GB T 13071-2010 地质水样 234U238、230Th232Th 放射性活度比值的测定 萃淋树脂萃取色层分离α能谱法.pdf

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1、lCS 73020D 14 a雪中华人民共和国国家标准GBT 130712010代替GBT 13071-1991地质水样 234 u238 U、230 Th232 Th放射性活度比值的测定萃淋树脂萃取色层分离仅能谱法Geological waters samples-Determination of radioactive ratios 234u238 U and230Th232Th-Extraction chromatograph and alpha spectrometry measure2010一1 1-10发布 201 1-02-01实施宰瞀鹞紫瓣警麟瞥霎发布中国国家标准化管理委员会1

2、”刖 昌GBT 13071-2010本标准代替GBT 13071-1991地质水样中“u2”U、Th”2Th放射性比值的测定方法。本标准与GBT 130711991相比，主要变化如下：规范了标准的标题；增加了警示、警告内容；增加了废弃物的处理条款；删除了目次；简化了测量仪器；更正了部分错误。本标准由中华人民共和国国土资源部提出。本标准由全国国土资源标准化技术委员会归口。本标准负责起草单位：国家地质实验测试中心。本标准起草单位：核工业北京地质研究院。本标准主要起草人：武朝辉、刘立坤。本标准所代替标准的历次版本发布情况为：GBT 13071-1991。地质水样234u238u230Th232Th放

3、射性活度比值的测定萃淋树脂萃取色层分离a能谱法GBT 130712010警示使用本标准的人员应有正规实验室工作的实践经验。本标准并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范围本标准规定了P。；。萃淋树脂萃取色层分离a能谱法和CL-TBP萃淋树脂萃取色层分离a能谱法测定5 L地质水样中2“u2”U，Th2”Th放射性活度比值的方法。本标准适用于6 L地质水样中”4u2”u 230Th“2Th放射性活度比值的测定。对于5 L环境水样中2“u“U，2soTh”2Th放射性活度比值的测定可参照使用。测定范围：铀：大于12310“BqL；钍：大

4、于12310一BqL；2”Th2”Th：不大于15。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改版或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GBT 6379(所有部分) 测量方法与结果的准确度(正确度与精密度)GB 9133放射性废物的分类GB 14500放射性废物管理规定3 P。萃淋树脂萃取色层分离n能谱法31原理取水样一定体积，加入硝酸酸化后。加载体三氯化铁与氯化铵，用氨水调pH值，使铀，钍富集以氢氧化物形式沉淀。沉淀用浓硝酸溶解，

5、制备成上柱溶液，通过P。s。萃取色层柱后，与其他干扰元素分离，使铀钍纯化。用盐酸洗脱钍，再用氟化钠洗脱铀。用电沉积方法制备钍和铀的a源。分别在a能谱仪上测量铀、钍同位素的a能谱曲线，并求得其比值。32试剂本部分除非另有说明，在分析中均使用符合国家标准的分析纯试剂和蒸馏水或同等纯度水。321草酸铵。322氯化铵。323硝酸铝AI(NO。)39HzO。324酒石酸。325氨水(pO91 gmL)。326硝酸(口142 gmL)。327氢氟酸。1GBT 130712010328盐酸(p119 gmL)。329高氯酸(p173 gmL)。警告易爆品，小心操作13210无水乙醇(p078 gmL)。32

6、11 200号溶剂油。3212 P。(甲基磷酸二甲庚酯)。3213 Fea+盐溶液(20 gL)：15 g三氯化铁(FeCI。6HzO分析纯)溶于10 mE盐酸(328)中，用水稀释至100 mL。3214盐酸c(HCl)3 molL。3215王水(3+1)：盐酸(328)3份+硝酸(326)1份。3216氟化钠溶液(2 gL)：2 g氟化钠溶于水，稀释到1 000 mL。3217上柱液15 g硝酸铝(323)：溶于15 mL硝酸(326)中用水稀释到100 mL。3218洗涤液；2 g酒石酸(324)溶于15 mL硝酸(326)中用水稀释到100 mL。3219 P。煤油溶液：取60 mL

