כאן, אנו מציגים את הפלטפורמה autoRAD נייד מהיר ההפרדה רדיומטרי והנחישות של 90Sr, מוצר ביקוע חשוב מאוד הקשורה פסולת גרעינית.
מערכת מהירה, אוטומטית ונייד ההפרדה והנחישות של radiostrontium בדגימות מימית, באמצעות Sr-שרף ורב רציפים הזרקת ניתוח תזרים, פותחה. הריכוזים של סטרונציום רדיואקטיבי נקבעו על ידי זרימה נצנוץ ספירה, המאפשר קביעת ופשוט, גם באתר. המערכת המוצעת ניתן לקבוע סטרונציום רדיואקטיבי ברמות הרלוונטיים תעשייתי ללא שינוי נוסף באמצעות הזמן הכולל ניתוח של פחות מ- 10 דקות לכל דגימה מימית. המגבלה של הזיהוי הוא 320 fg·g-1 (1.7 Bq/g).
כ-150 תחנות כוח גרעיניות מסחרי (NPP) עוברים פירוק, אך המספר הכולל של מתקני הגרעין היא הרבה יותר גדולה אם שהוכתבו מתקנים ומחקר נלקחים בחשבון1. פירוק של מתקני הגרעין יקר מאוד כרוך תחבורה והנחה באתר המדידה של חומר מזוהם. חיסכון אפשריים על ידי אימוץ טכניקות מדידה באתר וגמיש1. לכן יש צורך דחוף מהירה על שיטות אנליטיות אתר המשנה את פירוק של מתקני הגרעין הישן. גמא-פולטים יכול בקלות, באופן סלקטיבי להיקבע באמצעות גמא-ספקטרוסקופיה, אבל יש מחסור בשיטות אנליטיות באתר radionuclides (HTM)2קשה למדוד. בין HTM, 90Sr הוא עניין רב בשל שלה רעילות פליטת אנרגיה גבוהה. נחישותה הוא זמן רב ודורש את ההפרדה בין הפרעות כימות באמצעות ה-LSC או שיטות ספקטרוסקופיות3,4,5,6,7, 8,9,10,11,12,13.
בשיטות הרגילות רדיוכימי זמן רב, לעיתים קרובות דורשים חזרות כדי להשיג תשואה נאותה של סטרונציום. לכן, יש צורך דחוף שיטות מהיר ומדויק. מלבד הפרוטוקולים ההפרדה סטנדרטי, זרימה הזרקת טכניקות מוחלים טיהור ו/או ריכוז מראש של רדיואיזוטופים5,14,15. המעבדה-על-שסתום (ביחסי אהבה) התקני הם התפתחות נוספת בטכניקות זרימה. הם פלטפורמות לתכנות, המבוססים על זרימה עם מצבי צימוד שונה, התערוכה רב-תכליתיות16. מכשירים כאלה מאפשרים הפרדה אוטומטית של טרום ריכוז analytes לפני הגילוי, ובכך מגדילים הפארמצבטית והדיר8,17,18,19. מערכות ביחסי אהבה מצמידים משאבות זרימת multisyringe היה בשימוש נרחב לאיתור radionuclides, עקב צמצום הצריכה ריאגנט ופסולת דור8,10,17, 18 , 19 , 20. עם זאת, דיווח על מחקרים לגבי זיהוי מקוון ברמות אולטרה-מעקב הם דלילים8,17.
מדידות באתר של חומרים רדיואקטיביים יש הטבות ויתרונות רבים, אבל יש אין יישום של נצנוץ זרימה על 90Sr ניטור. בעיקרון, כימות מושגת באמצעות גלאי באינטרנט שמשלב את eluate מגיע המכשיר ביחסי אהבה עם מבריק קוקטייל11,21,22. התערובת נשאבים ואז דרך התא ספירה, מדידה הוא עשה שימוש photomultipliers לזווג. מפאת הכמות קטנה של התא, הפעם המדידה היא בסולם שניות.
מטרת מחקר זה היא הפיתוח של שיטת סטרונציום בעזרת זיהוי אוטומטי לחלוטין על טווח עבודה גדולים, המכסים בשני ריכוזים רלוונטי לסביבה, גם אלה נמצאו זרמי פסולת התעשיה הגרעינית. פלטפורמת הניידים, יכול להיות מותקן ברכב לביצוע ניתוח באתר של דגימות מימית.
