Способ определения активности стронция-90 в природных объектах

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АКТИВНОСТИ СТРОНЦИЯ-90 В ПРИРОДНЫХ ОБЪЕКТАХ(73) Патентообладатели Башхай Анатолий Ана тольевич, Серебряный Григорий Зиновье вич, Голикова Надежда Баймахановна, Гвоздев Арнольд Аркадьевич, Катанаев Ан дрей Арионович (В)(57) Способ определения активности стронция-9 О в природных объектах, включающий отбор пробы, измерение скорости счета В-излучения эталонов и пробы в энергетическом окне, нахо ждение скорости счета В-излучения празеодима-НИ, родия-106 и иттрия-И) и пересчет на активность стронция-90, отличающийся тем, что дополнительно измеряют скорость счета у излучения эталонов и пробы, находят активность изотопов церия-144 и рутения- 106 в пробе,Ю скорость счета В-излучения эталонов и пробы измеряют в энергетическом окне 1,11,5 МэВ, вкотором эффективность счета изотопов рутения-Юб и празеодимаи 144 равны, скорость счета Визлучения изотопов празеодимач 144 и родия-106 находят по зависимости 1 Т(празеодим-144, родий-10 б) (Ад Ад)-Е,а скорость счета В-излучения изотопа иттрия-9 О в пробе определяют по формуле 1 Т(итгрий-90) Ы-(А 1 А 2)-Е,где Ад и Ад юоответственно активности изотопов церия-144 и рутения-106 в пробе, определенные по результатам измерения скорости счета у-излучения пробы, Бк Е - эффективность регистрации В-излучения эталона (Церий-144 празеодим-144) или(56) В.А.Дементьев. Измерение малых активностей радиоактивных препаратов.- М. Атомиздат,1967.- С.127-128.Изобретение относится к измерению ядерных излучений, а именно к определению загрязненности природных объектов.Известен способ определения активности 5 г-90 в природных объектах, например, в почве,включающий отбор пробы, измерение скорости счета В-излучения пробы в трех энергетиче ВУ 1626 С 1ских окнах путем дискриминации в диапазоне 0,6-3,5 МэВ с последующим нахождением скорости счета от изотопа У-9 О в пробе и пересчетом на активность Зг-9 О 1. Недостатком данного способа является его небольшая точность, обусловленная тем фактом, что скорость счетаизотопа 31190 (иттрия-90) в пробе определшот путем последовательного вычитания из общейскорости счета пробы, измеренной в первом энергетическом окне, где основными изотопами,мешающими достоверным измерениям, являются 1111-106 (родИй-Юб) и Рг-144 (празеодим 144), скорости счета изотопов ЕЬ-Юб и Рг-144 пробы. Первое энергетическое отсно выбирают так, чтобы другие изотопы пробы не оказывали влияния на суммарную скорость счета изотопов Т-90, 181-106 и Рг-144 пробы. Скорость счета изотопа 1111-106 пробы измеряют в третьем энергетическом окне, где ни изотоп У-90, ни изотоп Рг- 144 пробы свое влияние не проявляют. После этого измеряют суммарную скорость счета 1111-106 и Рг-144 во втором энергетическом окне с последующим расчетом скорости счета от Рг- 144 по формулеЗатем пересчитывают скорости счета от изотопов КЬ-Юб и Рг-144 пробы, измеренных соответственно в третьем и втором энергетических окнах, на первьп 71 по формуламгде щ, пд, п 3 - скорости счета пробы за вычетом фона соответственно в первом, втором и третьем энергетическом окнеСкорость счета изотопа У-90 в пробе определяют путем вычитания из общей скорости счета пробы, измеренной в первом энергетическом окне, скорости счета изотопов КЬ-Юб и Рг- 144 пробы, пересчитанных на первое энергетическое окно, согласно выражениюМ 1 Ш-9 О)п 1-Ы 1(КЬ-106)-Ы 1(Рг- 144), где М 1 ОЕ-9 О), вынь-ша), Ы 1(Рг-144) - скорости счета от изотопов 31-90, 1111406, Рт-144 пробы в первом энергетическом окне, ими/с. -Такая длинная технологическая цепочка измерений, при которой осуществляется переход от меньшей величины к большей с последующим пересчетом, увеличивает погрешность ре зультата, а имеьшо, определения активности Зг-9 О в природных объектах, что снижает точ ность способа.К недостатку спосооа относится и его сложность, обусловленная тем обстоятельством, что для определения активности Зг-ЭО в природном объекте по его дочернему изотопу У-90, пробу измеряют в трех энергетических окнах, что приводит к большому числу измерений и увеличивает трудоемкость при обработке экспериментальных данных.