Файл: Мусакин, А. П. Методы контроля радиохимических производств.pdf

Zn , UOg . Серебряный или платиновый электрод применя­

ется для определения кислорода в воде. Сурьмяный электрод (в приборе, называемом "Мономером") применяется при опре­

делении рН или при титровании кислот. Потенциометрический анализ применяется обычно для

концентраций 0,1 к; чувствительность его 0,001 М„ Точ­

ность метода (для 0,1 к растворов) 0,1 - 0,2%. Могут быть прс/ведены титрования микроколичеств вещества.. .

Для радиоактивных изотопов метод потекциометрического

титрования используется обычно лишь в случае сравнитель­

но невысокой удельной активности их (при T j y 2 ^ Ю000 лет);

например, этот метод используется для определения плуто­

ния: I мл 0,1 н растЕорэ соответствует 0,1 мг-экв и для Р и ^ 9 ^1/2= 24400 лет) это количество имеет активностк

2 мкюри (стр. 12 ). Потенциометрическое титрование корот-

кояивущих изотопов практически неприемлемо, вследствие высокой удельной активности их: например, I мг-экв Се*4*

(Tjy£ = 33 дня) соответствует 3500 кюри. В некоторых слу­ чаях применяют потенциометрическое микротитрование в за­ щитных камерах и для высокоактивных веществ.

2. Электропроводность (кондуктометрия)

Измерение электропроводности растворов позволяет опре­ делять общую концентрацию солей в них. Этот метод ооычно применяется при малых концентрациях растворов; в данном

случае чувствительность и относительная точность опреде­

ления выше, чем у многих других методов. Кондуктометрическое титрование основанно на различии

подвиняостей титруемого и титрующего ионов. Кривые титро­

вания выражаются пересекающимися в точке эквивалентности

прямыми (рис.7).

Для кондуктометрического титрования применяют как

электродные, так и безэлектродные приборы. В последнем

случае исследуемый раствор помещается в электромагнитное поле, что приводит к изменению тска в цепи, коте рое зав*; сит от концентрации конов в растворе (т.е.от алектропро-

- 25 -

водности его). - г ом"'

•!лг>- рЯ NaCH

Рис.7. Кривая титрования солянокислого раствора

1.!02(П03)2 раствором НаОЫ

Пределы, концентраций для кондуктометрического титрова­

ния широки: например, серную, кислоту определяют при кон­ центрациях 12 + 1800 г/л, HgBUg - 50 + 500 г/л, HGI - Ю^ 3 +

+0,8 г/л.

3. Диэлектрическая проницаемость

Дипольные моменты различных жидкостей различны, например, Н2 0 - 1,9, С2 Н5 0Н - 1,7, С6;;6 - 0,0, С6 Н5 .СН3 - 0,52. Это

позволяет анализировать смези жидкостей разной полярности. Для измерений имеются специальные приборы."

.4. Электрохимические реакции(ток)

Методы, использующие для определения концентрации ионов в растворе электрохимические реакции (т.е.химические ре­ акции под действием электрического тока), разнообразны.

а) Метод полярографии, основанный на реакциях восста­ новления ионов на ртутном катоде, позволяет проводить определения с высокой чувствительностью. Анализ может

быть проведен с микроколичествами веществ. Поэтому метод

полярографии используется и приконтроле радиохимических

производств с использованием специальной аппаратуры. Чувствительность метода КГ° * 10"^ М. Метод применя­

ется обычно для малых концентраций. Так как содержание

урана в сбросных водах.может быть 0,02 до 6 г/л и в ряде случаев концентрация радиоактивных изотопов в растворе составляет 10"^ - J0 М, метод полярографии может быть использован для анализа таких растворов.

бХ ]йвт^я_адае^омет^извскогр Jii]»aaHMi также основан­

и й на реакции .восстановления определяемого или добавляе­

мого при титровании иона на катоде, позволяет определять

в растворах элементы при концентрации 10""^ М. Например,

на рис,8 приведена кривая амперометричеокого титрования Th 4 + раствором молибдата аммония по реакции восстановле­

ния молибдена при Е = -0,95 в (нас.к.э.) на фоне Had.

мл р-ра (ННч)2МоО<,

Рис.8; Амперометрическое титрование Th4 + раствором (Ш^)^&о0^

j|)_KyjiojMMeT^H3ejCKHe методы, также основанные на ре­ акциях восстановления или окисления определяемых ионов на электроде и измерении количества тока, требуемого для это­ го, применяются в радиохимических производствах, например,

для определения плутония.

Различают два вида кулонометрии: а) при постоянном напряжении, б) при постоянной силе тока.

