Естественная и техногенная радиоактивность ос. Радиохимические методы исследования радионуклидного состава презентация

ИЗОТОПНЫХ МЕТОДОВ АНАЛИЗА
t: (495)–959–34–33; e: lab@u238.ru


Естественная и техногенная радиоактивность ОС. Радиохимические методы исследования
радионуклидного состава.
Радиационный контроль воды: нормативные и методические аспекты

и изотопов

Изучение распределения и содержаний радиоактивных элементов и изотопов в объектах окружающей среды играет важную роль при решении задач:

прогнозирования и поисков месторождений полезных ископаемых,
определения источников рудного вещества, возраста и стадийности оруденения,
установления проявленности процессов изменения горных пород и руд,
промышленных характеристик руд,
контроля технологических процессов,
радиационного контроля минерального сырья, объектов окружающей среды,
радиационного мониторинга и многих других.

Основные типы р/а превращений: β- (46 %);
электронный захват (25 %); β+ (11 %);
α (10 %); спонтанное деление ядер (8 %)

Все типы естественных ядерных превращений подчиняются одному статистическому закону – закону радиоактивного распада, основным параметром которого является постоянная распада (λ) или период полураспада (Т1/2). Среди других важных характеристик радиоактивного распада надо отметить тип и энергию испускаемых ядром частиц (излучения), выход излучения с данной энергией на распад и др.

радиоактивными, также радиоактивны изотопы Tl (Z = 81), 82Pb (Z = 82), 83Bi (Z = 83)

В средней части таблицы Д. И. Менделеева радиоактивные превращения испытывают:
40К (Z = 19; К-захват, β-);
87Rb (Z = 37; β-);
115In (Z = 49; β-);
144Sn (50; 2β-);
138La (Z = 57; К-захват, β-);
150Nd (Z = 60; β-);
147Sm (Z = 62; α);
176Lu (Z = 71; К-захват, β-);
187Re (Z = 75; β-)
и другие изотопы, менее распространенные

Активности 209Bi, 180W, 130Te, 96Zr, 48Ca в земной коре пренебрежимо малы

Все изотопы, встречающиеся в природе, могут быть разделены на первичные (сохранившиеся от момента образования Земли) и вторичные, которые являются дочерними по отношению к первичным

В настоящее время в ОС сохранились и могут быть обнаружены современными методами первичные изотопы с T1/2 > 1,5.108 лет

40К19 + е- → 40Ar18 + ѵ (≈ 11 %);
40К19 → 40Ca20 + β- + ѵ’ (≈ 89 %)

40К ≈ 0,012 % в природном калии
1 г К → 27,65 β-/c
1 г К2SO4 → 12,4 Бк

другими. По некоторым оценкам, за счет радиоактивного распада ежегодно обновляется около 10 млн. тонн вещества земной коры

Принято разделять радиоактивные элементы по их происхождению:

1. природные (естественные) – изначально присутствующие в окружающей среде
и не связанные с деятельностью человека;

2. техногенные (антропогенные) – радиоактивные элементы, возникшие в результате деятельности человека

235U ← 236Np ← 237Pu ← 238Am ← 239Cm ← 240Bk ← …

В природе: 14N7 + no → 1H1 + 14C6;
14N7 + no → 3H1 + 12C6

В природе: 239Pu / 238U ≈ 7,5.10-12
(в результате нейтронного захвата)

Фон радиоактивный – природный (естественный) и техногенно-измененный

значение имеют:

период полураспада изотопа,
тип и энергия излучения,
способ поступления в организм,
период полувыведения,
наличие последующей цепочки радиоактивных превращений с образованием дочерних продуктов

0,0055 % от 238U

Ряд распада 232Th

минеральному составу.

Выделяют магматогенные (кислые, средние, основные, ультраосновные),
метаморфические, осадочные горные породы.

Радиоактивные элементы могут находиться в горных породах, рудах и почвах в различных формах: концентрированной и рассеянной.

Локализация РН может быть связана с отдельными минералами породы (циркон, апатит, монацит и др.), а также с собственными минералами урана и тория.

Кроме того, концентрирование РН может происходить в микротрещинах, на глинистых минералах, оксидах и гидроксидах железа и марганца в процессе сорбции.

