ОПРЕДЕЛЕНИЕ В ВОЗДУХЕ АЭРОЗОЛЕЙ АКТИНИЯ В ПРИСУТСТВИИ ДРУГИХ РАДИОАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

УДК 613.648:546.7971-074

ОПРЕДЕЛЕНИЕ В ВОЗДУХЕ АЭРОЗОЛЕЙ АКТИНИЯ В ПРИСУТСТВИИ ДРУГИХ РАДИОАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ

О. С. Андреева, В. И. Киселев, Л. Н. Коржов

Методы определения аэрозолей тория, радия, урана довольно подробно описаны в литературе (М. С. Быховская и Н. Д. Павловская; О. С. Андреева и Е. Е. Ковалев; М. С. Быховская; Е. Т. Репина;

B. И. Бадьин с соавторами, и др.). Что же касается способов определения актиния в воздухе, то они освещены недостаточно. В связи с чрезвычайно малой ПДК аэрозолей Ас327 в воздухе рабочих помещений, установленной в Санитарных правилах № 333—60 (2 • 10~5 кюри!л), разработка надежных методов определения актиния в воздухе является сложной задачей.

Ас227 испускает мягкое р-излучение и а-излучение незначительной интенсивности, составляющее не более 1,5% общего числа распадов. Определение актиния можно осуществлять по р-излучению его короткожи-вущего дочернего продукта распада — франция (Рг223), имеющего период полураспада, равный 21 мин., и приходящий в равновесие с актинием через 3 часа.

Для этого необходимо выделять актиний из пробы в радиоактивно чистом виде, с использованием лантана в качестве носителя.

Но, судя по литературным данным (И. Е. Старик; Г. Сиборг, Дж. Кац;

C. Е. Бреслер, и др.), химические операции по выделению актиния в радиоактивно чистом виде и отделению его от остальных элементов урано-радиевого и актино-уранового рядов весьма сложны и очень трудоемки. Исходя из этого, мы предложили метод определения аэрозолей актиния на основе классического эманационного принципа определения актиния по актинону.

Предлагаемый метод определения аэрозолей актиния состоит из 3 этапов; протягивания исследуемого воздуха через фильтр (взятие пробы), химической обработки полученных проб и определения содержания актиния в пробе по актинону.

Ввиду относительно малой ПДК актиния в воздухе (порядка Ю-18 кюри/л) и ограниченной чувствительности электрометров (1-Ю-11 кюри!л) количество протягиваемого воздуха должно составлять не менее 10 ООО—20 ООО л. Количество отбираемого воздуха устанавливают также в зависимости от предполагаемого содержания аэрозолей актиния. Для взятия проб воздуха могут быть использованы фильтры из ткани ФПП размером 15x10 см. Фильтр помещают в специальный конусообразный алонж. Взятие проб проводят как в зоне дыхания работающих, так и посередине помещения. Для исключения проскока аэрозолей скорость протягивания воздуха не должна превышать 1—2 л/мин через 1 см2 поверхности фильтра.

После окончания взятия полученные пробы сжигают в фарфоровых тиглях, а затем прокаливают в муфельной печи при 700—800°. После прокаливания пробы растворяют в 10—15 мл крепкой соляной кислоты и нагревают в течение 10 мин. Полученный раствор переносят в барботер. Используемый тигель промывают дистиллированной водой, причем общий объем пробы не должен превышать 25 мл.

Далее жидкие пробы в барботерах направляют на установку для определения актиния по выделяемому актинону. Необходимость в изменении активности актинона в проходящей струе воздуха определяется очень малым периодом полураспада актинона (Т1/г=3,92 сек.). При наличии в пробах примесей других эманирующих радиоэлементов (в частности, тория, нередко сопутствующего актинию) учитывают активность, обусловленную тороном.

Установка для определения эманиций включает шланг для подачи чистого воздуха, реометр до 10 л!мин., барботер с анализируемым раствором емкостью 250 мл, осушитель влаги с хлористым кальцием емкостью 50 мл, промежуточный резервуар, включаемый при определении торона в присутствии актинона (в этом резервуаре емкостью 1 л происходит распад актинона), эманационную камеру с электрометром СГ-1М, воздуходувку малой производительности (до 10 л! мин).

Принцип метода заключается в том, что вначале измеряют суммарную активность, обусловленную актиноном и тороном, а затем путем использования промежуточной емкости в 1 л, устанавливаемой между ионизационной камерой и барботером, проводят измерение активности торона. Разница между суммарной активностью за вычетом активности торона составляет активность определяемого актинона.

Перед началом измерений осуществляют градуировку электрометра при помощи жидких эталонов, содержащих 5—7-Ю-10 кюри актиния. В случае необходимости эталон может быть изготовлен на месте путем перевода в раствор равновесной руды урана. По содержанию последнего устанавливают активность эталона по Ас227, исходя из того, что на 1 г урана приходится 2,116-Ю"10 г актиния или на 1 г радия — 6,22-Ю-4 г актиния.

