HJ 1126-2020 水中氚的分析方法
作者：lfb 時間：2022-11-21 來源：互聯(lián)網(wǎng)
1 適用范圍
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了水中氚的分析方法。
本標(biāo)準(zhǔn)適用于地表水、地下水、飲用水和海水等環(huán)境水體中氚的分析，對于核設(shè)施液態(tài)流出物中氚的分析，也可參照使用。
2 規(guī)范性引用文件
以下標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范所含條文，在本標(biāo)準(zhǔn)中被引用即構(gòu)成本標(biāo)準(zhǔn)的條文，與本標(biāo)準(zhǔn)同效。凡是不注明日期的引用文件，其新版本適用于本標(biāo)準(zhǔn)。
HJ/T 61 輻射環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范
3 方法原理
水樣中加入高錳酸鉀，經(jīng)常壓蒸餾后，餾出液與閃爍液按一定比例混合，待測試樣中氚發(fā)射的β射線能量被閃爍液中的溶劑吸收并傳遞給閃爍體分子，閃爍體分子退激發(fā)射的可見光光子被液體閃爍計數(shù)器內(nèi)的光電倍增管探測，從而測得樣品中氚的計數(shù)率，經(jīng)本底、探測效率校正后，得出水樣中氚的活度濃度。對于部分環(huán)境水樣，可采用堿式電解濃集或固體聚合物電解質(zhì)電解濃集的方法，利用1H同位素比3H同位素更快被電解成氣體的現(xiàn)象，將樣品中氚濃集后進行分析和測量。
4 術(shù)語和定義
4.1 液體閃爍計數(shù)器 liquid scintillation counter
通過對輻射能量傳遞至液態(tài)閃爍體所產(chǎn)生的熒光進行計數(shù)，來檢測和測量被分析樣品中電離輻射強度的儀器。
4.2 電解濃集因子 electrolyte enrichment factor
本標(biāo)準(zhǔn)中所稱的濃集因子，是指在電解濃集裝置標(biāo)定時，所使用的工作標(biāo)準(zhǔn)溶液電解濃集后的活度濃度（Cf），除以工作標(biāo)準(zhǔn)溶液初始活度濃度（Ci）所得的商，記作ηe。
4.3優(yōu)值 figure of merit
表征液體閃爍計數(shù)器對特定樣品體系測量性能的一個定量指標(biāo)，簡稱FOM，由百分計數(shù)效率（E×100 ）的平方除以以min-1為單位的本底計數(shù)率（Nb）得到，即FOM= 2/Nb。
4.4 淬滅 quench
所有對射線能量轉(zhuǎn)換為計數(shù)瓶中釋放出的熒光這一過程產(chǎn)生干擾的現(xiàn)象。分為化學(xué)淬滅和顏色（光學(xué)）淬滅兩種。
4.5 淬滅指示參數(shù) quench indication parameter
指示樣品淬滅水平的值，因液體閃爍計數(shù)器型號的不同，在測量結(jié)果中表示為SQP（外標(biāo)譜淬滅參數(shù)）、tSIE（外標(biāo)轉(zhuǎn)換譜指數(shù)）、ESCR（外標(biāo)道比）、TDCR（三雙符合比） 和SIS（樣品譜指數(shù)）等的數(shù)值。
5 試劑和材料
除非另有說明，分析時均使用符合國家標(biāo)準(zhǔn)的分析純試劑和蒸餾水。
5.1 高錳酸鉀，KMnO4。
5.2 閃爍液，由閃爍體和溶劑按一定比例配制，或選用合適的商用閃爍液。
5.3氫氧化鈉，NaOH。
5.4 3H標(biāo)準(zhǔn)溶液，采用有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，不確定度≤3%。
5.5 本底水，氚計數(shù)率盡量低的水，通常采用與外界交換較少的深井水或冰川水。
5.6 二氧化碳，純度≥99.9%。
5.7 液氮，純度≥99.9%。
5.8 沸石或玻璃珠。
6 儀器和設(shè)備
6.1 低本底液體閃爍計數(shù)器（以下簡稱“液閃”），典型計數(shù)條件下，對水中氚的探測下限≤2.0 Bq/L。
6.2 分析天平，感量0.0001 g，量程大于100 g。
6.3 玻璃圓底燒瓶，500 mL。
6.4 玻璃圓底燒瓶，1 L。
6.5 蛇形冷凝管，250 cm。
6.6 磨口塞玻璃瓶，250 mL。
6.7 磨口塞玻璃瓶，500 mL。
6.8 容量瓶，1 L。
6.9 計數(shù)瓶，聚乙烯、聚四氟乙烯或低鉀玻璃材質(zhì)，20 mL。