Природные радионуклиды в горных породах

Настуран

Торианит

Отенит

шлифа, справа – радиография)

2005

ppm = г/т → 12,4 Бк

Активности урана, тория и калия (40) в различных типах горных пород

с повышенным содержанием природных радионуклидов”

ГОСТ 30108-94 “Материалы и изделия строительные. Определение удельной эффективной активности ЕРН”

НРБ-99/2009, пункт 5.3.4. – строительные материалы, минеральное сырье и материалы, продукции на их основе;
п. 5.3.6. – минеральные удобрения

ОСПОРБ 99/2010, п. 5.1.13. – 5.1.17.

данным А.А. Моисеева, В.И. Иванова

Основные типы почв определяются:
климатическими и ландшафтными зонами, типом подстилающих горных пород

Почвы, как правило, содержат большое количество органического вещества

Наблюдаются региональные и локальные вариации ПРН в почвах

Для почв нет нормирования по содержанию ЕРН

нормирования возникает на территориях с естественно- и техногенно-измененным фоном:
в пределах участков рудных залежей в связи с развитием ореолов рассеяния ПРН в почвах;
в зоне деятельности предприятий по добыче и переработке минерального сырья (урановые, редкометалльные и др. руды, нефть и газ, уголь и др.) в связи с техногенным рассеянием вследствие производственных процессов;
на сельскохозяйственных территориях вследствие использования минеральных удобрений;
на территориях, загрязненных вследствие испытания и применения ядерного оружия, а также обедненного урана

В Канаде содержания урана в почвах достигают 6000 Бк/кг (урановое месторождение Bancroft, Онтарио)
В США в 2002 г. потребление удобрений составило 1.238.170 тонн и привело к поступлению в окружающую среду 120 Ки за счет ДПР урана. По данным Taylor (2007) активность 238U в почвах за 40 лет использования удобрений выросла на 16 Бк/кг

Изотопный состав природного и обедненного урана, по M.A. Kobeissi

(фон);
100 – 100000 Бк/кг (загрязненные территории)

По Sr-90:
5 – 20 Бк/кг (фон);
100 – 100000 Бк/кг (загрязненные территории)

По Pu-239+240:
0,5 – 1,0 (до 2,5) Бк/кг (фон);
n.1000 Бк/кг (загрязненные территории)

На территории СИП (Казахстан) локальное радиоактивное загрязнение почвенного покрова
вблизи скважин подземных взрывов с внештатными ситуациями достигает (2011 г.):
241Am – 3.105 Бк/кг;
239+240Pu – 2.106 Бк/кг;
137Cs – 2.106 Бк/кг;
90Sr – 2.105 Бк/кг

На площадке “Опытное поле” (25 наземных взрывов) активности РН в почвах достигают:
241Am – n.105 Бк/кг;
239+240Pu – n.107 Бк/кг;
137Cs – n.105 Бк/кг;
90Sr – n.106 Бк/кг

КП “Заборье”;
5- КП “Увелье-Яловка-Кожаны”;
6- КП “Святск”;
7- КП “Гулёвка”;
8- КП “Вяльки”

< 1 Ки/км2

1 - 5 Ки/км2

5 - 15 Ки/км2

15 - 40 Ки/км2

> 40 Ки/км2

радиоактивные частицы.

В левом нижнем углу – значения УА 137Cs
в интервале глубины

10 – 15 % РЧ идентифицированы как топливные, содержат ТУЭ

вклада ОПД и ТУЭ в среднегодовую эффективную дозу внутреннего
и внешнего облучения населения

Соотношения 238Pu/239+240Pu: в глобальных выпадениях (фон): 0,02 – 0,04; в чернобыльских: 0,35 – 0,40

марта 1999 г.:
“В почвах городских и сельских поселений и сельскохозяйственных угодий… уровень радиационного фона не должен превышать предельно допустимые концентрации (уровни), установленные СП”.

Временные критерии по принятию решений при обращении с почвами, твердыми строительными, промышленными и другими отходами, содержащими гамма-излучающие радионуклиды. Утверждены Гл. сан. врачом РФ Е.Н. Беляевым, 1992 г.
Приведены меры вмешательства при определенных значениях МЭД.

Приказ № 150 от 04 мая 2010 г. “Об утверждении Порядка государственного учета показателей состояния плодородия земель сельскохозяйственного назначения”.

Определению подлежат: Cs-137 и Sr-90 (Бк/кг) и плотность загрязнения (Ки/м2), МЭД (мкР/ч).

