HJ 1126-2020 水中氚的分析方法

1 適用范圍

      本標準規定了水中氚的分析方法。

      本標準適用于地表水、地下水、飲用水和海水等環(huán)境水體中氚的分析，對于核設施液態(tài)流出物中氚的分析，也可參照使用。

2 規范性引用文件

      以下標準和規范所含條文，在本標準中被引用即構成本標準的條文，與本標準同效。凡是不注明日期的引用文件，其最新版本適用于本標準。

      HJ/T 61 輻射環(huán)境監測技術(shù)規范

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(xiàn)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(jiàn)光光子被液體閃爍計數器內的光電倍增管探測，從而測得樣品中氚的計數率，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象，將樣品中氚濃集后進(jìn)行分析和測量。

4 術(shù)語(yǔ)和定義

4.1 液體閃爍計數器 liquid scintillation counter

      通過(guò)對輻射能量傳遞至液態(tài)閃爍體所產(chǎn)生的熒光進(jìn)行計數，來(lái)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

      本標準中所稱(chēng)的濃集因子，是指在電解濃集裝置標定時(shí)，所使用的工作標準溶液電解濃集后的活度濃度（C_f），除以工作標準溶液初始活度濃度（C_i）所得的商，記作η_e。

4.3 優(yōu)值 figure of merit

      表征液體閃爍計數器對特定樣品體系測量性能的一個(gè)定量指標，簡(jiǎn)稱(chēng)FOM，由百分計數效率（E×100 ）的平方除以以min^-1為單位的本底計數率（Nb）得到，即FOM=( E×100) ² /Nb。

4.4 淬滅 quench

      所有對射線(xiàn)能量轉換為計數瓶中釋放出的熒光這一過(guò)程產(chǎn)生干擾的現象。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 quench indication parameter

      指示樣品淬滅水平的值，因液體閃爍計數器型號的不同，在測量結果中表示為SQP(E)（外標譜淬滅參數）、tSIE（外標轉換譜指數）、ESCR（外標道比）、TDCR（三雙符合比） 和SIS（樣品譜指數）等的數值。

5 試劑和材料

      除非另有說(shuō)明，分析時(shí)均使用符合國家標準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標準溶液，采用有證標準物質(zhì)，不確定度≤3%。

5.5 本底水，氚計數率盡量低的水，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 儀器和設備

6.1 低本底液體閃爍計數器（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“液閃”），典型計數條件下，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(jiǎn)稱(chēng)SPE）電解裝置，參考附錄C（資料性附錄）。

6.12 電導率儀，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)境監測技術(shù)規范》。

7.2 使用可避免同位素交換的容器貯存水樣，樣品采集時(shí)，水樣應充滿(mǎn)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(shí)驗室后，應盡快分析。

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(kāi)始常壓蒸餾，收集電導率低于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，棄去最后的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，用電導率儀（6.12）測量餾出液電導率，收集電導率低于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 調節堿式電解濃集裝置（圖 B.1）陽(yáng)極位置，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，開(kāi)啟冷卻水循環(huán)裝置（圖 B.1），連接線(xiàn)路，接通電源，設置電解電流和冷卻溫度，開(kāi)始電解。

8.2.1.4 電解結束后，以 10~20 mL/min 的流速，向電解槽（圖 B.1）內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(kāi)展真空冷凝蒸餾，步驟如下：

      a）把稱(chēng)重過(guò)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(kāi)收集瓶上（圖 B.2）的閥門(mén)，抽真空，在 100 ℃ 以?xún)燃訜犭娊獠?，冷凝蒸餾 30 min。

      b）再次稱(chēng)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(kāi)電解開(kāi)關(guān)，對 SPE 電解濃集裝置（圖 C.1）進(jìn)行 10 min 左右的清洗，打開(kāi)濃集液出口（圖 C.1） 閥門(mén)，排出本底水。重復以上步驟 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。

8.2.2.4 設置冷卻單元（圖C.1）溫度為 1～2℃，開(kāi)啟冷卻單元。

8.2.2.5 設置好電解電流，啟動(dòng)電解，電解濃集液到達停止液位后，電解自動(dòng)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(kāi)濃集液出口（圖 C.1）閥門(mén)，將濃集液放入磨口塞玻璃瓶（6.6）中，待用。

8.2.2.7 重復 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 計數瓶為例，說(shuō)明如下：

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