Способ определения содержания стронция-90 в природных и промышленных объектах

 

Применение: изобретение относится к охране окружающей среды и предназначено для определения содержания стронция-90 в природных и промышленных объектах. Сущность изобретения: способ включает приготовление водного азотнокислого раствора стронция-90, введение в него гранулированного полимера стиролдивинилбензола, импрегнированного моноизооктилметилфосфоновой кислотой, нагрев полученной смеси, перемешивание нагретой смеси, отделение от водного азотнокислого раствора стронция-90 твердой фазы с извлеченным иттрием-90, приготовление из нее счетного препарата, определение в нем количества иттрия-90 и пересчет определенного количества иттрия-90 на количество стронция-90. Технический результат: повышение достоверности определения стронция-90, повышение безопасности и снижение продолжительности реализации способа.

Заявляемый способ относится к области охраны окружающей среды. Наиболее эффективно заявляемый способ может быть использован при определении содержания стронция-90 в сбросных водах очистных сооружений, открытых водоемах, грунтовых водах, атмосферных осадках, морской воде, пищевых продуктах, различных биопробах и т.п., в том числе и при содержании стронция-90 в количествах, более низких, чем его предельно допустимые концентрации.

Известен способ определения содержания стронция-90 (1), включающий приготовление водного раствора стронция-90, его отделение от других радионуклидов путем их осаждения на гидроокиси железа, накопление в течение 3-14 суток иттрия-90 из стронция-90, осаждение накопленного иттрия-90 на гидроокиси железа, приготовление из гидроокиси железа с иттрием-90 счетного препарата, определение количества иттрия-90 (путем измерения скорости счета его β- излучения), радиохимический контроль чистоты выделенного иттрия-90 и пересчет количества иттрия-90 на количество стронция-90 в его водном растворе.

Недостатками известного способа являются его повышенная продолжительность, а также пониженная достоверность определения стронция-90 вследствие того, что гидроокись железа не обеспечивает полноты выделения иттрия-90 из водного раствора стронция-90.

Известен способ определения содержания стронция-90 (2), включающий приготовление 0,01-0,4н. водного азотнокислого раствора стронция-90, введение в указанный раствор жидкого экстрагента, представляющего собой смесь МИОМФКа (моноизооктилметилфосфоновой кислоты) с керосином и толуолом, экстракцию иттрия-90 в экстрагент с образованием твердого аморфного осадка (продукта химического взаимодействия иттрия-90 с МИОМФКом), отделение осадка от водной фазы, приготовление из него счетного препарата, определение содержания иттрия-90 (путем измерения скорости счета β- излучения иттрия-90) и определение содержания стронция-90 по содержанию иттрия-90.

Недостатком известного способа является пониженная достоверность определения стронция-90 вследствие пониженной степени извлечения МИОМФКом иттрия-90, составляющей 60-80% от его общего количества, присутствующего в водном растворе стронция-90.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ определения стронция-90 (3), включающий приготовление 0,01-0,4н. водного азотнокислого раствора стронция-90 (путем его предварительной очистки от церия-144 и α- активных радионуклидов), введение в него способной извлекать иттрий-90 композиции, содержащей МИОМФК (представляющей собой смесь моноизооктилметилфосфоновой кислоты с керосином и толуолом, а также катионы трехвалентного железа в количестве 20-100 мг/л 0,01-0,4н. водного азотнокислого раствора), перемешивание способной извлекать иттрий-90 композиции, содержащей МИОМФК и 0,01-0,4н. водного азотнокислого раствора стронция-90, отделение от 0,01-0,4н. водного азотнокислого раствора стронция-90 твердой фазы (представляющей собой образовавшийся миомфат железа) с извлеченным из него иттрием-90, приготовление из твердой фазы с извлеченным иттрием-90 счетного препарата, измерение скорости счета β-излучения иттрия-90, определение количества иттрия-90 в 0,01-0,4н. водном азотнокислом растворе стронция-90 и пересчет определенного количества иттрия-90 на количество стронция-90.