7、P3。(3212)用煤油(3211)稀释至100 mL。3220铀电沉积液：称取2 g氯化铵(322)和5 g草酸铵(321)，溶解于100 mL水中，用盐酸(3214)调pH值为6。3221钍电沉积液：称取2 g氯化铵(322)和5 g草酸铵(321)，溶解于100 mL水中，用盐酸(328)调pH值为2。3222平衡铀标准溶液：取标准平衡原生铀矿，用王水(32iS)加热溶解，蒸至近干，加硝酸(326)用水溶解，并稀释至刻度，摇匀。3223平衡钍标准溶液：取硝酸钍(已达放射性平衡)，用硝酸(326)加热溶解，用水稀释至刻度，摇匀。3224 X-5树脂：聚二乙烯苯，粒径175“m246 pm(

8、即60目80目)。3225色层柱的制备：a)X-5树脂的处理将树脂装入一支底部垫有玻璃纤维的大交换柱(视处理量而定体积)内，用无水乙醇(3210)洗涤，以除去残存的制孔剂，一直洗至在承接的几滴流出液中加入一滴水后无浑浊出现为止，抽滤，取出后，放在红外灯下或烘箱内，控制温度在80左右，烘至无乙醇气味为止，装入磨口瓶内备用；b)制备色层柱称取10 g干树脂(3224)放人150 mL烧杯中，加入25 mL P35。煤油溶液(3219)充分搅拌，在水浴上蒸至无煤油味后，将拌好的色层粉用上柱液(3217)浸泡4 h以上，换用蒸馏水，以半浆糊状装入色层柱(339)中，柱底垫以玻璃纤维，色层粉上部压以玻璃

9、纤维，色层柱自滴流量为0。8 mLmin10 mLmin。新装的色层柱用15 mL上柱液(3217)，15 mL盐酸(3214)，8 mL氟化钠(3216)，20 mL水淋洗，依次反复淋洗2次3次，在使用之前用15 mL上柱液(3217)平衡备用。33仪器及装置331多道a能谱。332真空泵：真空度小于13 Pa。333“1Am，铀或钍a标准源。334直流稳定电源。335铂电极。336不锈钢圆片。337电沉积槽：体积20 cm3左右。338恒温水浴箱。339色层柱7 mm70 1Tim。2GBT 13071201034取样取水样时，要使其尽量清澈，若有浑浊，应先过滤，然后立即加入硝酸(326)

10、酸化至pH值为12。35分析步骤351水样预处理量取5 L酸化后的水样，倒入5 L烧杯中加热煮沸，加三氯化铁溶液(3213)3 mL及氯化铵(322)15 g，充分搅拌，然后缓缓地加入氨水(325)，边加边搅拌，调节pH值至89，此时有沉淀析出，放置2 h以上，用虹吸管吸去上层清液。352铀、钍的分离将上述沉淀用20 mL30 mL硝酸(326)溶解于400 mL的烧杯中，蒸至5 mL左右，加硝酸(326)5 mL，氢氟酸(327)1 mL，蒸干冒尽白烟后，用15 mL上柱液(3217)溶解盐类，加热煮沸后，使其通过已用上柱液(3217)平衡好的色层柱待流干后，用20 mL上柱液(3217)洗

11、烧杯2次3次，用20mL洗涤液(3218)洗色层柱2次3次，使其铀钍纯化。然后用20mL盐酸(3214)洗脱钍；用lo mL氟化钠(3216)洗脱铀，铀钍溶液分别承接于50 mL烧杯中。353电沉积制备4源3531制备铀口源在分离纯化后的溶液中加入硝酸(326)1 mL，高氯酸(329)05 mL放在电炉上蒸至白烟冒尽，取下烧杯，稍冷却，加入盐酸(328)1 mL，低温蒸干，取下烧杯，稍冷却，用10 mL铀电沉积液(3220)溶解盐类，倒入电沉积槽(337)内，将电沉积槽移入水温约为70的恒温水浴箱(338)中，接通电源(334)，将电流调至12 A，此时，电沉积液的pH值为6，当通电30 r