6.10 堿式電解濃集裝置，參考附錄B（資料性附錄）。
6.11 固體聚合物電解質(zhì)（Solid Polymer Electrolyte, 以下簡稱SPE）電解裝置，參考附錄C（資料性附錄）。
6.12 電導(dǎo)率儀，測量范圍0～2×105μS/cm ，基本誤差≤±1% 。
6.13 加液器，量取范圍0~10 mL，誤差≤±1% 。
6.14 量筒，1 L。
7 樣品
7.1 水樣的采集參照HJ/T 61《輻射環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》。
7.2 使用可避免同位素交換的容器貯存水樣，樣品采集時，水樣應(yīng)充滿貯存容器，對于需要電解的樣品，樣品量一般要求為1 L以上；對于不需電解的樣品，樣品量應(yīng)大于500 mL。
7.3 為防止化學(xué)淬滅干擾，用于氚分析的樣品不能酸化，樣品取回實驗室后，應(yīng)盡快分析。
8 分析步驟
8.1 樣品處理
8.1.1 取300 mL水樣，放入圓底燒瓶（6.3）中，加入約0.5 g高錳酸鉀（5.1），放入幾粒沸石或玻璃珠（5.8）以防爆沸，蓋好磨口玻璃塞，裝好蛇形冷凝管（6.5），開始常壓蒸餾，收集電導(dǎo)率低于10μS/cm的餾出液約150~200 mL于磨口塞玻璃瓶（6.6）中，記作“常壓蒸餾樣品”，密封保存，待用。一般情況下，棄去的是前50mL餾出液，收集的餾出液處于中間段。
8.1.2 對用于堿式電解濃集的樣品，放入圓底燒瓶（6.4）中的初始水樣體積為600 mL， 棄去約50毫升初始餾出液，將中間的500 mL餾出液收集于磨口塞玻璃瓶（6.7）中，棄去后的50mL餾出液，密封保存，待用。
8.1.3 對用于SPE電解濃集的樣品，放入圓底燒瓶（6.4）的初始水樣體積為600 mL，用電導(dǎo)率儀（6.12）測量餾出液電導(dǎo)率，收集電導(dǎo)率低于5 μS/cm的餾出液約500 mL于磨口塞玻璃瓶（6.7）中，密封保存，待用。
8.2 電解濃集
8.2.1 堿式電解濃集
8.2.1.1 調(diào)節(jié)堿式電解濃集裝置（圖 B.1）陽*位置，使電解后剩下的濃集液體積為 10~20 mL。
8.2.1.2 用量筒（6.14）量取一定體積的餾出液（8.1.2），倒入電解槽（圖 B.1）中，并加入一定量的氫氧化鈉（5.3）。
8.2.1.3 將電解槽（圖 B.1）放入水槽（圖 B.1）內(nèi)，開啟冷卻水循環(huán)裝置（圖 B.1），連接線路，接通電源，設(shè)置電解電流和冷卻溫度，開始電解。
8.2.1.4 電解結(jié)束后，以 10~20 mL/min 的流速，向電解槽（圖 B.1）內(nèi)緩慢地通入二氧化碳（5.6），至濃集液被中和。
8.2.1.5 真空冷凝蒸餾
對被中和后的濃集液，開展真空冷凝蒸餾，步驟如下：
a）把稱重過的收集瓶（圖 B.2）放入液氮（5.7）中冷卻 5 min 后取出，與放在井形電爐（圖 B.3）中的電解槽（圖 B.1）連接。打開收集瓶上（圖 B.2）的閥門，抽真空，在 100 ℃ 以內(nèi)加熱電解槽，冷凝蒸餾 30 min。
b）再次稱重收集瓶，確定濃集液被蒸餾后的凈重，待用。
8.2.2 SPE電解濃集
8.2.2.1 設(shè)置 SPE 電解濃集裝置（圖 C.1）停止液位的位置，使電解后剩下的濃集液體積為10~20 mL。
8.2.2.2 用量筒（6.14）量取一定體積的本底水（5.5），倒入儲樣瓶（圖 C.1）中，打開電解開關(guān)，對 SPE 電解濃集裝置（圖 C.1）進行 10 min 左右的清洗，打開濃集液出口（圖 C.1） 閥門，排出本底水。重復(fù)以上步驟 3 次左右，直至電解單元中殘留的氚被清洗完畢。
8.2.2.3 將一定體積的餾出液（8.1.3），倒入儲樣瓶（圖 C.1）內(nèi)。
8.2.2.4 設(shè)置冷卻單元（圖C.1）溫度為 1～2℃，開啟冷卻單元。
8.2.2.5 設(shè)置好電解電流，啟動電解，電解濃集液到達停止液位后，電解自動停止，一般需2～3 天。
8.2.2.6 關(guān)閉電解電源（圖C.1）和冷卻單元（圖C.1）電源，打開濃集液出口（圖 C.1）閥門，將濃集液放入磨口塞玻璃瓶（6.6）中，待用。
8.2.2.7 重復(fù) 8.2.2.2 的清洗步驟，以備下次電解。
8.3 制備試樣
8.3.1 水樣與閃爍液配比確定
制備用于測量的試樣之前，需要確定水樣與閃爍液（5.2）的質(zhì)量體積配比（g:mL），以20 mL 計數(shù)瓶為例，說明如下：
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