Недостатками известного способа являются: - пониженная достоверность определения стронция-90 вследствие повышенных потерь миомфата железа с иттрием-90, обусловленных тем, что в процессе реализации способа происходит налипание миомфата железа с иттрием-90 на стенки емкостей, в которых он реализуется, причем общее суммарное весовое количество потерь может достигать до 30%; - повышенная опасность его реализации вследствие применения в нем таких токсичных соединений, как толуол, а также жидкий МИОМФК, имеющий в своем составе токсичные исходные компоненты его синтеза; - повышенная продолжительность реализации способа вследствие повышенной продолжительности операций отделения от водной фазы образовавшегося миомфата железа с извлеченным им из нее иттрием-90 и приготовления из него счетного препарата, обусловленной пластичной структурой миомфата железа и его повышенными адгезионными свойствами.

Преимуществами заявляемого способа являются повышение достоверности определения стронция-90, повышение его безопасности, а также снижение продолжительности его реализации.

Указанные преимущества обеспечиваются за счет того, что заявляемый способ включает приготовление 0,01-0,4н. водного азотнокислого раствора стронция-90, введение в него способной извлекать иттрий-90 композиции, содержащей МИОМФК, представляющей собой гранулированный полимер стиродивинилбензола, импрегнированный МИОМФКом, в весовом соотношении с 0,01-0,4н. водным азотнокислым раствором стронция-90, составляющем не менее 0,0004, нагрев способной извлекать иттрий-90 композиции, содержащей МИОМФК и 0,01-0,4н. водного азотнокислого раствора стронция-90 до 30-40^oC, перемешивание нагретой способной извлекать иттрий-90 композиции, содержащей МИОМФК и 0,01-0,4н. водного азотнокислого раствора стронция-90, отделение от 0,01-0,4н. водного азотнокислого раствора стронция-90 твердой фазы (представляющей собой гранулированный полимер стиролдивинилбензола, импрегнированный МИОМФКом) с извлеченным из него иттрием-90, приготовление из твердой фазы с извлеченным иттрием-90 счетного препарата, измерение скорости счета β-излучения иттрия-90, определение количества иттрия-90 в 01-0,4н. водном азотнокислом растворе стронция-90 и пересчет определенного количества иттрия-90 на количество стронция-90.

Отличительными признаками заявляемого способа является то, что: - весовое соотношение между способной извлекать иттрий-90 композицией, содержащей МИОМФК, и 0,01-0,4н. водным азотнокислым раствором стронция-90 составляет не менее 0,0004; - перед перемешиванием способную извлекать иттрий-90 композицию, содержащую МИОМФК и 0,01-0,4н. водный азотнокислый раствор стронция-90, нагревают до 30-40^oC.

- в качестве способной извлекать иттрий-90 композиции, содержащей МИОМФК, используют гранулированный полимер стиролдивинилбензола, импрегнированный МИОМФКом.

Использование в качестве композиции, способной извлекать иттрий-90, импрегнированного МИОМФКом гранулированного полимера стиролдивинилбензола позволяет: - отказаться от использования при реализации заявляемого способа токсичного толуола; - предотвратить попадание в окружающую среду токсичных исходных соединений синтеза МИОМФКа вследствие их фиксации на полимере стиролдивинилбензола; - избежать потерь импрегнированного МИОМФКом гранулированного полимера стиролдивинилбезола, не обладающего адгезионными свойствами и не способного прилипать к твердым поверхностям, за счет чего достигается не менее, чем 99% степень достоверности определения стронция-90; - сократить время на проведение операций отделения от водной фазы импрегнированного МИОМФКом гранулированного полимера стиролдивинилбензола с иттрием-90 и приготовления из него счетного препарата, за счет чего общее время реализации способа сокращается в среднем не менее чем в 1,5 раза.

Весовое соотношение между способной извлекать иттрий-90 композицией, содержащей МИОМФК, и 0,01-0,4н. водным азотнокислым раствором стронция-90, составляющее не менее 0,0004, а также их нагрев до 30-40^oC позволяют обеспечить степень извлечения иттрия-90 из азотнокислого раствора стронция-90, не меньшую, чем в способе наиболее близкого аналога.

Способ реализуют следующим образом.

