GB/T 42256-2022 海水中钌-106的分析方法 γ能谱法

　　ICS 07 . 060 CCS A 45

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 42256—2022

　　海水中钉-106 的分析方法 Y 能谱法

　　Determination of ruthenium-106 in 5eawater—Gamma 5pectrometry

　　2022-12-30 发布 2023-04-01 实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 42256—2022

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1 . 1—2020《标准化工作导则 第 1 部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定起草 。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利 。本文件的发布机构不承担识别专利的责任 。

　　本文件由中华人民共和国 自然资源部提出 。

　　本文件由全国海洋标准化技术委员会(SAC/TC283)归口 。

　　本文件起草单位: 自然资源部第三海洋研究所 。

　　本文件主要起草人:于涛 、黄德坤 、林静 、纪建达 、倪甲林 、刘楚越 、陈随缘 、江泽煜 。

　　I

　　GB/T 42256—2022

　　海水中钉-106 的分析方法 Y 能谱法

　　警示 — 本文件中使用的部分试剂具有毒性或腐蚀性 , 使用本文件的人员应有正规实验室工作的实践经验 。本文件未指出所有可能的安全问题 。使用者有责任采取适当的安全和健康措施 , 并保证符合国家有关法规规定的条件 。

　　1 范围

　　本文件规定了使用 Y 能谱仪对海水中放射性核素106 Ru 活度的实验室测定方法 。

　　本文件适用于海水中106 Ru 的分析测定 , 核工业排放废水中106 Ru 的分析测定可参照本文件 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款 。其中 , 注 日期的引用文件 , 仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件 , 其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 。

　　GB/T 11713—2015 高纯锗 Y 能谱分析通用方法

　　GB 17378 . 3—2007 海洋监测规范 第 3 部分:样品采集 、贮存与运输

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件 。

　　3.1

　　放射性活度浓度 radioactivity concentration

　　某种物质单位体积内的放射性活度 。

　　[来源: GB/T 4960 . 1—2010 , 3 . 58 , 有修改] 3.2

　　放射性平衡 radioactive equilibrium

　　某一衰变链中 , 各放射性核素的活度均按该链前驱核素的半衰期随时间作指数衰减的状态 。这种放射性平衡只有在前驱核素的半衰期比该衰变链中其他任何一代子体核素的半衰期长时才是可能的 。如果前驱核素的半衰期很长 , 以致在我们考察期间 , 前驱核素总体平衡上的变化可以忽略 , 那么所有的核素的放射性活度将几乎相等 , 这种平衡称为长期平衡 。否则 , 就称为暂时平衡 。

　　[来源: GB/T 4960 . 1—2010 , 3 . 29]

　　4 方法原理

　　106 Ru 属于纯 β 放射性核素 , 经 β 衰变后生成短寿命子体106 Rh 。106 Rh 衰变方式有 β 衰变和 Y 衰变 , 可利用 Y 能谱仪测量环境样品中106 Rh 的活度 。样品中106 Ru 的活度根据与其处于放射性平衡的子体核素106 Rh 的活度来确定 。

　　海水中加入硫化钠和硝酸镍试剂 , 在 PH 值为 8~9 条件下生成硫化镍沉淀富集106 Ru , 用 Y 能谱仪进行测量 。通过测定106 Ru子体106 Rh 活度 , 计算出海水中106 Ru 的活度 。

　　1

　　GB/T 42256—2022

　　5 试剂及其配制

　　除非另有说明 , 所用试剂均为分析纯 , 试验用水为新制备的去离子水或蒸馏水 。

　　5 . 1 盐酸(12 mol/L): P=1 . 18 g/mL。

　　5 . 2 氢氧化钠溶液(10 mol/L) :称取 200 g氢氧化钠(NaOH)溶于水中 , 稀释至 500 mL。

　　5 . 3 硫化钠溶液(0 . 50 mol/L) :称取 12 . 00 g 九水合硫化钠(Na2 S. 9H2 O)溶于 100 mL水中 , 储存于棕色试剂瓶中 , 现配现用 。

