Способ определения плутония Советский патент 1983 года по МПК C01G56/00 G01N21/64 

ьо ел

О5 О5 СО

Изобретение относится к аналитической химии, а именно способам люми-, несцентного определения микроколичеств плутония, и может быть исполь зовано для определения этого элемента в различных объектах.

Известен способ радиометрического определения микроколичеств плутония, основанный на регистрации его об-излучения. Нижний предел обнаружения плутония -239 при геометрии о -детектора, равной 2f из чистых растворов составляет около 1ЧО°г в пробе 1.

К основным недостаткам oi-радиометрического способа определения плутония можно отнести то, что в присутствии посторонних 0 -излyчateлeй определение плутония без предварительной его очистки становится невозможным .

Кроме того, в образцах плутония, выделенного из облученного урана, постоянно присутствуют несколько изотопов плутония, имеющих различную удельную активность, а также в результате распада образцах накапливается Ат , который является интенсивным о(--излучателем и мешает определению плутоний радиометрическим методом.

При использовании этого способа определения плутония особое внима-. ние необходимо уделять приготовлеНию образцов для oi-счета, так Kak наличие посторонних солей и влаги вносят несистематические ошибки в результаты анализа.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является спектрофотометрический способ определения плутония С..

Метод основан на измерении оптической плотности растворов комплексов плутония с органическим реагентом арсеназо III.

МоЛярный коэффициент погашения комплекса арсеназо 111с плутонием в М растворе азотной кислоты составляет 136000, что позволяет пределять плутония.

Способ позволяет определить только сумму изотопов плутония. Для проведения анализа плутоний в исследуемом растворе предварительно переводят в степень окисления (IV).

К анализируемому раствору, соержащему плутоний (IV), прибавляют

10-12 М азотную кислоту (обработанную мочевиной для разрушения окислов азота и азотистой кислот в таком количестве, чтобы концентрация ее в конечном объеме была в пределах 5-7 М.

Затем вводят 1 мл 0,001 М раствора арсеназо III, разбавляют, водой до 10 мл и измеряют оптическую плотность при 665 нм в кювете с толщиной слоя 10 мм, относительно раствора сравнения. Концентрацию плутония находят по градуировочному графику, построенному в тех же условиях.

Недостаток способа заключается в том, что определению мешает уран (VI) железо (ifl), а также элементы в степени окисления (IV) и особенно нептуний (IV). Кроме этого необходимо контролировать кислотность раствора, а также надежно и полно переводить плутоний в нужную степень окисления и стабилизировать его в этом .состоянии на время эксперимента. Это не дает возможности анализировать образцы с содержа(:1ием плутония ниже 2 -1 0- г/мл.

.Цель изобретения - снижение предела обнаружения плутония.

Поставленная цель достигается способом, включающим введение в анализируемый раствор химического реагента молибдата свинца, смесь растворов высушивают, прокаливают полученную шихту и регистрируют интенсивность люминесценции кристаллофрсфора.

Отличие способа состоит в том, что в качестве химического -реагента используют молибдат свинца.

Сущность способа заключается в регистрации интенсивности люминесценции кристаллофосфора на основе мо-, либдata свинца, активированного плутонием. Спектр люминесценции крис5 таллофосфора имеет два пика с максимумами при 1935 и 1987 нм.

Пик с максимумом при 1987 нм характеризуется наибольшей интенсивностью и используется для количественного определения плутония. Определение плутония проводят при соотношении Сру/Cpj МоОл, равном 1,7 X 2.10-5г/г.

5 Нижний предел соотношения Ср / /Ср д определяется в основном ха paктepиtтикaми используемой аппаратуры (спектрометр СДЛ-1) и может

быть снижен при использовании измерительных кювет с большей площадью, более светосильного монохроматора и т.д. При соотношении Сл более происходит концентрационное тушение люминесценции.

Предел обнаружения плутония при использовании спектрометра СДЛ-1 с возбуждением лампой ДРШ-250, кюветы с рабочей площадью 0,8 см, по 36критерию составляет 1,6-10 г плутония/г основы, Метод позволяет определять сумму изотопов плутония без предва РИТ ел ь но го пе ре в еде ния е го в ту или иную степень окисления.

Определению плутония не мешают уран, железо, редкоземельные элементы до в пробе, сопоставимые количества или меньше нептуния, америция , щелочные и щелочноземельные элементы.

П р и м е р 1. Качественное определение плутония.

Вкварцевый тигель объемом 2,53 мл, содержащий 300 мг молибдата свинца,вводят 1 мл анализируемого раствора. Содержимое тигля перемешивают, высушивают, и вновь перемешивают. Полученную шихту прокаливаю в муфельной печи при температуре в течение 1 ч. Полученный таким образом кристаллофосфор перегружают в измерительную кювету и снимают спектр люминесценции в области 1500-2000 нм при облучении кристалЛофосфора УФ-светом ртутной лампы с фильтром 5-УФС-2. Плутоний определяют по наличию характеристических пиков с максимумами 1935 и 198 нм.

П р и м е р 2. Количественное определение плутония.

В шесть кварцевых тиглей объемом 2,5-3,0 мл, содержащих по 300 мг молибдата cвJинцa, ввбдят по 1 мл анализируемогЬ раствора, содержащего

5 сопоставимые количества нептуния, а также урана, железа, редкоземельных элементов (. количество их не должно превышать в пробей Затем в три из них вводят по 1 мл раст10 вора, содержащего известное количество плутония. Содержимое тиглей высушивают перемешивают полученную шихту и прокаливают в муфельной печи при температуре в течение

15 1 ч.

Полученный таким образом кристаллофосфор перегружают в измерительные кюветы и определяют интенсивность люминесценции в области 1987 и

20 в относительных единицах.

Полученные данные усредняют и получают 2 точки прямой в координатах Срц; I отн. ер.)). Содержание плутония в анализируемом растворе

25 находят графически или по уравнению прямой , приведенному к виду С С , - искомое количество плутония (г/мл), С - добавленное количество плутония (г/мл), 1 и I,j - интенсив2Q ность люминесценции для исследуемого образца и образца с добавкой плутония соответственно (отн.ед.). По1- решность определения при доверительном интервале 0,95 не превышает

5 Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с известным позволяет на два порядка понизить предел обнаружения плутонИя и не требует при анализе стабилизации его в опре40

.Деленной степени окисления.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛУТОНИЯ, включающий введение в анализируемый раствор химического реагента с последующей количественной регистрацией элемента спектрометрическим методом, отличающийся тем, что, с целью снижения предела обнаружения, в качестве химического реагента используют молибдат свинца, смесь растворов высушивают, полученную шихту прокаливают и регистрирует интенсивность люминесценции кристаллофосфора.