Изменение силы тока при постоянном напряжении показано

Рис.9. Кулонометрия при постоянном напряжении

- 27 -

При постоянной силе тока (0. = i • 5") анализ обычно ве- '

дут с помощью ионов, генерируемых на электроде, т.е.ведут

как бы титрование ионами, генерируемыми на электроде, поэ­

тому метод называется "кулонометрическим титрованием". Например, генерируют ионы Ао) 2 + , TL^*", 5п 2 + .

Определять можно такие малые количества, как

10~^ г-экв. с точностью -1% (10~^ М растворы). Анализ проходит за 10 мин. Объемы титруемого раствора

0,01 + 100 мл.

Вследствие высокой чувствительности метода он может быть применен и при малых концентрациях радиоактивных

изотопов в раотворе. Например, Се соответствует

4.10"^ мг/мнюри (т.е.3.10""^ М при удельной активности

I мкюри/мл). Подбирая приложенный потенциал, можно повы­

сить специфичность метода, например, можно определять плутоний в присутствии больших количеств урана.

4. РАДИОАКТИВНЫЕ СВОЙСТВА [ 2 , 3, 4 стр.85, 11-15}

Содержание радиоактивных изотопов в зеществе в случае среднего и малого периода полураспада изотопа определя­ ется с достаточной точностью измерением радиоактивности ("активности") вещества.

Для этой цели, как известно, используют счетчики (тор­ цовые), ионизационные камеры с усилителем, сцинтилляцион-

ные счетчики, фотопластинки и полупроводниковые счетчики.

При выборе метода измерения активности необходимо учитывать вид и.энергию излучения, например, для измере­

ния активности изотоповс малой энергией бета-излучения

(С*^ и Н^) используют сцантилляг>снные счетчики.

Радиоактивные свойства используют для определения со­

держания не только радиоактивных, но и обычных (нерадио­

активных) изотопов. -

- 28 -

I . Определение радиоактивного ооотава

Под радиоактивным составом вещества можно понимать три

вида состава: а) удельную активность вещеотва, б) радиоак­ тивный (радиоизотопный) состав, в) радиохимический состав.

Удельная активность вещества может быть выражена в различных единицах: мкюри/г (Z)g), мкюри/мл (2у ) ,

МКЮРИ/ММОЛЬ ( ) .

I мкюри вещества соответствует 3,7.10^ распадов/сек или 2,2.10® распадов/мин.

Вес радиоактивного изотопа (без изотопного носителя), соответствующий I мкюри (как уже указывалось, стр.12 )>ра­ вен 7,7.Ю9 A.Tj/g мг ( # ) , где А - атомный вес, T-jy2 - период полураспада в днях. Например, этот вес равен для

S r 9 0 (Tj/2 = 28 лет) 0,007 мг, для Р и 2 3 9 ( Т 1 / 2 = 24400 лет) - 16 мг, а для U2 3 8 ( T I / / 2 = 4.5.I09 лет) - 3000 г.

Процентное содержание радиоактивного изотопа в вещест­ ве вычисляется по формуле

=Q • 9 • iooo •

Активность (мкюри) определяется по скорости очета

На коэффициент счетности влияют многие факторы: гео­ метрия, эффективность счетчика, поглощение излучения в слое воздуха и в окне счетчика, самопоглощение излучения

в собственном слое исследуемого вещества, рассеяние из­ лучения веществом и подложкой. Все эти факторы учесть

трудно. 4-Я -счетчик позволяет получить почти 100#-нуга эффективность счета распадов (П. = I ) .

Обычно измеряют не абсолютную, а относительную актив­

ность вещества, а для определения абсолютной активности

проводят сравнение скорости счета, измеренной для иссле­

дуемого вещества, со скоростью счета пробы известной ак-

- 29 -

тивности.

Для учета влияния оамопоглощения радиоактивного излуче­ ния в веществе при относительных измерениях применяют два метода: измерение в "тонком" слое и измерение в "толстом"

на самопоглощение составляет около 0,05 мг/ом2 (т.е.прак­

тически отсутствует).

В толстом слое скорость счета пропорциональна удельной активности пробы: J = к.™- = к'. Ъы.

При сравнении в тонком слое rJ{ : Ji = Aj : А2 ; При сравнении в толстом олое J, : Зх = 2>< : 2)2 .

Под радиоактивным (радиоизотопным) составом понимается, относительная активность (%) радиоактивного изотопа, от

общей активности вещества. Частным случаем такого состава

является радиоизотопная чистота данного изотопа.

Для определения радиоизотопного состава вещества произ­