения и сравнить полученные величины с результатами, рассчитанными по формуле (13).

Совпадение (в пределах погрешности измерения) величин свидетельствует о наличии в образце преимущественно и практическом отсутствии , что позволяет определить активность в период от 4 часов до 2-3 суток после отделения от . В этом случае вычисляют скорость счета импульсов от счетного образца по альфа-каналу через 4 часа после прокаливания, а также через 1, 2 и 3 суток. Для скорости счета импульсов, полученной через 1, 2 и 3 суток после прокаливания (т.е. после отделения от ), вносят соответствующие поправки из таблицы (4), берут среднюю из всех временных точек величину и определяют удельную активность по формуле:

, Бк/кг, (14)

где: P - масса счетного образца, мг;

- средняя скорость счета импульсов от счетного образца через 4 часа, а также (с учетом поправок из таблицы) через 1, 2 и 3 суток после прокаливания , имп/мин;

- коэффициент связи для , (Бк/мг)/(имп/мин) определенный согласно Приложению 5;

m - масса пробы воды, кг;

- химический выход бария.

Если величины, полученные при измерении активности счетного образца через 1, 2 и 3 суток после отделения от , не совпадают с рассчитанными по формуле (13) величинами, то это означает, что в пробе помимо , в соизмеримых с ним количествах, присутствует . В этом случае для идентификации и необходимо дополнительное измерение альфа-активности счетного образца через промежуток времени (t), достаточный для распада находящегося в препарате . Поскольку период полураспада равен 3,64 суток, дополнительное измерение альфа-активности можно проводить, начиная с 11 суток после первого измерения. К этому времени практически распадается, а нарастание активности учитывают, используя формулу (13).

Удельную активность и вычисляют, соответственно по формулам:

, Бк/кг (15)

, Бк/кг, (16)

где:

P - масса счетного образца, мг;

- скорость счета импульсов от счетного образца (за вычетом скорости счета фона) через t суток после первого измерения, имп/мин;

и - - коэффициенты связи для и , Бк/мг)/(имп/мин) определенные согласно Приложению 5;

- коэффициент, учитывающий регистрацию радиометром альфа-частиц, испускаемых дочерними продуктами распада через t суток после первого измерения (см. таблицу 4);

m - масса пробы воды, кг;

- химический выход бария;

- скорость счета импульсов от счетного образца (за вычетом скорости счета фона) через 4 часа после прокаливания , имп/мин;

3 - коэффициент, учитывающий регистрацию радиометром альфа-частиц, испускаемых дочерними продуктами распада ;

- постоянная распада ;

t - время, прошедшее от момента отделения от (осаждение ) до момента первого измерения скорости счета счетного образца, сутки.

13.5. Определение удельной активности ,

После электролитического осаждения и на никелевый диск определяют скорость счета полученного образца по альфа- и бета-каналу. Измерение активности препарата выполняют не ранее, чем через 10-12 часов после электрохимического выделения радионуклидов, поскольку кроме и препарат может содержать короткоживущие альфа-активные (, , , , , , ) и бета-активные (, ) радионуклиды. Выдержка препарата перед его измерением в течение 10-12 часов приводит к распаду этих короткоживущих радионуклидов, т.е. устраняет их мешающее влияние.

Удельную активность в пробе воды определяют по формуле (17).

, Бк/кг, (17)

где:

n - скорость счета импульсов от счетного образца за вычетом фона по альфа-каналу, имп/мин;

- коэффициент связи для , Бк/(имп/мин), полученный при использовании контрольного образца сравнения;

m - масса пробы воды, кг;

- химический выход .

Удельную активность в воде, которую принимают равной удельной активности , определяют по формуле:

, Бк/кг (18)

где:

- скорость счета импульсов от счетного образца за вычетом фона по бета-каналу, имп/мин;

- коэффициент связи для , Бк/(имп/мин), полученный при использовании контрольного образца сравнения;

m - масса пробы воды, кг;

- химический выход ;

t - время от электрохимического выделения до измерения его активности, часы;

- постоянная распада .

Примечание:

1. Химические выходы и были определены экспериментально при разработке методики с использованием соответствующих стандартных растворов:

; ;

2. Поправки на распад ( час) представлены в таблице 5.