радиоактивное загрязнение объектов окружающей среды на наблюдаемых территориях

Параметры:
- мощность дозы гамма-излучения в жилых и общественных зданиях;
- содержание радиоактивных веществ в атмосферном воздухе, включая среднегодовые значения ЭРОА изотопов радона, и радиоактивных выпадений из атмосферы на территории населенных пунктов;
- плотность радиоактивного загрязнения почв и содержание РН в почве населенных пунктов и ареалов;
- среднегодовые ЭРОА изотопов радона в воздухе жилых и рабочих помещений;
- суммарная альфа- и бета-активность, содержание природных и техногенных РН в воде открытых водоемов и питьевой воде;
- содержание цезия и стронция в продовольственном сырье и пищевых продуктах.

П.7.1. Для почв устанавливают активности 137Cs и 90Sr, и “…при необходимости, других РН…”
Обеспечение радиационной безопасности землепользования / НИИРГ. – М., 2005 г. Методика оценки земель с повышенным уровнем МЭД, подвергшихся радиоактивному загрязнению, находящихся рядом с объектами ЯТЦ и др. Приведен перечень контролируемых РН в почвах, методика расчета эффективных доз, связанных с вдыханием пыли, потреблением продуктов и др.

урановое;
- энергетика;
- промышленное производство;
- производство, испытание и применение ядерного оружия; обедненного урана;
- производство и использование минеральных удобрений и др.

Виды отходов, образующихся при добыче
и переработке урана:

Жидкие радиоактивные отходы (ЖРО): дренажные и подотвальные воды, фильтрационные потери и водная фаза хвостохранилищ, аварийные протечки пульповодов, стоки спецпрачечных

Газопылевые и аэрозольные отходы (ГРО): поток радона, пылевые частицы различной дисперсности

Твердые радиоактивные отходы (ТРО): отвалы вмещающих пород и забалансовых руд горной добычи, потери руд при их транспортировании на фабрику радиометрического обогащения, отходы фабрики радиометрического обогащения, хвосты ГМЗ и др.

При производстве на каждую тонну U образуется около 500 тонн отходов (при содержании U в руде 0,2 %).
Мировое производство урана в 1990 - 1997 гг. составляло (30 - 50) тыс. т/год и сопровождалось образованием 20 млн. т/год отходов” (Крышев и др., 2000).

Урановый топливный цикл

скважины ВР (Челябинск, 2012):
234Th - 527 Бк/л; 230Th – 1190 Бк/л; 238U – 43 Бк/л; 234U – 53 Бк/л; 232Th – 13 Бк/л.

Содержания ЕРН в пробах технологических отходов (г. Электросталь, 2012):
40К – 50 - 9370 Бк/кг; 226Ra – 10 - 78 Бк/кг; 224Ra – 142 - 5990 Бк/кг; 238U (по 234Th) – 1970 - 1034000 Бк/кг.

Содержания ЕРН в пробах углей, золы и шлака месторождения Лучегорское (по Гордиенко и др., 2011):
40К – уголь - 47 Бк/кг; зола - 334 Бк/кг; шлак - 299 Бк/кг;
226Ra – уголь - 21 Бк/кг; зола - 89 Бк/кг; шлак - 90 Бк/кг;
232Th – уголь - 10 Бк/кг; зола - 70 Бк/кг; шлак - 54 Бк/кг.

Концентрации 238U в водных объектах пос. Табошар (по Мирсаидову И.У., 2007):
бывший карьер: 583 – 744 Бк/л;
дренажи старых шахт: 459 – 496 Бк/л;
река Уткен-Суу: 9,1 Бк/л;
ручей Старый Табошар: 23,1 Бк/л.

Концентрации 238U в водах из скважин в пределах уранового месторождения (Prairie Flats, Канада): до 49 Бк/л, на глубине 1,5 м – до 9 Бк/л.
Концентрации 238U в шахтных водах уранового месторождения (Португалия; Neves and Matias, 2008): 74 Бк/л; в загрязненных скважинах – 25 Бк/л при фоне 0,48 Бк/л.

2000

Руды

Шлак

Удобрения, моющие средства,
пищевые добавки

Мировая добыча фосфор-содержащих руд
по данным A. Reichelta, J. Gerlerb, 2008

– распределение РН в донных отложениях;

Б – распределение РН в керне горной породы (порфирит);

В – фото образца порфирита (1) и распределение активности до выщелачивания (2), после 12-го опыта выщелачивания (3), после 42-го опыта выщелачивания (4)

После 30 - 60 опытов выщелачивания природной артезианской водой из образцов керна выщелачивается до 90 % 90Sr

При техногенных авариях в ОС поступают изотопы Pu, Am, Cm, Cs, Sr, Ru и др.