В случае наличия в эталоне радия радон не влияет на результаты градуировки вследствие малой скорости его накопления. При нахождении в эталоне примесей тория последний рекомендуется удалять. При радиохимической очистке эталона от тория эталон должен выдерживаться до радиоактивного равновесия между Ас227 и радиоактинием [1?аАс29о с периодом полураспада 18,6 дня].

После градуировки прибора определяют содержание актиния в пробе. Прокачивание воздуха через установку производят с малыми скоростями (до 4 л/мин), причем необходимо исключить разбрызгивание анализируемого раствора в барботере.

После проведения измерений расчет ведут по формуле:

К - — ^ ЛЛ

Апр— л/ тэт>

эт

где /Спр— концентрация актиния в пробе (в кюри); N1 — число делений на электрометре в минуту при измерении суммы торона и актинона; — число делений в минуту при измерении торона; МэТ — активность эталона (в кюри)\ Д^аТ — число делений в минуту при измерении эталона. Содержание актиния в воздухе будет соответствовать

Ь' __ ^ПР

Авозд. I/. 1 ООО '

V — объем протянутого через фильтр воздуха (в м3); Кпр — концентрация актиния (актинона) в пробе (в кюри).

Если обнаруживается отсутствие радиоактивного равновесия между актинием и его дочерними продуктами, пробы воздуха должны быть выдержаны до радиоактивного равновесия или подвергнуты радиохимической очистке от дочерних продуктов. Количество актиния в пробе в этом случае определяют по появлению радиоактивности за счет образующихся продуктов его распада, затем с учетом доли накопления дочерних продуктов производят окончательный расчет количества актиния в пробе.

Пример 1 (расчет содержания актиния в воздухе в случае равновесной пробы).

Через фильтр протянуто 50 м3 воздуха при замере суммы торона и актинона скорость движения нити электрометра 12 дел/мин, а при измерении торона с буферной емкостью для распада актинона 2 дел!мин. При измерении эталона с содержанием актиния 7- Ю-10 кюри сворость движения нити электометра 14 дел/мин.

Содержание актиния в воздухе равно:

„ — Л/г ,. _ 12 — 2 _ .л-10 1 10-1« .,/ ,

Авозд- дгэт.у/. 1 ООО т~ 14-501000 ' Ш ~ 1 Ш К'Л'

Пример 2 (расчет содержания актиния в воздухе в случае неравновесной пробы).

Время выдержки пробы после дезактивации от ИаАс (ТИ), АсХ(1?а) равно 20 дням. Скорость движения нити электрометра при измерении пробы 5 дел/мин. Остальные условия те же. Содержание актиния в воздухе равно:

Лвозд- ■ К ■ 1000/г

Коэффициент К определяют общеизвестным выражением:

¿ = (1— (е~Х< — е~М),

, 0,693 ~ 0 . - юо 1 0.693

где /-, = —=—; 7\-период полураспада КаАс, равный 18,2 дня; Ла = —=—; 1 1 '2

Га-период полураспада АсХ, равный 11,7 дня, / — время выдержки пробы

(в днях).

Величину е~м определяют с помощью таблицы значений функции е-*, где х=Х/. Далее, подставляя численные значения в формулу, можно определить величину К для пробы после ее выдержки в течение 20 дней. Зная, что

М = тЦ- 20 = 0,76; V = трг 20 = 1,18

2,8.

^ Т-^ — 7

получим значение /С = (1—0,307)—2,8(0,468—0,307)=0,248.

Содержание аэрозолей актиния в воздухе будет соответствовать

Квозд = 14-50.1000 0,248 = 2,04' 10_14 К!Л'

Измеряемое электрометром а-излучение обусловливается актиноном и актинием-А, которые практически равномерно распределяются в объеме камеры. Однако при продолжительном продувании струи воздуха через камеру на ее стенках может накапливаться также актиний-В (Т,1/2 = 36,1 мин), из которого образуется в свою очередь а-излучатель актиний-С (Г1;2 = = 2,16 мин.), что может приводить к увеличению а-активности при измерении актинона.

Изучение данного вопроса некоторыми исследователями (В. Л. Шаш-кин и др.) показало, что лишь при очень длительном продувании воздуха и установлении равновесия (через 3—4 часа продувания) ионизационный ток увеличивается на 23%, а при 5—10-минутном продувании воздуха, содержащего актинон, нарастание а-активности практически не превышает 1—3%, чем можно пренебречь.

Предлагаемый метод был апробован на практике и дал удовлетворительные результаты. Чувствительность измерения определяется количеством актинона, попадающего в камеру. Метод прост в исполнении, не требует сложного оборудования и пригоден для повседневного контроля за содержанием аэрозолей актиния в воздухе.

ЛИТЕРАТУРА

БреслерС. Е. Радиоактивные элементы. М., 1952. — СиборгТ., Кац Дж. (ред.) Актиниды. М., 1955. — СиборгГ., КацДж. Химия актинидных элементов. М., 1960. — Старик И. Е., Щепотьева Е. С. Методы определения радиоактивности природных образований. М., 1955. — Шашкин В. Л. Методы анализа естественных радиоактивных элементов. М., 1961.

Поступила 20/1 1969 г.