Другим недостатком способа является его узкая область применения, которая связана с тем обстоятельством, что только после распада Ва-14 О (бария-ИО) в природном объекте способ становится работоспособным, так как З-излучение от его дочернего изотопа Ьа-140 (лантан 14 О) имеет ту же максимальную энергию В-частиц (Ео 2,2 О МэВ), что и изотоп 1190 (Е 224 МэВ). Поэтому определить активность Зт-9 О в природном объекте данным способом становится возможным только через промежуток времени, равный 5-10 периодам полураспада Ва-140,который соответствует, как минимум, двум месяцам после радиоактивных вьшадений.Задачей настоящего изобретения является создание способа, обеспечивающего информативность о состоянии загрязненности окружающей среды опасным радионуклидом Бг-9 О, его контроль для обезвреживания и повышение экологической безопасности.В результате решения данной задачи достигается новый технический результат, заключаюцшйся в повьпцении точности и экспрессности, а также повышении экологической безопасности за счет сокращения времени работы с радиоактивными веществами и упрощения процесса. При этом обеспечивается информативность о состоянии загрязненности окружающей среды радионуклидами.Данный технический результат достигается тем, что активность Зг-ЭО в природных объектах определяют путем измерения скорости счета у- и В-излучения пробы и эталонов с использова нием энергетического окна 1,1-15 МэВ, нахождения скорости счета В-излучения изотопа У-90 в пробе и пересчета на активность Бг-ЭЦ.Отличительной особенностью настоящего изобретения является дополнительное измерение скорости счета у-излучения эталонов и пробы и определение активности изотопов Се-144 и 1111-106 в пробе, измерение скорости счета З-излучения эталонов и пробы в энергетическом окне 11-15 МэВ. При этом ширину энергетического окна (ЭО) устанавливают таким образом, чтобы эффективности изотопов Рг-144 и 1211-106 совпадали, при этом скорость счета Визлучения изотопов Рг- 144 и 1111-106 в пробе находят по зависимости11(Рг-144,КЪ 1-П)6)(А 1 Ад)-е,а скорость счета З-излучения изотопа У-ЭО в пробе определяют по формуле ЫШ-90)Ы-(А 1 А 2)-Е,где А и А - соответственно активности изотопов Се- 144 и Кто-106 в пробе, определенные по результатам измерения скорости счета у-издтучения, БкОпределение активности 5 г-90 в пробе таким образом позволяет повысить точность и экспрессность анализа, а также экологическую безопасность за счет сокращения времени работы с радиоактивными веществами.Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.Для получения энергетического окна, в котором эффективности изотопов Рг-144 и КЬ-Юб совпадали бы, поступают следующим образом. Снимают энергетический спектр В-изпучения эталонов (Се-144 Рг-144) и (Кп-106 К 11-106) с последующей обработкой их по тангенциальной зависимости (см. В.Б.Лукьянов, Е.Ф.Симонов. Измерение и идентификация бетарадиоактивных препаратов. М. Энергоатомиздат, 1982 г., с.121-127) вФ(1/1 о) (4/П)агсте(1/1 о)4 1 - ое/осо,где 1 - скорость счета З - излучения каждого из изотопов Рг-144 и КЬ-Юб в выбранном энергетическом отсне, имп/с1 - скорость счета В - излучения изотопов Рг-144 и кп- 106 в энергетическом окне, ширина которого для Ргч 144 равна 00 О,6-3,0 МэВ, а для Шт-Юб от О,6-3,5 МэВПосле обработки полученных эксперитиентахгььтьш данных строят для изотопов Рг- 144 и К 1 т- 106 графики зависимости вида Ф(1/1 о) и 1 - (пс/ад, находят участки с равным наклоном для Рг-144 и Кп- 106 и определяют ширину окна 1,1-1,5 МэВ, в котором эффективности Рг 144 и 1111-106 равНЫ.Отсюда следует, что новый техничесшй результат достигается всей совокупностью признаков в выбранном энергетическом отсне 1,1-1,5 МэВ. Энергетическое окно 1,1-1,5 МэВ выбрано по следутоцшм причинамво-первых, эффективность счета каждого из таких изотопов, как У- 90, КЬ-Юб, Рг 144 в ЭО 1,1-1,5 МэВ намного больше эффективностей счета изотопов г 89, У- 91, К-4 О, Св -137, что позволяет не учитывать их влияния в том же ЭО 1,1-1,5 МэВ- во-вторьлх, эффективности счета изотопов 1111-106, Рг-144 равны, что позволяет рассматривать их как один.Дополнительно измеряют у- И В - излучение от эталонного образца (Се-144 Рг-144) при тех же условиях, что И пробу. По результатам этих измерений находят скорость счета В излучения от дочерних изотопов Рг- 144 и Шт-Об в ЭО 1,1-1,5 МэВ по зависимостиАэ 11-1,5 МэВ. Скорость счета З-излучения от изотопа У-90 в пробе определяют путем вычитания из общей скорости счета В-излучения пробы скорости счета В-излучения дочерних изотопов Рг-144 и 1111-106 согласно формуле Ы Ы- (А 1 А 2) - Е, где Ы-скорость счета В-излучения пробы за вычетом фона в энергетическом окне (ЭО) 1,115 МэВЫэ - скорость счета В-излучешая эталонного образца (Се-14-4 Рг-144) за вычетом фона в ЭО1,1-1,5 МэВ Ад, Ад, Аэ - соответственно активности изотопов Се-144, Ки-106 пробы и эталонного образца (Се-144 Рг-144), измеренные у- спектрометрическим методом, Бк.. Из формулы видно, что пгрешноть определения скорости счета В излучения изотопа 1 90 в пробе определяется двумя слагаемыми против четырех у прототипа, что повышает точность прсдлагаемого способа.