Таблица 5

Поправка на распад в зависимости от времени

Время распада , часы (t)
12	0,93
16	0,91
20	0,89
24	0,87
28	0,85
32	0,83
40	0,80

13.6. Определение удельной активности

После выделения накопившегося из урана-238 и измерения скорости счета образца на УМФ-2000 по бета-каналу удельную активность в воде определяют по формуле:

, Бк/кг, (19)

где:

n - скорость счета импульсов от счетного образца за вычетом фона по бета-каналу, имп/мин;

- коэффициент связи для , Бк/(имп/мин), определенный согласно Приложению Е;

- постоянная распада ;

t - время накопления в растворе , сутки;

m - масса пробы воды, кг;

- химический выход иттрия ;

- химический выход

Примечание:

Химический выход был определен экспериментально при разработке методики с использованием стандартного раствора :

13.7. Определение удельной суммарной активности изотопов тория (, , )

Вычисляют скорость счета импульсов от счетного образца (в тонком слое) по альфа-каналу и определяют суммарную удельную активность изотопов тория в пробе воды по формуле:

, Бк/кг, (20)

где:

n - скорость счета импульсов от счетного образца за вычетом фона, имп/мин;

- коэффициент связи для суммы изотопов тория, Бк/(имп/мин);

m - масса пробы, кг;

- химический выход радионуклидов.

Примечание:

Химический выход суммы альфа-излучающих изотопов тория определяют измерив скорость счета образца на УМФ-2000 по бета-каналу.

13.8. Определение удельной активности

После вычисления скорости счета импульсов от счетного образца по бета-каналу определяют удельную активность в пробе воды по формуле:

, Бк/кг, (21)

где:

n - скорость счета импульсов от счетного образца за вычетом фона, имп/мин;

- коэффициент связи между активностью и скоростью счета импульсов от счетного образца, Бк/(имп/мин), определенный согласно Приложению 5;

- постоянная распада ;

t - время, прошедшее от момента отделения от до времени измерения активности образца, час;

m - масса пробы воды, кг;

- химический выход

Величины поправок на распад ( часа) в зависимости от времени приведены в таблице 6.

Таблица 6

Поправка на распад в зависимости от времени

Время распада , часы (t)		Время распада , часы (t)
2	0,98	45	0,62
5	0,94	50	0,58
17	0,83	64	0,50
21	0,80	72	0,47
25	0,76	96	0,35
30	0,72	120	0,27
36	0,68	144	0,31

Для проверки радиохимической чистоты выделенного счетный образец измеряют дополнительно через периоды времени, равные 1-2 периодам полураспада радионуклида. Скорость счета, отнесенная к величине поправки на распад в зависимости от времени, прошедшего после отделения от , должна совпадать в пределах ошибки измерения со скоростью счета первого измерения.

13.9. Определение удельной активности

После вычисления скорости счета импульсов от счетного образца по бета-каналу определяют удельную активность в пробе воды по формуле:

, Бк/кг, (22)

где:

n - скорость счета импульсов от счетного образца за вычетом фона, имп/мин;

- коэффициент связи между активностью и скоростью счета импульсов от счетного образца, Бк/(имп/мин), определенный согласно Приложению 5;

m - масса пробы воды, кг;

- химический выход .

13.10. Определение удельной активности

Счетный образец помещают в держатель образцов альфа-бета радиометра на посадочное место для измерения проб на толстых подложках и закрывают сверху алюминиевой фольгой толщиной 81 , поскольку максимальная энергия бета излучения природных радионуклидов рядов и значительно ниже, чем у , за поглощающим экраном из алюминия толщиной 81 , соответствующим слою половинного ослабления для бета-излучения , регистрируется только бета-излучение , ослабленное в 2 раза. Бета-излучение отсутствует, т.к. он радиохимически удален из аликвоты на предыдущем этапе анализа.

После вычисления скорости счета импульсов от счетного образца, закрытого алюминиевой фольгой толщиной 81 , определяют удельную активность в пробе воды по формуле:

, Бк/кг, (23)

где:

n - скорость счета импульсов от счетного образца, закрытого алюминиевой фольгой (толщиной 81 ) за вычетом фона, имп/мин;

- коэффициент связи между активностью и скоростью счета импульсов от счетного образца, Бк/(имп/мин), определенный согласно Приложению 5;

М - масса выделенного осадка, мг;

m - масса пробы воды, кг;

p - масса аликвоты выделенного осадка, перенесенной на подложку, мг.

13.11 Обработка результатов измерений

13.11.1. При полном радионуклидном анализе следует выполнять оценку соответствия удельной суммарной альфа-активности и суммы активностей радионуклидов (МУ 2.6.1.1981-05) по критерию:

Бк/кг, (24)

где:

- удельная суммарная альфа-активность, Бк/кг;

- коэффициенты, характеризующие несоответствие энергетических спектров стандартов сравнения и реальной пробы (табл. 7);

0,2 - эмпирический коэффициент, учитывающий присутствие в пробе воды других альфа-излучающих радионуклидов на уровне не более 5% от значения , определение которых в процессе анализа не проводили (например, , , , ).

