![Page 1: Meranie rádioaktivity prírodného prostredia Metódy](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012604/61997b363ab55e69695cac52/html5/thumbnails/1.jpg)
1
Meranie rádioaktivity prírodného prostredia
Metódy – monitorovacie
1. monitor rádioaktívnych plynov a aerosolov
2. monitor rádioaktivity kvapalín
– jednorázové – laboratórne
– mobilné
Monitor – detektor rádioaktivity, ktorý umožňuje
trvale sledovať úroveň rádioaktivity
Jednorázové metódy:
1. odber a predbežné spracovanie vzoriek
2. chemická separácia, koncentrácia
3. meranie rádioaktivity
1. Odber a predbežné spracovanie vzoriek
závisí od fyzikálnych, chemických a jadrovo chemických vlastností sledovaného prvku
Vzduch - presávanie ( čerpadlá, vývevy )- absorpčný roztok, filter, povrchovo aktívna látka- meranie prietoku ( plynomer, rotameter, kapilárny prietokomer)
Voda - odber ručne do špecialnej vzorkovnice- kvapalinové čerpadlá
Pôda - povrchové vrstvy ručne do špeciálnej vzorkovnice- sondovacie tyče hĺbky 20 cm
Ľudský organizmus – krv, moč, výdych, výkaly
Potraviny – meranie rádioaktivity bez chemickej úpravy- spopolňovanie vzoriek
1
2
![Page 2: Meranie rádioaktivity prírodného prostredia Metódy](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012604/61997b363ab55e69695cac52/html5/thumbnails/2.jpg)
2
2. Separácia a koncentrácia- kryštalizácia, zrážanie, adsorpcia
- extrakcia a chromatografia
3. Meranie rádioaktivity
Spektrometria gama - scintilačný detektor
- polovodičový detektor
Spekrometria alfa
- impulzná ionizačná komora s mriežkou
- polovodičový kremíkový detektor s povrchovou
barierou
Detekcia žiarenia beta
- proporcionálny detektor
- kvapalinový scintilačný detektor
Prehľad analyzovaných vzoriek prírodnéhoprostredia
Vzduch – rádionuklidy rozptyľované vzduchom
Voda - rádionuklidy rozptyľované vodou
Pôda - 90Sr, 137Cs, 226Ra
Rastlinstvo – 131I, 89,90Sr, 137Cs, 226Ra, 140Ba
Mlieko - 131I, 89,90Sr, 137Cs, 226Ra, 140Ba
Mäso - 137Cs
Kosti - 89,90Sr, 226Ra
Štítna žľaza - 131I
Vodné organizmy - 89,90Sr, 137Cs, 226Ra, 141Ce, 144C
3
4
![Page 3: Meranie rádioaktivity prírodného prostredia Metódy](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012604/61997b363ab55e69695cac52/html5/thumbnails/3.jpg)
3
Rádioaktivita atmosféry
rádioaktívne plyny (3H, 14C, 85Kr, 222Rn)
aerosóly (štiepne produkty, premenové rady)
Rádioaktívne plyny v atmosfére
Trícium 3H - Emax = 18.6 keV , T1/2 = 12.26 r
Monitorovanie 3H
Prietoková ionizačná komorakontinuálne meranie HT a HTO vo vzduchu
5
6
![Page 4: Meranie rádioaktivity prírodného prostredia Metódy](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012604/61997b363ab55e69695cac52/html5/thumbnails/4.jpg)
4
Laboratórne meranie 3H
Odber HTO z atmosféry1. Zrážky
2. Atmosferická vlhkosť
adsorpcia HTO na molekulové sito
zachytávanie HTO pri nízkej teplote
( -80 °C - zmes acetón + suchý ľad )
Odber HT z atmosféry
katalytická oxidácia HT na HTO
- teplota 200 °C
- katalyzátor – paládium
- adsorpcia HTO na molekulové sito
7
8
![Page 5: Meranie rádioaktivity prírodného prostredia Metódy](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012604/61997b363ab55e69695cac52/html5/thumbnails/5.jpg)
5
Meranie 3H
1. Kvapalinový scintilačný spektrometer
objem kyvety - 20 ml:
10 ml scintilátora + 10 ml vzorkovej vody
