Способ определения висмута-212 и висмута-214 в морской воде Советский патент 1992 года по МПК G01T1/167 

Изобретение отпогито к рргт, литической ХШ-1ИИ и быть ;1споль- зовано при анализе ,, п частности морских но/;., на со71рржли1 е ч них короткоживуишх радно1 уклчдпв висмута, являющихся трасг- рлмн гидрофизических процессов.

Целью изобретения является времеиное оиределелие рлд1-;оиуклидов висмута, увеличение точности резу.пь- татов и экспрессиости аилли-иг.

Сорбент-концентратор т ис .мута загружают в пеиап (t, Фи.м трующин

торцами), который размещают внутри -спектрометрического датчика (сборки датчиков) таким образом, чтобы о еспечи11 - Д г-геометрию : регистрации. Датчик с сорбентом подключается к системе прокачки воды или размешается на буксируемом устройстве и однопременно с этим включается у- гпектрометрирование. Система прокач- К воды должна of-ecriei4iE:arb расход морской воды через сорбент не менее 2-. i колоночньгх гбьг.моп г мшп ту. гистпяция У -иялучеиия в энерг етичесел

со

ком пилгтапоие 2--3 МэБ производится с: помощью амплитудного анализатора импульсов с выдачей у-счетности на цифрог1очата101Дее устройство. Кроме того получаемая if-спектрометрическая информация в период движения судна может быть заведена на ЭВМ совместно с напигационными параметрами, что позволит пронодить определение кон- -Bi и

цеитрацчй BL и iii. и реальном премо п с указанием точных координат, Лиали: ипитошм. состава радионук- лпдоп висмута производится кинетИчес- Kiiji сорПциоипим методом с детектирова иием I -иалучеиия п энергетическом

диапазоне

МэВ.

В (4 t:e copC.nHft смеси коротко- firnyntux р.- /гиоиукли/юв иисму га на и 1 : iv j i - . протекают прр- ruiccb сорбц11и и рлдиоактивпого распада, Паэтояу крииая пакоплолия суммарной радноакттлгости Bi п Bi состоит и:-1 двух частей: кинематической (продолжпч сл.ъпостью 2-2,5 ч) и рашювесно . Равновесная часть криво пакопленпя огп1сьшает поднижпое динамическое равновесие между скорос- 1ЯМИ сорбции и радиоактивного распада, Тгтк как CKi ipocTb сорбции (Q ) .s.jniii;: иь К ТСЯ 5- ii.H V

0

0

5

Выражение (А) виде

К

можно записать в

(5)

.k

чомц . TiJT-xT

Таким образом, из уравнения (5) следует, что коэффициент концентрирования не зависит от концентрации смеси радио1гуклидов в морской воде и скорости прокачки воды через сор- бг.ит, если соблюдается условие k « 1, г де с - время контакта одного колоночного объег а воды с сорбентом. Удельная радиоактивность сорбента при подяижлом равновесии зависит лишь от концентрации и соот- нотения радионуклидов в морской воде. Это позволяет использовать данный подход для определения концентраций Bi и Bi. п морской воде.

Следует отметить, что величина Л эф не может быть рассчитана из данных По динамическому радиоактивному равновесию. Для ее расчета следует использовать первую - кинетическую часть крипой ияколленпя. Запишем уравнения (1) и (2) п виде

(О k и

17,е k

fo

(О скорости процесса

-Т.О

ко лстпл га

,ntt;

кшптрлтрппия радпоиу1с;п1да

(ппп смоси радионуклидов) в

MopcKoii воде.

а скорость рациоактивного распада о11реД1 пяется ура гонением

SL .м .It р

(2)

-Д, Н

эфсЬ ективная постоянная распада смеси изотопов;

- обтземная концентрация смеси радионуклидов в сорбенте,

в случае подвижного динамического новесия для смеси радионуклидов но записать

N - k C или

V

р.о

(3)

k

Эф

г: 1-- 1

()

где Лэф А, X Л,

(р - -л, л п 1 5С)

X ДОЛЯ изотопа Bi в смеси, Х, н - постоявшее распада радио ,т I d

Bi соотпетгтнеино.

1(7. ,. .

нуклидогз Bi

( kci

ЗЛ

(6)

НЛ 1

0

5

0

где

1п(1 I, и

ЛГ

Ion

ТУ

Эф

.

(7)

текущая и равновесная J -счетности сорбента в энергетическом диапазоне 2-3 fk).B за вычетом фона (T.Q. () - счетности анало1 1 чного датчика без сорбенл-а) .