12、ain左右，pH值由6升到8，再由8降到2，此时加入三滴氨水(325)，再延续3 min5 min后，切断电源，取出阴极片，用水冲洗后凉干，编好号，待测。3532制备钍a源在分离纯化后的钍溶液中加入硝酸(326)1 mL，高氯酸(329)05 mL，放在电炉上蒸至白烟冒尽，取下烧杯，稍冷却，加入盐酸(328)1 mL，低温蒸于，取下烧杯，稍冷却，用10 mL钍电沉积液(3221)溶解盐类，倒入电沉积槽(337)内，将电沉积槽移入水温约为70的恒温水浴箱(338)中，接通电源(334)将电流调至14 A，此时，电沉积液的pH值为2，当通电40 mn左右，pH值由2升到8，再由8降到2，此时，加入

13、三滴氨水(325)再延续3min5rain后，切断电源，取出阴极片，用水冲洗后凉干，编好号，待测。354测量3541工作条件的选择35411 测量能量分辨率：将2“Am或铀或钍a源(333)放人多道a能谱仪探测真空室内，抽真空、测量。按式(1)计算能量分辨率(R以百分比表示)。E最大分布值之一半相应的能量宽度。能量分辨率应小于2。35412确定探测器的工作电压：改变多道a能谱偏压，测出相应的能量分辨率。最佳能量分辨率所对应的偏压为多道a能谱的工作电压。3542刻度仪器将一个放射性强度约为1 Bq的铀，钍a源或其他已知能量的a源，放在多道a能谱探测真空室内，抽真空，记录测量谱图，按表1各已知标准

14、源的能量在能谱仪屏幕上出现的位置，即可标定出未知样品3m垡E一R值然或大最量能篓GBT 1307卜一2010的能量及相应的核素。表1铀、钍同位素的n射线能谱a粒子能量 强度核紊 keV 4 195 77238U4 147 234 773 722“U4 722 284 012 772”Th3 953 234 684 76230Th4 618 233543测量效率将已知放射性强度的铀a源放在多道a能谱探测真空室内，抽真空，测量2”u，”4u的a能谱，求出实测计数与标准源理论计数的百分比，即为探测效率(以百分比表示)，按式(2)计算。 探测效率()一碌霍蒙糯1。(2)3544测量全流程本底按(351

15、，352，353)规定的方法，制备不少于5个空白铀、钍n源，放在多道a能谱探测真空室内，抽真空后，测量全流程本底。测量时问应大于15 h，取各样品计数的平均值作为全流程本底值。当更换试剂或探测器时，应重新测量全流程本底。3545测量样品首先，根据所要求的相对误差e和样品计数率N，按式(3)计算出测量时间t。8壶 ”(3)然后，将待测样品的铀(或钍)a源放在多道a能谱探测真空室内，抽真空，按所确定的测量时间t，测量口能谱曲线，读取2“U、238U，“oTh、”2Th的峰面积。36结果计算将读取的峰面积扣除本底计数后，铀、钍同位素比值按式(4)和式(5)计算。RU234UU=xy(1土曲 (4)R

16、Th=oTh232Thzy(1d) (5)式中：拈u、2聃u，230Th 23ZTh该同位素的峰面积；z2“U或2轴Th的峰面积；y238U或”2Th的峰面积；广相对标准偏差。一一(譬)2+(等)2 c e，式中：如vE58，q。37精密度本方法精密度的试验按GBT 6379的规定进行。铀、钍的水平数均为3。各实验室的重复数为6，试验结果见表2。表2精密度6BT 130712010标准方法 实验室数 水平 R6 1 36 1024 0166 0166P350”4 U2”U 6 2 36 1006 0105 01126 3 36 1005 0102 01025 1 30 1938 0327 03