изменений в отдельные санитарные правила, устанавливающие требования в области радиационной безопасности.

Изменения внесены в: СП 2.6.1.2612-10 “Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ- 99/2010)”; СП 2.6.6.1168-02 “Санитарные правила обращения с радиоактивными отходами (СПОРО-2002)”. Изменения касаются определения понятия материалов и изделий, являющихся и не являющихся радиоактивными отходами и правил обращения с этими материалами и изделиями. Определены особенности лицензирования предприятий, работающих с ИИИ.

Содержание ПРН и ТРН в пробах пластовых вод на объектах ООО “ЛУКОЙЛ-ПЕРМНЕФТЬ”

В частности, при невозможности определения индивидуальных активностей ТРН в отходах их причисляют к РАО, если УА альфа-излучающих ТРН в твердых отходах составляет 1 Бк/г, а в жидких отходах 0,05 Бк/г; для бета-излучающих РН соответствующие УА составляют 100 и 0,5 Бк/г.

Отходы, с повышенным содержанием ПРН, причисляются к РАО, если выполняется условие:
А(Ra) + 1,3A(Th) + 0,09A(K) > 10 Бк/г (твердые отходы); А(U) + 2,14A(Th) > 0,13 Бк/г (жидкие отходы),
А(U), A(Ra), A(Th), A(K) – УА соответственно 238U, 226Ra, 232Th, 40K (Бк/г)

137Cs, 60Co и др. выполняется радиометрическими и спектрорадиометрическими методами (с предварительной радиохимической подготовкой проб или и без нее).

Методы основаны на регистрации и анализе спектра излучения (α, β, γ), образующегося при естественном радиоактивном распаде этих изотопов или, в ряде случаев, их радиоактивных ДПР, с использованием радиометрической и спектрометрической аппаратуры (на основе полупроводниковых, сцинтилляционных и жидкостно-сцинтилляционных, газоразрядных и др. детекторов)

Результаты определения отношения 234U/238U в контрольной пробе
разными изотопными методами при международных МСИ в 2006 г.

Изотопный состав U и Th, другие радиоэлементы с малыми периодами полураспада и массовым содержанием определяются радиоизотопными методами, среди которых наиболее широко используются высокочувствительные спектрорадиометрический и масс-спектрометрический методы

методы (лабораторный гамма-спектрометрический анализ проб горных пород, руд, почв, спектрометрические или радиометрические съемки “in situ” и др.);

инструментальные методы с предварительной пробоподготовкой (с высокотемпературной минерализацией проб, растиркой, концентрированием и др., например, LSC, MS, радиометрические и спектрометрические исследования с предварительным концентрированием);

радиохимические методы

Сущность РХ: переведение твердой пробы в раствор (или концентрирование из жидкой пробы), полный сброс неактивной матрицы, селективное выделение анализируемых изотопов, сброс мешающих излучателей, приготовление счетного образца для измерений

РХ-методы используются в случае, когда необходима точная количественная характеристика того или иного радионуклида или изотопа в пробе, если это невозможно инструментальными методами, например, когда у РН и изотопов отсутствуют четко выраженные γ-линии

высокий коэффициент концентрирования определяемого радиоэлемента;
высокую чувствительность методов (в рядовых исследованиях до n.10-3 Бк/образец);
прямое определение радиоэлемента (изотопа);
высокую информативность (определение отношений между изотопами)

Качество радиоизотопных измерений (высокая точность) в группе методов с радиохимической подготовкой обеспечивается применением внутренних стандартов – изотопных индикаторов (232U, 242,236Pu, 243Am, 234Th и др.), по которым осуществляется как учет потерь на всех стадиях радиохимической подготовки, так и расчет активностей анализируемых радиоэлементов.

Спектрограмма счетного образца с выделенными изотопами урана, включая трассер – 232U.
Аппаратура: OrtecOctete/Ocpl-U0600-PPS230 с программным обеспечением “Alpha Vision”

качеству счетных образцов (для альфа-спектрометрии);
относительно высокую стоимость анализа при использовании дорогостоящих реактивов и материалов

В настоящее время активно развиваются MS-методы, особенно ICP-MS, а также методы с использованием жидкостной сцинтилляции (LSC).