Таблица 7

Значения коэффициента при использовании стандарта сравнения с МэВ и нижним уровнем дискриминации МэВ

Альфа-излучающий радионуклид	Энергия альфа-излучения, кэВ	Значение коэффициента
	4010	0,60
	4195	0,65
	4685	0,85
,	4770; 4780	0,90
;	5155 + 5168; 5305	1,00
; ;	5420; 5486; 5500	1,10
	5680	1,15

13.11.2. Если условие (24) выполнено, то считается, что все основные альфа-излучающие радионуклиды, содержащиеся в пробе, определены, и дальнейшие исследования воды не требуются.

13.11.3. Результаты определения удельной активности (как и удельной суммарной активности) радионуклидов в пробе воды представляют в форме:

, Бк/кг, (25)

где:

- результат измерения;

- абсолютная погрешность измерения, численное значение которой рассчитывают по формуле:

, Бк/кг (26)

Значение принимают либо по таблице 1 (стр. 11), либо рассчитывают, учитывая погрешности, возникающие на всех стадиях радиохимического анализа. Систематические погрешности складываются из:

- относительной погрешности определения химического выхода . В случае выделения изотопа без носителя включается относительная погрешность выхода изотопа, найденная в предварительных экспериментах;

- относительной погрешности градуировки прибора, , суммирующейся из паспортной погрешности определения активности эталона, погрешности при отборе аликвотной части раствора и погрешности измерения активности эталонного раствора.

Среднеквадратическую погрешность измерения определяют по формуле:

, %, (27)

где:

- скорость счета от препарата за вычетом фона, имп/мин;

N - скорость счета от препарата с фоном, имп/мин;

t - время измерения препарата с фоном, мин;

- скорость счета от фона, имп/мин;

- время измерения фона, мин.

Среднеквадратическая погрешность зависит от времени измерения и не должна превышать 30%.

Общую погрешность, , анализа рассчитывают по формуле:

(28)

14. Контроль качества результатов измерений при реализации методики в лаборатории

14.1 Контроль качества результатов измерений при реализации методики в лаборатории предусматривает:

- контроль исполнителем процедуры выполнения измерений (на основе оценки погрешности при реализации отдельно взятой контрольной процедуры);

- контроль стабильности результатов измерения (на основе оценки погрешности при реализации всего анализа в соответствии со схемой, приведенной в Приложении 6).

14.2 Алгоритм контроля процедуры выполнения измерений с использованием образцов для контроля (аттестованных смесей).

14.2.1 Контроль исполнителем процедуры выполнения измерений проводят путем сравнения результата отдельно взятой контрольной процедуры с нормативом контроля (К).

14.2.2 Результат контрольной процедуры (Кк ) рассчитывают по формуле:

(29)

где: - результат контрольного измерения активности радионуклида в образце для контроля;

- аттестованное значение образца для контроля.

Качество контрольной процедуры признают удовлетворительным при выполнении условия: , значения принимают по таблице 1 в соответствии с аттестованным значением образца для контроля.

При невыполнении условия (29) эксперимент повторяют. При повторном невыполнении условия (29) выясняют причины, приводящие к неудовлетворительным результатам.

14.2.3 Периодичность контроля исполнителем процедуры выполнения измерений, а также реализуемые процедуры контроля стабильности результатов выполняемых измерений, регламентируют в Руководстве по качеству лаборатории.

Руководитель Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, Главный государственный санитарный врач Российской Федерации

Г.Г. Онищенко

_____________________________

* В настоящем документе в качестве образца сравнения для измерения суммарной бета-активности используется хлорид калия с радионуклидом . В качестве образца сравнения для суммарной альфа-активности используется образец, изготовленный на основе .

** Установлена для счетных образцов толщиной не более 0,06

Список использованной литературы:

1. Ю.А. Сапожников, Р.А. Алиев, С.Н. Калмыков. Радиоактивность окружающей среды. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006. - 286 с.: ил. - (Методы в химии);

2. Аналитическая химия урана. Главный редактор А.Н. Виноградов. М.: Академия наук СССР, 1962. - 430 с.;

3. В.М. Вдовенко, Ю.В. Дубасов. Аналитическая химия радия. Л.: Наука, 1973. - 189 с.;

4. Методические рекомендации по санитарному контролю за содержанием радиоактивных веществ в объектах внешней среды. Под ред. А.Н. Марея и А.С. Зыковой. М., МЗ СССР, 1980, 88 с.;

5. Краткий справочник химика. Ред. Б.В. Некрасов. М.:, Государственное научно-техническое издательство химической литературы, 1954. - 559 с.;

6. О.О. Самуэльсон. Ионообменные разделения в аналитической химии. М. - Л.: Химия, 1966;

7. Жидкостная колоночная хромотография. Под редакцией З. Дейла. М.: Мир, т. 1, 1978.