17、99Pa50 230Th212Th 5 2 30 995 1188 25645 3 30 3152 3671 7270注：n测定次数； 次测定结果的平均值；r一重复性；R再现性。4 CL-TBP萃淋树脂萃取色层分离n能谱法41原理用氢氧化铁吸附水中铀和钍，用5 molL硝酸溶解过滤，用CLTBP萃淋树脂分离铀和钍，把铀和钍分别电沉积在不锈钢片上，用多道a能谱仪测量。42试剂本部分除非另有说明，在分析中均使用符合国家标准的分析纯试剂和蒸馏水或同等纯度水。421草酸铵。422氯化铵。423浓硝酸(p142 gmL)。424氨水(po91 gmL)。425高氯酸(p173 gmL)。警告易爆品，IJ

18、、,6操作1426盐酸c(HCI)6 molL。427盐酸c(HCl)2 molL。428硝酸c(HN03)5 molL。429 Fe”盐溶液(20 gL)：15 g三氯化铁(FeCI。6H：O分析纯)溶于10 mL盐酸(426)中，用水稀释至100 mL。4210碳酸钠溶液50 gL。4211氯化铵溶液1 gL。4212铀电沉积液：称取2 g氯化铵(422)和5 g草酸铵(421)，溶解于100 mL水中，用盐酸(427)调pH值为6。4213钍电沉积液：称取2 g氯化铵(422)和5 g草酸铵(421)，溶解于100 mL水中，用盐酸(426)调pH值为2。4214 CL-TBP萃淋树脂：

19、粒度140,um246 pm(60目120目)。4215精密pH值试纸。4216色层柱的制备：称取一定量的CL-TBP萃淋树脂，在碳酸钠溶液(4210)中浸泡1 h，湿法上柱，用蒸馏水洗至中性，用硝酸(428)平衡后使用。43仪器夏装置431多道a能谱。5GBT 130712010432真空泵：真空度小于13 Pa。433标准a源241Am、铀或钍。434直流稳定电源。435铂电极。436不锈钢圆片。437电沉积槽：体积20 cm3左右。438恒温水浴箱。439色层柱，t7 mm70 mm。44取样取水样时，要使其尽量清澈。若有浑浊，应先过滤，然后立即加入硝酸(423)酸化至pH值为12。45

20、分析步骤451水样预处理将酸化后的5 L水样加三氯化铁溶液(429)10 mL和氯化铵(424)10 g，加热至沸，取下，用氨水(144)调pH值910，沉淀放置1 h以上。用虹吸管吸去上层清液，剩余部分用滤纸过滤，用氯化铵溶液(4211)洗烧杯一次，洗沉淀两次，将上述沉淀用滤纸包好，送室内进一步处理。452铀、钍分离用硝酸(428)溶解沉淀，再过滤，弃去残渣，溶液分两次上柱(439)，等试液全部流完后，用30 mL硝酸(428)分四次淋洗杂质，然后用12 mL盐酸(426)洗脱钍，收集在50 mL小烧杯中，再用12 mL水洗脱铀于另一50 mL的烧杯中。453电沉积制备铀、钍a源4531制备

21、铀a源在分离纯化后的溶液中加入硝酸(423)1 mL，高氯酸(425)05 mL放在电炉上蒸至白烟冒尽，取下烧杯，稍冷却，加入盐酸(4z6)1 mL，低温蒸干，取下烧杯，稍冷却，用10 mL铀电沉积液(4212)溶解盐类，倒入电沉积槽(437)内，将电沉积槽移入水温约为70的恒温水浴箱(438)中，接通电源(434)，将电流调至12 A，此时，电沉积液的pH值为6，当通电30 rain左右，pH值由6升到8，再由8降到2，此时加入三滴氨水(424)，再延续3 min5 rain后，切断电源，取出阴极片，用水冲洗后凉干，编好号，待测。4532制备钍a源在分离纯化后的钍溶液中加入硝酸(423)1