- cyklus merania 2 - 10 dní
- minimálna merateľná aktivita - ~ 10 TU
Veľkoobjemový kvapalinový scintilačný spektrometer
objem kyvety - 200 ml
detekčný limit - ~ 0,01 Bq.l-1
2. Plynové proporcionálne detektory
Možnosti prípravy vzorky do proporcionálneho
detektora:
príprava vodíka redukciou vody
9
10
![Page 6: Meranie rádioaktivity prírodného prostredia Metódy](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012604/61997b363ab55e69695cac52/html5/thumbnails/6.jpg)
6
príprava uhľovodíkov (metán, etán) z tríciovanej vodyPríprava metánu CH3T s karbidom hlinitým
Reakcia vody s oxidom uhličitým
Rádiouhlík 14C - Emax = 156 keV, T1/2 = 5730 r
14C - má dôležitú úlohu v rádioaktívnom znečistení životného prostredia
- uhlík patrí k dôležitým biogénnym prvkom
uvoľňované do životného prostredia prevádzkou JE
Výskyt 14C v životnom prostredí:
atmosféra – forma CO2
hydrosféra – rôzne chemické formy
- hydrouhličitany(HCO3-)
- rozpustené CO2
biosféra – stavebná súčasť organickej hmoty
11
12
![Page 7: Meranie rádioaktivity prírodného prostredia Metódy](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012604/61997b363ab55e69695cac52/html5/thumbnails/7.jpg)
7
1. Odber 14C z atmosféry ( CO2 )a) adsorpcia na molekulové sito
b) absorpcia CO2 do roztoku NaOH
13
14
![Page 8: Meranie rádioaktivity prírodného prostredia Metódy](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012604/61997b363ab55e69695cac52/html5/thumbnails/8.jpg)
8
2. Odber 14C z hydrosférya) chemické zrážanie
b) absorpcia uvoľneného CO2
c) viazanie na ionomeniče
Chemické zrážanie:
Do vody sa postupne pridá
- hydratovaný síran železnatý FeSO4 . 7H2O , 9 g / 100 l
vody
- vodný roztok chloridu bárnatého BaCl2 .2H2O ,800 ml /
100 l vody
- 1 % vodný roztok Lovosy( koagulačné činidlo ), 40 ml /
100 l vody
- nasýtený vodný roztok NaOH, 80 ml / 100 l vody
- 30 min - usadzovanie BaCO3
- BaCO3 - filtrácia a sušenie
15
16
![Page 9: Meranie rádioaktivity prírodného prostredia Metódy](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012604/61997b363ab55e69695cac52/html5/thumbnails/9.jpg)
9
3. Spracovanie vzoriek z biosféry
a) sušenie vzoriek - odstránenie vody
b) chemická úprava vzoriek - odstránenie sprievodných látok
(živice, organ. kyseliny, alkaloidy, tuky a vosky)
Používajú sa rôzne metódy extrakcie:
varenie vzorky pri teplote 80 °C
- 24 hod. v 4 % roztoku HCl
- 24 hod. v 4 % roztoku NaOH
- 12 hod. v 4 % roztoku HCl
- premytie vzorky destilovanou vodou a sušenie
c) spaľovanie vzoriek – vznik CO2
P1 - teplota 1000 °C – spaľovanie vzorky
P2 - teplota 250°C ( strieborná vata) – zachytávanie oxidov síry
P3 - teplota 450 °C ( kovová meď ) – zachytávanie kyslíka
Meranie 14C
1. Kvapalinové scintilačné detektory
2. Proporcionálne detektory
3. Urýchľovačová hmotnostná spektrometria
17
18
![Page 10: Meranie rádioaktivity prírodného prostredia Metódy](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012604/61997b363ab55e69695cac52/html5/thumbnails/10.jpg)
10
1. Kvapalinové scintilačné detektory
a) priame namiešanie uhličitanu do scintilačného roztoku
b) absorpcia 14CO2 do kvapalného scintilátora
výhoda metódy - malý objem laboratórnych prác
nevýhoda - väčšia štandardná neistota
c) príprava benzénu C6H6 zo vzorkového uhlíka
2. Proporcionálne detektory