В раствор объемом 5 л, содержащий стронций-90 и продукт его радиоактивного распада иттрий-90, вводят азотную кислоту в количестве, обеспечивающем ее конечную концентрацию в исходном растворе в 0,1 г-моль/л (0,1н. раствор). В полученный азотнокислый раствор вводят 2 г импрегнированного МИОМФКом гранулированного полимера стиролдивинилбензола, оба компонента нагревают до 35^oC и перемешивают в течение 15 минут. Затем отфильтровывают импрегнированный МИОМФКом твердый гранулированный полимер стиролдивинилбензола с извлеченным из водной фазы иттрием-90 (причем степень извлечения последнего составляет порядка 99%), изготавливают из него счетный препарат, измеряют скорость счета β-излучения иттрия-90, определяют количество иттрия-90 в счетном препарате и определенное количество иттрия-90 пересчитывают на количество стронция-90 в его исходном водном азотнокислом растворе.

В результате испытаний способа было установлено:
- отсутствие в необходимости использования токсичного толуола;
- практически полное отсутствие потерь импрегнированным МИОМФКом твердого гранулированного полимера стиролдивинилбензола с извлеченным им из водной азотнокислой фазы иттрием-90;
- сокращение общего времени на реализацию способа в 1,6 раза.

Литература
1. Л.К.Пономарев. "Определение радиоактивного стронция в водах открытых водоемов". Радиохимия, N 2, 1959, стр. 208-211.

2. З.В.Ершова, В.К.Марков, Н.Е.Цветаева, Л.А.Иванова, Д.А.Федосеев, М.Н. Ерофеева, Н. А.Землянухина, В.П.Керманов, М.М.Голутвина, Н.Я.Новикова, В.В. Куличенко. "Методы определения содержания радиоактивных изотопов на уровне, равном или менее СДК, в сбросных водах, объектах внешней среды и биопробах". Report from "PEACEFUL USES ATOMIC ENERGY", Volume 11, United Nations, New York, International Atomic Energy Agency, Vienna, 1972, 656-657.

3. З.В.Ершова, В.К.Марков, Н.Е.Цветаева, Л.А.Иванова, Д.А.Федосеев, М.Н. Ерофеева, Н. А.Землянухина, В.П.Керманов, М.М.Голутвина, Н.Я.Новикова, В.В. Куличенко. "Методы определения содержания радиоактивных изотопов на уровне, равном или менее СДК, в сбросных водах, объектах внешней среды и биопробах". Report from "PEACEFUL USES ATOMIC ENERGY", Volume 11, United Nations, New York, International Atomic Energy Agency, Vienna, 1972, 657-659.

Формула изобретения

Способ определения содержания стронция-90 в природных и промышленных объектах, включающий приготовление 0,01 - 0,4н водного азотнокислого раствора стронция-90, введение в него способной извлекать иттрий-90 композиции, содержащей моноизооктилметилфосфоновую кислоту, перемешивание способной извлекать иттрий-90 композиции, содержащей моноизооктилметилфосфоновую кислоту, и 0,01 - 0,4н водного азотнокислого раствора стронция-90, отделение от 0,01 - 0,4н водного азотнокислого раствора стронция-90 твердой фазы с извлеченным из него иттрием-90, приготовление из твердой фазы с извлеченным иттрием-90 счетного препарата, измерение скорости счета β-излучения иттрия-90, определение количества иттрия-90 в 0,01 - 0,4н водном азотнокислом растворе стронция-90 и пересчет определенного количества иттрия-90 на количество стронция-90, отличающийся тем, что весовое соотношение между способной извлекать иттрий-90 композицией, содержащей моноизооктилметилфосфоновую кислоту, и 0,01 - 0,4н водным азотнокислым раствором стронция-90 составляет не менее 0,0004, перед перемешиванием способную извлекать иттрий-90 композицию, содержащую моноизооктилметилфосфоновую кислоту, и 0,01 - 0,4н водный азотнокислый раствор стронция-90 нагревают до 30 - 40^oС, а в качестве способной извлекать иттрий-90 композиции, содержащей моноизооктилметилфосфоновую кислоту, используют гранулированный полимер стиролдивинилбензола, импрегнированный моноизооктилметилфосфоновой кислотой.