Совершенствуется система пробоподготовки (например, микроволновые системы разложения проб), новые технологии концентрирования и селективного выделения анализируемых компонентов (ЖЭ, ЭХ).

Микроволновая система MARS6 компании CEM Corp. (США)

Активности 210Pb в пробах донных осадков, полученные с использованием ГСМ, LSC, черенковского счетчика
F. Mosquedaa и др., 2008

и Pu
D. Solatie, Финляндия, 2002

В настоящее время методы ICP-MS и LA-ICP-MS являются высокопроизводительными аналитическими методами для определения долгоживущих радионуклидов с высоким уровнем точности и надежности.
По сравнению с радиохимическими методами ICP-MS и LA-ICP-MS отличаются высокой избирательностью при высокой производительности, причем пробоподготовка зачастую проще или вовсе может исключаться, как, например, в методе LA-ICP-MS

Наиболее низкие ПО в методе ICP-SF-MS (sector field ICP-MS) – менее 0,04 пг/л – были получены при определении 239Pu, 241Am, 237Np без химической концентрации

руководств (МИ, МУ, МР) по определению РН в различных объектах ОС:

суммарных альфа- и бета-активностей РН в водах (питьевых, технологических, сточных, пластовых нефтяных месторождений и др.);

активностей ПРН 238U, 234U, 235U, 232Th, 230Th, 228Th, 226Ra, 228Ra, 224Ra, 210Po, 210Pb и др. в различных типах вод, в почвах, горных породах, донных отложениях, отходах строительных материалов, растительных пробах, воздухе рабочих помещений и в других объектах окружающей среды;

активностей ТРН 238Pu, 239+240Pu, 241Pu, 241Am, 243+244Cm, 90Sr, 137Cs, 106Ru, 60Co и других в объектах ОС и др.

Общие отличительные особенности МИ ФГУП “ВИМС”

Использование недефицитных реактивов и материалов, их минимальный расход, сокращение числа рабочих операций, адаптация к отечественной и импортной аппаратуре.

Избирательное выделение радионуклидов с исключением мешающих излучателей, что позволяет использовать как классические альфа-спектрометры, так и сцинтилляционные (CsI) или радиометры с функциями альфа-спектрометра (УМФ-2000 SPDec).

Использование изотопных индикаторов (232U, 242Pu, 236Pu, 243Am, 234Th, Sr, Y, Ba) для точного учета потерь при радиохимической подготовке проб (или жесткая стабилизация радиохимического выхода).

Наличие в МВИ общих стадий в подготовке проб и счетных образцов, единые подходы к расчету результатов и неопределенности измерений.

Методики аттестованы согласно современным требованиям, 23 МИ внесены в Реестр РОССТАНДАРТА

Am, Sr, Cs в твердых и жидких объектах ОС
разработчик – ФГУП “ВИМС”

природных (пресных и минерализованных), сточных и технологических вод альфа-спектрометрическим методом с радиохимической подготовкой и спонтанным бестоковым осаждением. Номер в Реестре РОССТАНДАРТА: ФР.1.40.2013.15400.

В 2006 – 2014 гг. разработаны и утверждены:

МИ изотопов радия в природных водах радиометрическим методом;
МР по определению суммарных активностей РН в водах с высокой минерализацией;
МИ с выделением урана из природных вод с карбонатным переосаждением урана и бестоковым осаждением на металлические диски стандартной геометрии;
МИ по определению поверхностного загрязнения альфа-излучающими РН и др.

Готовится к внесению в Реестр МИ активности 90Sr в природных водах

Спонтанное осаждение урана на металлическую подложку

ценных природных ресурсов, качество которого во многом определяет качество жизни человека.