Таким образом, из первой кинетн п Рской части кривой накопления рас- считывается величина мупе

X

2 « Эф

,ф и по фор- (8)

21Z,

рассчитывается доля изотопа Bi в смеси. Полученные результаты ис- пoJrьзyютcя дапее для расчета концент- рапий и (it п морской воде при

использопании соотнотеиия (3) по фпп- мулам

X I,

Bfl

LJ 1/, ч. 9 p

UnHLI, - l t Ь

(1-х) Joo

1/. q . l

коиц I ;

(9) (1

рч .-„о-...,, ,

где S - чупс гпитепьггг. т; .п,е ге г го;ч1

У-И..1Лу .ЮНИГ Г ;;.П;:()П (е ЭПРрт-МЙ / : ЬВ ii Uil ;;

- 1,; 10 (и/ci ii-V: ;

А - 1 ---IK ,;-7 ГМ т (; Г -Ib Tlibnu-т;; ;-; г 11J.::-,

Г о ради Иукл : -, :-),-)

7,и ( г НЫХОДМ if -: - Иа i.tiCIl,:

о я (

и 1;. 1 , p;i;ii,i .р

соотпетствп.мо ,( и 0,03,

ИСЧГО.ЛЬЗУЯ COOTH i l|f 1П1Я Cj)(1)

отбирая iienpcjTf.iH iui ил xoav .:у.-(|,:я

морскую поду г ЛМГЧП О I i-r ...MIT. liJU- Г УКСИРУЯ ЦЯТ ГМК с COpf-CMTTOM иП ;)Т(1М

горизонте, -к жпг) у т.-щпнить псире-- д- лепиг: м ;о1М(гм Т1::;ии1и р,и1ир.ук.пр1доп 151 и 1Я п i ipn-uiiirnjiiib, плоскости на исслгдурмп;; riiyf ; i r,

И (.:тяе fOj fu in . д.):; XC MI tH рирг)ваиия радио.чуклиЛ п niri -v a г ож- ии ifciio,TOF.:-i ь лраг Tir tH-i-/ ; с. ка1 ионоо6меИМ ui. .тсричп np.i .чиггчвС кпй или ncopi аии-ческ, ,t ,),;..; . псли м-кюй К. ,,, :,о рлд(. р;. ||;паг. н;.

1 11 и П1 f;e НИЖ1 - -К/ Л.Г1Я опигамиого

нами случая, так как- .- :.п ом случае прс вьппения /| --счет i(i;cT -: з-ч счет сорбции этих радионуклидов буду стат1 стически значимы. При г/-ом с увеличением величии. bi,-,, будет снижаться иогреп ность 1/П()(Ч..1П1я концентрации радиоиук;:чдо1-,

Пример 1 . Оп П делениц концентраций и D моргк;;:1 1(оде средиземного моря на 1 луб1 ис ьО м.

В качестве сорбсит иг.: оль:г(овали сорбент Термоксн,д-23 (гранупнрованиа гидратированная д1Гу-оклсь съи а) зернением 0,2-0,63 мм а коли ию 1. 9 литров с i ощ, радионук.пилан РИС мута, предварительно Определегишм а лабораторных условиях, pay.i ььч 150 Б качестве j) -спектрометрического дг чика испог ьэовали сборку ;г- 6 ij спектрометпкчеггггх датчиг. с .с таллами Nal(Tl) бО -чОО .:-, Да- ;и;

2

«9S3(

(сборка датчиком) с сорбентом PJKIMP- П(али на буксируемом ycTpoilcTrte и буксировали на горизонте бС м,

На фиг. 1 иокп;1анч сбпркл из шести у -радиометрических датчиком со сцинтилляционными кристаллами с ие- нялем Л га (где - плтчик, 2 - - rrjiricj TOM) ня ф п-, 2 р J ;злис. TL ; - гче7 io : i и сорб м-та н дияг1Г : н ц: р.;ии ичлучепи; 2.0- МэЬ ,т й;-ч--5 - ни; ия -puj , 3 - распре. гиену; а-2 1 2 - писму- та-21 ; i; 11пли:ч: а 2-«25 миль на

15 глуб) ие h .} , рремя оседги ип 6(1 мин (чис::а otir,,.TioT KOHUPiiTpaiui в пи- /с чкюри на литр) ,

0)раГ- 0 ) ка 1 олучрнгь1х пеяул,татов по урапи;-ни;; - ( )-(11) пока.таля, что

гС кон:1ентг. Bi и

7И

Hi и гуммар j

нап коачеитрадип этих радиомуклидоп в MopCKoii оде на глубине 60 м равны cooTBe-jT rnt t o (1 5 , 1) 10 , (1,2i .И), 1) . iO и ( 1 ,410. О- и). ,

II р и м е р 2. Оп здрлоние суммлр- 1 пй кон11(М1Т|);зции и Bi в морском лоде Срелит ем)1о1-о моря в полиго- чо 25«2 ) миль на глубине ЬО м.