　　5 . 4 硝酸镍溶液(1 . 00 mol/L) :称取 29 . 08 g硝酸镍[Ni(NO3 ) 2 . 6H2 O]溶于 100 mL水中 。

　　5 . 5 106 Ru标准溶液(5 . 00 Bq/g) 。

　　6 仪器及设备

　　6 . 1 高纯锗 Y 能谱仪:满足 GB/T 11713—2015 中 3 . 1 的要求 。

　　6 . 2 电动搅拌机(200 r/min~4 000 r/min) 。

　　6 . 3 酸度计(或精密 PH试纸) 。

　　6 . 4 抽滤装置(电动吸引器 、抽滤瓶 、布氏漏斗 、定量滤纸) 。

　　6 . 5 塑料桶(大于 20 L) 。

　　6 . 6 马弗炉 。

　　7 样品的采集和处理

　　按照 GB17378 . 3—2007 中第 4 章的要求采集海水样品 , 样品采集后立即加入盐酸(5 . 1)调节 PH值小于 2 。

　　8 分析步骤

　　8 . 1 将已 酸 化 的 20 L 海 水 样 品 (如 果 样 品 浑 浊 , 静 置 过 夜 取 上 清 液 , 或 者 过 滤 取 滤 液) 转 移 至塑料桶(6 . 5)中 。

　　8 . 2 电动搅拌机(6 . 2)搅拌下 , 加入现配的氢氧化钠溶液(5 . 2)调节 PH值为 8~9 。

　　8 . 3 依次加入硫化钠溶液(5 . 3)10 . 0 mL和硝酸镍溶液(5 . 4)2 . 0 mL, 用电动搅拌机(6 . 2)搅拌 0 . 5 h , 静置过夜 。

　　8 . 4 虹吸出上清液 , 弃去 ; 留下的溶液和沉淀用抽滤装置(6 . 4)过滤 , 滤物转入坩 埚 , 将 坩 埚 放 入马弗炉(6 . 6)中 , 升温至 450 ℃灼烧灰化 2 h , 冷却至室温 。

　　8 . 5 将冷却后的样品装入测量容器中待测 。

　　9 测量

　　9 . 1 Y 能谱仪的准备和能量刻度

　　按照 GB/T 11713—2015 中 3 . 1 和 4. 2 的规定进行 Y 能谱仪的准备和能量刻度 。

　　9 . 2 样品测量

　　9 . 2 . 1 将 8 . 5 制备好的样品放入高纯锗 Y 能谱仪(6 . 1)进行测量 。

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　　GB/T 42256—2022

　　9 . 2 . 2 样品的测量容器效率刻度应在仪器处于相同稳定的状态下进行 , 且保持相同的几何条件和工作状态 。

　　9 . 2 . 3 测量时间应按要求的计数误差控制 。

　　9 . 2 . 4 在样品测量前 , 应测量高纯锗 Y 能谱仪的本底 。

　　9 . 2 . 5 106 Ru 的活度根据与其处于放射性平衡的子体核素106 Rh 的活度来确定 , 测定106 Rh 所用的 Y 射线能量为 621 . 93 kev(分支比为 9 . 93%) 。

　　9 . 3 效率刻度

　　9 . 3 . 1 标准效率刻度源的制备和测量

　　9 . 3 . 1 . 1 取空白海水样品转移至塑料桶(6 . 5)中 , 按照 8. 2~8 . 4 制备标准效率刻度源基质 。

　　9 . 3 . 1 . 2 在 9 . 3 . 1 . 1 的标准效率刻度源基质中加入106 Ru标准溶液(5 . 5)200 μg,搅拌均匀 , 于 450 ℃下灼烧灰化 2 h , 冷却至室温 , 装入测量容器中 , 放入高纯锗 Y 能谱仪(6 . 1)进行测量 。

　　9 . 3 . 2 探测效率的计算

　　探测效率按照公式(1)计算:

　　…………………………( 1 )

　　式中:

　　ε — 106 Rh全吸收峰探测效率 ;

　　Ns — 标准效率刻度源106 Rh 的 Y 能谱峰计数 ;

　　Ts — 标准刻度源 Y 能谱数据收集时间 , 单位为秒(s) ;

　　Nb — 标准刻度源基质本底106 Rh 的 Y 能谱峰计数 ;

　　Tb — 标准刻度源基质本底 Y 能谱数据收集时间 , 单位为秒(s) ;

　　As — 标准效率刻度源106 Ru 的活度 , 单位为贝可(Bq) ;