В связи с этим к водам питьевого и хозяйственного назначения предъявляются специальные требования, нацеленные на обеспечение приемлемого уровня безопасности. Одним из контролируемых параметров является радиоактивность используемых вод, обусловленная присутствием природных и антропогенных радионуклидов (РН)

Добыча и использование подземных вод в РФ

97 % (31 млн. м3/сутки) – пресные подземные воды, из них:

64 % – расходуются на хозяйственно-питьевое водоснабжение;
18 % – на технические нужды;
15 % – сбрасываются без использования;
< 1 % – приходится на минеральные лечебные, промышленные и теплоэнергетические воды

Минеральные подземные воды разделяют на минеральные лечебные
и столовые (М < 1 г/л, не содержат техногенной компоненты)

Минеральные лечебные воды:
А. питьевые лечебные (М = 10 – 15 г/л);
Б. питьевые лечебно-столовые (М = 1 – 10 г/л; или содержащие специфические компоненты при М < 1 г/л);
В. бальнеологические (М > 15 г/л)

по Р. И. Плотниковой, 2010

трещинные воды кристаллического фундамента) выделяют также высокоминерализованные (морские и океанические, глубинные рассолы и пластовые воды нефтяных месторождений)

По данным Научного комитета ООН по воздействию атомного излучения внутреннее облучение населения
за счет потребления пищи и воды в среднем составляет 8 % от суммарной среднемировой годовой эффективной дозы, обусловленной природными источниками (2,4 мЗв/год). Диапазон вариаций эффективной дозы за счет продуктов питания и питьевой воды достаточно широк (до 30 % от ССГЭД)

Радиоактивное облучение за счет питьевой воды является результатом:

естественного присутствия в водных источниках ПРН из рядов урана и тория;

концентрирования ПРН в источниках за счет технологических процессов, использующих природные радиоактивные материалы (горная добыча и переработка, производство фосфатных удобрений и др.);

присутствия ТРН, которые могут поступать в источники питьевого водоснабжения в случае аварийных ситуаций на предприятиях ядерно-топливного цикла (ЯТЦ), неправильного медицинского или производственного использования и хранения радиоактивных материалов, испытаниях и применении ядерного оружия, обедненного урана и др.

счет потребления питьевой воды (Benedik L., Jeran Z. Slovenia)

Доля подземных вод в хозяйственно-питьевом водоснабжении
городов Российской Федерации

физико-химические условия;

состав водовмещающих пород;

принадлежность к определенной климатической и ландшафтной зоне;

степень взаимосвязи водоносных горизонтов;

тектонический режим;

режим водообмена;

атмосферные осадки;

уровень антропогенного воздействия

Среди природных радионуклидов, встречающихся в водах в значимых количествах, следует выделить: 238U, 234U, 226Ra, 228Ra, 224Ra, 222Rn, 40K, 210Po, 210Pb;
гораздо меньше в водах изотопов тория – 228Th, 230Th, 232Th

Техногенные радионуклиды распространены незначительно, преимущественно в поверхностных водах, в основном это 90Sr и 137Cs, а также изотопы Pu и Am

Понятие “фон” радиоактивности природных вод практически отсутствует, так как
размах природных вариаций активности РН в водах чрезвычайно велик (много порядков).
Кроме того, отсутствует радиоактивное равновесие между членами радиоактивных рядов.
Диапазон минерализации и состава солей природных вод чрезвычайно широк.

Таким образом, природные воды являются особо сложным объектом для исследований

европейской части РФ
по литературным материалам и данным ФГУП “ВИМС”

ФГУП “ВИМС”

Для всех типов вод характерно отсутствие равновесия между элементами и изотопами в природных радиоактивных рядах, связанное с физическими и химическими процессами и явлениями в жидкой и твердой фазах, а также на границе вода – горная порода

Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ). Разработаны нормативы по питьевым водам:“Guidelines for Drinking-Water Quality”.
Для массовых исследований рекомендовано проводить “скрининг” – определение суммарных активностей альфа- и бета-излучающих РН без их идентификации и сопоставление этих активностей с принятыми контрольными уровнями. В 1993 г. эти уровни были установлены как 0,1 и 1 Бк/л соответственно для альфа- и бета-активности. В перечень РН не включались 40K, 3Н, Rn и его ДПР. В 2005 г. контрольный уровень альфа-активности повысили до 0,5 Бк/л. При этом из полученного значения суммарной бета-активности вычитается измеренная активность 40К.

Контрольные уровни установлены как 0,5 Бк/л в предположении, “наихудшего сценария”, когда основные дозообразующие излучатели – 226Ra и 228Ra

Схема мониторинга источников питьевого водоснабжения Австралии

время максимальные уровни загрязнения (Maximum Contaminant Levels – MCLs) приняты на федеральном уровне. Разработку и применение этих стандартов осуществляет Агентство по защите окружающей среды США (USEPA), Американская геологическая служба (USGS) и местные власти.