2 к а ч t : - н с с. о;) i} - и г а и с и ол ь i MJ а л и

0 фосфорИ1;-с}:ф;.(- яим; 1 грачулиропаннь1 : катлонит l i UI с зернением 0,,3-,0 мм в количеспн 9 лигроп. ПредБарг-тель- по or:pe,i. ii i :.ri н .па(Ю11атор1;ьгх ус- лс яиял К(,.,,Л( радиснук ;н1дам висмута

, --iT ; .- с:);)( :11-еи 4. . че с гиг . - не.чтрок СТ1Ч1чсгкого датчика исп )Л. ишали из п егтп ;VTi n KoB, ( иа.мо;-иччую (мшсанной а примере 1, размскенную )ia Оуксируе0 мсм ycTpofic i Lje, Через датчик (сборку датчиков) с сорОсьтом, букси туемый на горизонте 60 м, нег:рерыпно на ходу судна при скорости 8 уялов в течение 33,, 5 -ч прокачивали морскую РО-5 ДУ с расхопс.м л/ч. ПолученHbic резу.чьтать по зарисимогч-и V -счет- ности сорбента в энергетическом дна- пйзоне 2-3 МэВ от времени обрабатывали по уравн :ниями (7-)-(11). В реэуль0 таге г аго- тическс й обработки, сов мещннной со схемой .ансврировлнип судна,, получена карта паспрь-деления м- - Bi п полигоне 25 х X 25 миль ма глубине 60 метров при

5 вр-енени осреднения 60 мин (Jtur, 3). В полигоне миль на г.(пп:е 60 м обнару гпы дтзе зоны отпинатель- ныл oTKJioHeHi j i и зона подожитепьних о 1КЛГ Н(;нчй суммарной кониентраиии

Bi и от фоновой величины. Таким образом, для определения 55 пар значений вО -( на полигоне миль на глубине 60 м потребовалось всего 33,5 ч при не- прерыпном движении судна по предложенному способу, в то время как для получения такого же объема информации традиционными-методами с отбором проб большох О объема, стадиями концентрирования радионуклидов висмута и химического выделения с очисткой требуется 55 дрейфовых станций для отбора проб и v 110 ч для обработки проб, не учитывая времени необходимого дЛя У-спектрометри ювания. При этом нет уверенности в получении результатов по короткоживущим радионуклидам висмута из-за большой про- до.пжительности анализа. Следует отметить, что характер получаемой по предложенному способу радиометрической информации и методика се обработки удобны для применения ЭВМ. Поэтом предложенньй способ огфеделения концентраций и может быть легко автоматизирован. В предложенном способе отсутствуют химические операции, приводящие в потере радионуклидов висмута, а погрешность определения В i H Bi составляет л/10 - 15%. Следовательно, предложенные способы повышают экспрессность и точность анализа морской воды на корот- коживущие радионуклиды .

Формула изобретения

Способ определения висмута-212 и висмута-214 в морской воде путем сорбции радионуклидов на сорбенте В сорбционной колонке в динамических условиях с последующим irx спектрометрическим определением, о т л и

чающийся тем, что, с целью одновременного определения радионуклидов висмута, увеличения точности и экспрессности способа, морскую воду пропускают через органический или неорганический катионообменный сорбент с константой концентрирования по висмуту от 30 до 150 единиц, совмещенный с J-спектрометрическим детектором, при этом воду пропускают со скоростью 2-50 объема сорбционной колонки в минуту, а измерение Y -ра- диактивности радионуклидов висмута проводят в энергетическом диапазоне 2-3 МэВ, концентрации висмута-212 и висмута-21А рассчитывают по формулам

гл, -, т Т- +V Гг(г Л loo

- - к,о „; з т-

5

0

м1 г

:.еа.

1п(1- i) . 1

L 1 где равновесный коэффициент

концентрирования висмута; - чувствительность детектора У -излучения в диапазоне энергий 2-3 МэВ; (/и 1 - выходы ){ -квантов на -7пЯ

S

пад для и

7ов

TI

8„

соответственно; В - доля у -активности °Т1 от общей радиоактивности материнского радионукли- да

1 j и Ipg - текущая и равновесная J( -счетности сорбента в энергетическом диапазоне 2-3 МэВ за вычетом фоновой счетности (т.е. J -счетности от аналогичного детектора без сорбента);

, и Л - постоянные распада Bi и Bi.

г

С