22、mL，高氯酸(425)05 mL，放在电炉上蒸至白烟冒尽，取下烧杯，稍冷却，加入盐酸(426)1 mL，低温蒸干，取下烧杯，稍冷却，用10 mL钍电沉积液溶解盐类，倒人电沉积槽(437)内，将电沉积槽移入水温约为70的恒温水浴箱(438)中，接通电源(434)将电流调至i4 A，此时，电沉积液的pH值为2，当通电40 mln左右，pH值由2升到8，再由8降到2，此时，加入三滴氨水(424)再延续3 rain 5 rain后，切断电源，取出阴极片，用水冲洗后凉干，编好号，待测。454测量4541工作条件的选择45411测量能量分辨率：将“1Am或铀，t钍a源(433)放在多道a能谱探测真空室内，

23、抽真空、测量。按式(7)计算能量分辨率(R以百分比表示)。m望E一R直然或大鼠量能銎GBT 13071-2D10E最大分布值之一半相应的能量宽度。能量分辨率应小于2。45412确定探测器的工作电压：改变多道a能谱偏压电源的电压，测出相应的能量分辨率。最佳能量分辨率所对应的偏压为多道a能谱的工作电压。4542刻度仪器将一个放射性强度约为t Bq的铀，钍a源或其他已知能量的a源。放在多道a能谱探测真空室内，抽真空，测量a能谱，按表3各已知标准源的能量在能谱仪屏幕上出现的位置，即可标定出未知样品的能量及相应的核素。表3铀，钍同位素的a射线能谱a粒子能量 强度核素keV 4 195 77瑚U4 147

24、 234 773 722“U4 722 284 012 772”Th3 953 234 684 762”Th4 618 234543测量效率将已知放射性强度的铀a源放在多道a能谱探测真空室内，抽真空，测量2”U，234U的a能谱，求出实测计数与标准源理论计数的百分比，即为探测效率(以百分比表示)，按式(8)计算。 探测效率()一碌毒霾燃1。o(8)4544测量全流程本底按(451，452，453)规定的方法，制备不少于5个空白铀、钍a源，放在多道a能谱探测真空室内，抽真空后，测量全流程本底。测量时间应大于15 h，取各样品计数的平均值作为全流程本底值。当更换试剂或探测器时，应重新测量全流程本底

25、。4545测量样品首先，根据所要求的相对误差e和样品计数率N，按式(9)计算出测量时间t。t一嘉 “9)然后，将待测样品的铀(或钍)a源放在a探测真空室内，抽真空，按所确定的测量时间t，测量a能谱曲线，读取”4u、“U，”oTh、2”Th的峰面积。46结果计算将读取的峰面积扣除本底计数后，铀、钍同位素比值按式(10)和式(1I)计算。RU=善34u238Uxy(1口) (10)RTh30Th2”Thzy(1口) (11)式中：2“U、238U，2柏Th、幻2Th该同位素的峰面积；z2“u或Th的峰面积；y238u或船2Th的峰面积；r相对标准偏差。GBT 130712010。一涎：孓哥 (12

26、)式中：8z0三；80。47精密度本方法精密度的试验按GBT 6379的规定进行，铀、钍的水平数均为3。各实验室的重复数为6试验结果见表4。表4精密度标准方法 实验室数 水平 R6 1 36 1031 0174 0234TBP23U7238U 6 2 36 1023 0138 01776 3 36 1009 O 132 01445 1 36 1921 0393 0419TBP30Th挑Th 5 2 36 9790 2270 23275 3 30 31649 2218 7395注：n测定次数；mn次测定结果的平均值；r一重复性；R再现性。5废弃物的处理严格依据GB 9133和GB 14500对实验过程的样品和残液、渣进行处理。