Администрация штатов может изменять нормативы, руководствуясь данными собственных исследований и с учетом геологических, гидрогеологических и других особенностей региона.

В отличие от европейской системы скрининг чаще всего подразумевает определение как суммарных активностей, так и концентрации урана, 226Ra, 228Ra, 222Rn

странах устанавливаются оценочные (скрининговые) уровни суммарных альфа- и бета-активностей.

Как правило, вклад 40K вычитается из результата измерений суммарной бета-активности до сопоставления с оценочным (скрининговым) уровнем.

Присутствие 222Rn обычно не учитывается (в обследованных ранее источниках) или устанавливается отдельно. Например в Европе, если активность радона составляет менее 100 Бк/л, то в дальнейшем мониторинг по радону не производят.

При превышении оценочных (скрининговых) уровней производится определение наиболее распространенных РН.

Отдельной задачей является предварительная обработка пробы воды, ее консервация и хранение, что, как правило, регламентируется каждой из рекомендуемых методик (методики, как и средства измерения обычно рекомендуются нормативными документами).
Например в США (а также в других странах) обычно фильтруют воду до ее подкисления. Хранят пробу не более 48 часов (иногда 72 ч).

для РН в водах и основные принципы радиационного контроля воды.

МУ 2.6.1.1981-05. – М., 2005; МУ 2.6.1.2719-10. Установлена схема радиационного контроля воды (2 уровня контроля), предписаны основные защитные мероприятия.

МУ № 2000/34. Классификация минеральных вод и лечебных грязей для целей их сертификации. Минздрав России. – М., 2000 г. Установлены требования к качеству минеральных вод, в том числе по показателям радиоактивности. Так, активности РН, с учетом объема на курс лечения, не должны превышать: 226Ra – 54 Бк/дм3; 238U – 8,8 Бк/дм3; 137Cs – 8,0 Бк/дм3; 90Sr – 8,0 Бк/дм3; суммарная альфа-активность – 0,1 Бк/дм3; суммарная бета-активность – 1,0 Бк/дм3, концентрация 40К не регламентируется.

СП 2.1.5.1059-01. Гигиенические требования к охране подземных вод от загрязнения. Регламентируется организация производственного контроля при эксплуатации подземных источников водоснабжения и др.

СанПиН 2.1.5.980-00. Гигиенические требования к охране поверхностных вод.
Установлены радиологические нормативы для поверхностных вод питьевого, хозяйственно-бытового и рекреационного назначения.

РК, предполагающий определение активностей РН из приоритетной группы и сопоставление их с уровнями вмешательства.
К приоритетной группе относят 226Ra, 234U, 238U, 210Po, 228Ra, 210Pb

В РФ с учетом распространенности, радиотоксичности и физических свойств радионуклидов предложена двухуровневая структура системы РК воды. Система закреплена документами МУ 2.6.1.1981-05 и МУ 2.6.1.2719-10

На первом уровне РК измеряются контрольные показатели (суммарные альфа- и бета-активности), вычисляются абсолютные неопределенности результатов измерений и производится предварительная оценка качества воды по показателям радиационной безопасности. Измеряют активность 222Rn (обязательно только для подземных источников)

Уровень 1

Уровень 2

Активности ненормируемого биотропного 40K, а также 90Sr и 137Cs должны быть установлены, если измеренная бета-активность пробы превышает 1 Бк/кг.
Изотопы Th контролируются при его высоких содержаниях в водовмещающих породах, вблизи участков отработки месторождений урана методом ПВ, складирования (захоронения) отходов производства редких и цветных металлов.
Высокотоксичные 90Sr, 137Cs, 239,240,238Pu и 241Am должны контролироваться в районах техногенного радиоактивного загрязнения и вблизи предприятий ЯТЦ. В особых случаях требуется определять 3Н, 14С, газообразные и летучие РН (например, 131I).

счет воды 0,1мЗв/год

При суммарной альфа-активности менее 0,20 Бк/кг эффективная доза внутреннего облучения за счет РН, присутствующих в воде, для исследованных проб не превышает 0,1мЗв/год. Повышение этого контрольного параметра до 0,5 Бк/кг может привести к пропуску значительного числа потенциально опасных водоисточников.

0,04 – 0,25 Бк/л (ФГУП “ВИМС”)
и 0,05 – 0,40 Бк/л (другие данные);

бета-активность – 0,20 – 1,0 Бк/л
и 0,5 – 2,0 Бк/л соответственно.