Príprava plynových náplní pre proporcionálne detektory:
a) oxid uhličitý CO2
b) metán CH4
3. Urýchľovačová hmotnostná spektrometria
19
20
![Page 11: Meranie rádioaktivity prírodného prostredia Metódy](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012604/61997b363ab55e69695cac52/html5/thumbnails/11.jpg)
11
Rádioaktívne vzácne plyny v atmosfére
Kryptón 85Kr T1/2 = 10,76 r
Xenón 133Xe T1/2 = 5,27 d
Odber vzoriek vzduchu1) adsorpcia vzduchu na aktívnom uhlí alebo
molekulovom site pri teplote - 196 °C (kvapalný dusík)
2) skvapalňovanie vzduchu pri teplote -196 °C
3) vysokotlakový prenosný kompresor
Separácia Kr a Xe zo vzduchu1) adsorpcia a desorpcia na aktívnom uhlí alebo
molekulových sitách
2) plynová chromatografia
3) využitie chemických reakcií
Metódy merania 85Kr a 133Xe1) Polovodičový Ge(Li) detektor: E
γ= 514 keV (0,43 %)
2) Kvapalinový scintilačný detektor – využíva rozpustnosť
Kr v toluéne, účinnosť detekcie je okolo 92 %
3) Maloobjemové proporcionálne detektory
21
22
![Page 12: Meranie rádioaktivity prírodného prostredia Metódy](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012604/61997b363ab55e69695cac52/html5/thumbnails/12.jpg)
12
Gama spektrometrické stanovenie rádionuklidov vo
vzorkách (pôda, popolček)
40K, T1/2 = 1,27.109 rokov, Eγ= 1,461 MeV
238U, T1/2 = 4,5.109 rokov
- 16 dcérskych produktov , konečný člen 206Pb232Th, T1/2 = 1,39.1010 rokov
- 10 dcérskych produktov, konečný člen 208Pb137Cs, T1/2 = 30 rokov
- antropogénny rádionuklid, Eγ = 0,662 MeV
Najvhodnejšie čiary:
Rádium - 214Pb a 214Bi,
Tórium - 208Tl
Polovodičový a scintilačný spektrometer - 609 keV (214Bi),
1,76 Mev (214Bi), 583 keV (208Tl), 2,61 MeV (208Tl)
Stanovenie rádia v hydrologických vzorkách
Kvapalinový scintilačný spektrometer
- najjednoduchšia a pritom veľmi citlivá metóda
na stanovenie rádia vo vzorkách
1) Priame meranie aktivity
- primiešanie vzorky vody do kvapalného scintilátora
2) Rádiochemická separácia rádia
- síran rádnato – bárnatý (Ra-Ba)SO4
- výťažok sa primieša do toluénového scintilátora
23
24
![Page 13: Meranie rádioaktivity prírodného prostredia Metódy](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012604/61997b363ab55e69695cac52/html5/thumbnails/13.jpg)
13
Meranie 14C na KJFB
25
26
![Page 14: Meranie rádioaktivity prírodného prostredia Metódy](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012604/61997b363ab55e69695cac52/html5/thumbnails/14.jpg)
14
Stanovenie trícia
27
28
![Page 15: Meranie rádioaktivity prírodného prostredia Metódy](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012604/61997b363ab55e69695cac52/html5/thumbnails/15.jpg)
15
29
30
![Page 16: Meranie rádioaktivity prírodného prostredia Metódy](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012604/61997b363ab55e69695cac52/html5/thumbnails/16.jpg)
16
Gamaspektrometrické
merania
- Odber vzoriek
- Sušenie
- Hermetizácia
- Meranie
31
32
![Page 17: Meranie rádioaktivity prírodného prostredia Metódy](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012604/61997b363ab55e69695cac52/html5/thumbnails/17.jpg)
17
33
34
![Page 18: Meranie rádioaktivity prírodného prostredia Metódy](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012604/61997b363ab55e69695cac52/html5/thumbnails/18.jpg)
18
Spektrum
35