　　I — 106 Rh特征峰分支比 , 为 9 . 93% 。

　　对于标准源 与 样 品 的 几 何 形 状 、性 状 等 相 同 , 只 是 核 素 或 Y 射 线 能 量 不 同 的 情 况 , 宜 按 照GB/T 11713—2015 中 4. 3 . 4. 2 规定的全能峰效率曲线法进行 Y射线全吸收峰探测效率刻度 。

　　10 结果计算

　　10 . 1 海水中 106 Ru 的放射性活度浓度计算

　　样品中106 Ru 的放射性活度浓度按照公式(2)计算:

　　A …………………………( 2 )

　　式中:

　　A — 样品106 Ru 的放射性活度浓度 , 单位为毫贝可每升(mBq/L) ;

　　N — 样品中106 Rh 的 Y 能谱峰计数 ;

　　T — 样品 Y 能谱数据收集时间 , 单位为秒(s) ;

　　v — 样品的体积 , 单位为升(L) ;

　　D — 样品106 Ru校正到采样时的衰变校正系数 ;

　　Y — 钉的化学回收率 , 化学回收率通过加入示踪剂 , 按照 8. 1~8 . 5 的步骤分析并计算得到 。

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　　GB/T 42256—2022

　　10 . 2 样品净计数率误差

　　样品净计数率误差按照公式(3)计算:

　　δ nj = [δ2( N/T) +δ2(Nb/Tb) ] 1/2 …………………………( 3 )

　　式中:

　　δ nj — 样品净计数率的误差 ;

　　δ (N/T) — 样品全能峰或道区计数率误差 ;

　　δ (Nb/Tb) — 相应本底计数率误差 。

　　10 . 3 海水中 106 Ru 的放射性活度浓度误差

　　海水中106 Ru 的放射性活度浓度误差按照公式(4)计算:

　　δ A = [(δnj /nj ) 2 + (δ ε /ε) 2 ] 1/2 . A …………………………( 4 )

　　式中:

　　δ A — 海水中106 Ru 的放射性活度浓度的误差 ;

　　δ ε — 样品探测效率的误差 ;

　　nj — 样品净计数率 , 单位为计数每秒 。

　　10 . 4 衰变校正系数

　　样品106 Ru放射性活度浓度校正到采样时的衰变校正系数按照公式(5)计算:

　　D = e—0 . 216×10—7 ×TD …………………………( 5 )

　　式中:

　　D — 样品106 Ru放射性活度浓度校正到采样时的衰变校正系数 ;

　　TD — 样品采样到测量的时间间隔 , 单位为秒(s) 。

　　10 . 5 分析方法的检出限

　　分析方法的检出限按照公式(6)计算:

　　LLD …………………………( 6 )

　　式中:

　　LLD— 分析方法的检出限 , 单位为毫贝可每升(mBq/L) 。

　　1 1 质量保证和质量控制

　　1 1 . 1 质量控制措施

　　质量控制措施包括:

　　— 仪器设备应每半年进行一次校准 , 应用标准源对仪器工作状态进行检验 ;

　　— 应定期使用标准源对仪器进行刻度 , 当发生试剂和材料变化 、仪器设备变化 、测量环境变化时 , 应重新刻度 ;

　　— 数据统计方法和数据处理应符合质量控制要求 , 原始记录及其他重要的数据资料应建档保存 。

　　1 1 . 2 精密度和准确度

　　活度为 1 Bq 时 , 在重复性条件下获得的两次独立测定结果的相对标准偏差不应超过 30% 。

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　　GB/T 42256—2022

　　1 1 . 3 方法的检出限

　　样品体积为 20 L, 用低本底高纯锗 Y 能谱仪(相对探测效率为 30%)测量 , 测量时间为 24 h , 本方法检出限为 12 mBq/L。

　　12 试验报告

　　试验报告应包括下列信息:

　　a) 本文件编号 ;

　　b) 样品 、实验室和分析日期等必要的信息 ;

　　c) 使用的仪器型号 ;

　　d) 分析结果及其表示 ;

　　e) 任何与本文件的偏离 ;

　　f) 试验过程中观察到的异常现象 ;

　　g) 分析 、审核等人员的签名 。

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　　GB/T 42256—2022

　　参 考 文 献

　　[1] GB/T 4960 . 1—2010 核科学技术术语 第 1 部分:核物理与核化学

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