Без учета 222Rn, его короткоживущих ДПР, 3H и 14C, основной вклад в суммарную альфа-активность вносят изотопы 238U, 234U, 226Ra, 224Ra и 210Po, а суммарная бета-активность
на 50 – 90 % обусловлена 40K

≈ 5,2 МэВ

При составе проб, отличном от состава используемого стандарта, измеренная альфа-активность может быть как занижена, так и завышена.
Занижение результата происходит в случае, если в пробе присутствуют РН с энергиями излучения, меньшими энергии излучения стандарта.
Завышение результата – в случае, когда в пробе присутствуют РН с энергиями излучения, превышающими энергию излучения стандарта

подготовки проб и расчета результатов;

степень соответствия калибровочного стандарта и препарата пробы (химический и радионуклидный состав);

интервал времени от отбора пробы до приготовления счетного образца и между приготовлением образца и его измерением;

наличие идентичности геометрии измерений;

опыт аналитика;

тип детектора;

модель аппроксимирующей градуировочной кривой и др.

Основные методы определения суммарных активностей питьевых вод

и счетного образца статистическая ошибка выражается как:

Из формулы понятно, что для уменьшения ошибки наилучшие результаты дает увеличение скорости счета от образца (а не снижение фона и увеличение времени измерения)

жидкостная сцинтилляция (с 2-фазным коктейлем, когда Rn экстрагируется из воды в несмешивающийся сцинтилляционный коктейль, или при смешивании водной пробы с коктейлем – гомогенным гелем);
другие виды жидкостной сцинтилляции;
с использованием коллекторов на основе активированного угля, ионизационных камер, гамма-спектрометров (по дочерним продуктам) и др.

226Rа:

классическим методом подготовки является соосаждение Ra с сульфатом бария;
используются также жидкостная сцинтилляция (по 214Po – ДПР 222Rn, после выдержки 3 – 4 недели); отделение 226Ra на радий-селективных мембранах; экстракция в сцинтилляционный коктейль; катионобменная хроматография; ионообменная смола Diphonix и электролитическое осаждение;
измерения проводятся методами ЖС, α-СПМ, пропорциональными счетчиками, сцинтилляционными детекторами ZnS(Ag), HR-ICP масс-спектрометрами или γ-СПМ в зависимости от химической формы счетного образца.

238U, 235U, 234U:

методы экстракции и ЖС;
ионный обмен;
экстракционная хроматография или электролитическое осаждение;
ICP-MS – новейшие разработки, простая подготовка, не требующая выделения изотопов;
α-спектрометрия с ППД;
жидкостная сцинтилляционная спектрометрия и технология PERALS (photon electron rejecting alpha liquid scintillation spectrometry) для определения 234U, 238U и др.

по фото-пику 46,5 кэВ;
с предварительным концентрированием и отделением мешающих элементов и последующим измерением с помощью жидкостной сцинтилляционной спектрометрии, α-спектрометрии по 210Po или γ-СПМ;
классический способ по 210Po (измерение на α-спектрометре или радиометре), НПО достигает 0,0001 Бк/обр.;
применение экстракционной хроматографии (Eichrom’s Pb resin);
экстракция жидкость-жидкость 210Po и дальнейшее определение 210Pb вместе с 210Bi или по 210Bi (после накопления) и др. НПО < НПОα-СПМ , но меньше время анализа, т.к. 210Bi накапливается быстрее.


210Pо:

классический способ спонтанного осаждения 210Po на серебряный или никелевый диск, измерение на α-спектрометре с ППД или ZnS(Ag) α-детекторе;
экстракционная хроматография, экстракция в сцинтилляционный коктейль, использование метал-содержащих мембран и анионообменных методов.

разработан с учетом следующих условий:

минимальный объем анализируемых проб (5 - 10 кг) при измеряемой активности РН на уровне 0,2 УВ;
использование доступных реактивов, материалов, оборудования и средств измерений;
относительная экспрессность радиохимических процедур;
унификация радиохимических процедур при разных видах анализа;
стандартная геометрия счетных образцов;
использование прямых методов определения РН, изотопных индикаторов и стабильных носителей для контроля потерь (232U, 242Pu, 236Pu, 243Am, 234Th, Sr, Y и др.).

lab@u238.ru

Лаборатория изотопных методов анализа ФГУП “ВИМС”