Упрощение способа заключается в том, что введение одного ЭО 1,1-1,5 МэВ и предварительное измерение пробы на у -излучение позволило сократить число эталонных образцов додвух снизить количество измерений и упростить обработку экспериментальных данных.Повьппение экспреесности способа за счет исключения необходимости выдержки пробы после выпадения радиоактивных загрязнений в течение времени, равного 5-10 периодам полураспада Ва-140, заключается в том, что он позволяет измерять активность г-90 в природных объектах и при наличии в них равновесной смеси (Ва-140.а-140) за счет измерения ч- и 3 излучения пробы. Пробу сначала измеряют т-спектрометричестшм методом и определяют активность изотопа Ьа-140 в пробе. Затем измеряют пробу на В-излучение в ЭО 1,1-1,5 МэВ и находят суммарную скорость счета Ьа-140 и У-90, по которой затем определяют их суммарную активность, при этом в качестве эталонного образа- используют (5 г 90 Т-90) что правомочно, так как максимальные энергии их З -частиц равны (Ьа-ИО, Ед 2,20 МэВ и У-9 О, Ед 2,24 МэВ) и при данном Э 0 11-1,5 МэВ они имеют одинаковые эффективности регистрации 3 частиц 01-90, а 6,0 1 а-140, в 5,8). Активность изотопа 17-90 в пробе, а значит и активность 5 г-90 определяют путем вычитания из общей активности (Ьа-140, 17-90) активности Ъа 140.Пример 1. Работоспособность предлагаемого технического решения проверяли по способу введено-найдено. Для этого использовали образцовые радиоактивные растворы (г-90190), (Се- 144 Рт-144) и (Кц-106 Е 11106). Измерение у-излучения радионуклидов проводили с помощью Се(Ь 1) полупроводникового детектора ДГДК-125 Б, а В-излучения радионуклидов с помощью В-спектрометра (РУС-91), состоящего из блока детектирования, в котором в качестве кристалла используют п-паратерфенил размером И 80 х 14 мм, анализатора АИ-1024-17 персонального компьютера ЕС-1841. На алюминиевую подложку диаметром 2 см наносили 0,1 мл образцового радиоактивного раствора (3 г-90 У-90). После чего подложку помещали под инфракрасную лашту и высуцпгвадти. Полученный образец (3 г-90(-90) измеряли на В-спектрометре в ЭО 1,1-15 МэВ пять раз, Длительность каждого измерения составляла 100 с. Затем определяли среднее значение скорости счета из пяти измерений для образца (5 г-90-90). После этого на алюминиевую подложку, где находится препарат (5 г-90 У 90), наносили последовательно по 0,1 мл образцовых радиоактивных растворов (Се-144 Рг-144) и (КЦ 106 В 11-106) с последующей сушкой под инфракрасной лампой. Полученную таким образом смесь изотопов(5 г-90 т-9 О), (Се-144 Рг-144), (Ки-106 К 11-106) измеряли на у-спектрометре, а затем на Вспектрометре, причем на В-спекфометре смесь измеряли в трех ЭО (1,11,5) МэВ, (2,2-3,0) МэВ и (3,03,5) МэВ. Количество измерений в каждом ЭО равнялось пяти. По полученным данным находили среднее значение скорости счета данной смеси в каждом Э 0. Результаты измерений имеют следующие числовые значения Н 51 имп/с - средняя скорость В-счета препарата (Бг 90 Т-90) за вычетом фона (введено) в Э 0 (1,11,5) МэВ, Б 25,3 имп/с - средняя скорость В-счета в смеси (Зг-90 У 90), (Се-144 Рг-144), (Ки 106 К 11-106) за вычетом фона в ЭО (1,11,5) МэВ, А 1100 Бк - активность изотопа Се-144 в смеси, А 240 Бк - активность изотопа Кп-106 в смеси, Н, 3,7 имп/с - средняя скорость В-счета смеси за вычетом фона в ЭО (2,2-30) МэВ, Ед 0,2 имп/с - средняя скорость В-счета смеси за вычетом фона в ЭО (3,03,5) МэВ, гд(К 1 т-106)15 е 2(К 11-106)5 а 3(1 п-106)1 эффективности Б-счета 1211-106 соответственно в трех ЭО (1,11,5) МэВ, (2,2-30) МэВ, (3,03,5) МэВ, ад(Рг-144)13,5, е 2(Рг-144)2,5 - эффективность В-счета Рг-144 соответственно в двух Э 0 (1,11,5) МэВ и (22-3,0) МэВ, то есть экспериментально подтверждено, что е(К 11-10 б)81(Р 1-144), Аз - 1000 Бк - активность Се-144 в эталонном образце (Се-144 Рт-144), измеренная на успектрометре, Мэ 1428 имп/с - средняя скорость В-счета за вычетом фона от эталонного образца