אפיון רדיולוגי והגנה הן בעיות קריטיות במהלך כל שלבי מחזור החיים, מתקן גרעיני. הצורך של רדיונוקלידים נחישות במהלך פירוק של מתקני הגרעין דורש שיפור מתמיד של תהליכים אנליטיים. זה כרוך של השיפור של סלקטיביות, רגישות, קיצור הזמן ניתוח. האבטיפוס AUTORAD מממש דרישות אלה. בנוסף, האב-טיפוס הוא נייד ומאפשר נחישות באתר. השיטה המוצעת הופך אוטומטית הוחל בהצלחה מצפני 90Sr פעילות בדגימות מימית.
איור 1 מציג תרשים סכימטי של מערכת AutoRAD. תקשורת עם האבטיפוס הושג באמצעות שפת תכנות גרפי מסחרי LabVIEW 2014. מצב ארכיטקטורת תוכנה כלי נגינה וירטואלי (ויזה) להגדרת התצורה, תכנות ולשליטה ממשקים נפרס. איור 2 מציג את המסך ממשק משתמש גרפי איפה תצורת היציאה יכול לאמת לפני אתחול המערכת. מצב ויזה הוא עצמאי על מערכת ההפעלה ועל הסביבה תוכנית, ולכן הוא מספק רב-תכליתיות יוצאת דופן. המבנה הבסיסי ואת התכונות של התוכנה המפותחות דנו רבות הפרסום הקודם24. שיפורים הושגו על ידי שליטה על ביורטות על-ידי המחשב באמצעות ממשק RS232, ובכך מאפשר בקרה משופרת על שני ביורטות בו זמנית וכן את האפשרות לבצע מדידות במצב עצירה זרימה. לעומת זאת, החיבור RS232 מגיב במהירות כאשר מגביר המערכת backpressure. זה יכול להוביל שגיאת מערכת ומדידה לעצור. לכן, תשומת לב מיוחדת יש לשלמם בתהליך של שרף טוען וכוח יוניים של הדגימות.
אופטימיזציה של התנאים ניסיוני הושג סדרה של ניסויים באמצעות איזוטופ יציב סטרונציום 86Sr בתור פונדקאית בגלל ה רדיואקטיבי 90Sr ועל-ידי התאמת המערכת AUTORAD של ICP-MS מאשר של detctcor בטא מערכת. איור 3 מראה ICP-MS 86Sr • תנאי פרופילים. The שהושג 86Sr • תנאי פרופילים הן בהסכם מלא עם תוצאות שדווחה בעבר סטרונציום הכולל שימוש בלחץ נמוך ההפרדה התקנים25, היה ריק המופחת. שיטת הריבועים הפחותים רגרסיה ליניארית שימש ליצירת התאמה עבור העקומה מטרה אשר לא להציג את מרכיב נוסף אי ודאות. ליניאריות שהושג היה 0.995, עם p-ערכים פחות רמת המובהקות. לוד של 2 pg·g-1נקבע על ידי מדידות חוזרות של הריק על פי קורי26. הפארמצבטית של השיטה, בהתבסס על סטיית התקן היחסי של האזור שיא מחושבת על בסיס שלושה, סיבובים חוזרים ונשנים, תמיד היה פחות מ- 4% בטווח של 10 עד 120 pg·g-1. הכתף עדים הפרופילים • תנאי סביר להניח חפץ עקב אריזה בלתי אופטימאליים של העמודה בתצורה AUTORAD אוטומטית.
איור 4 מראה 90Sr פרופיל משתמש הגלאי זרימה רדיו. מערכת AUTORAD היא מסוגל להפריד ביעילות 90Sr בדגימות מימית.
איור 5 מראה שהתלות של 90Sr ריכוז עם האות היא לינארית בטווח של ריבית. המגבלה הנגזר לאיתור נמצא fg. טווח-1 גרם, הפיכת, ללא שינוי נוסף, הקביעה של radiostrontium ב פירוק גרעיני ודוגמאות אפיון הפסולת. הפארמצבטית של השיטה, באמצעות גלאי נצנוץ זרימה, המבוסס על סטיית היחסי של אזור הפסגה, נמצא במרחק של-30% בטווח ריכוז למד. הסידור הנוכחי של האב-טיפוס, לעומת זאת, מגביל את תחולת דגימות הסביבה, בעיקר בשל הזמן הקצר לספור את הגלאי. יתר על כן, מורכבים מטריצות אולי להרוות את השרף בעמודה מיני.
הטכניקה זרימה עצר, איפה המילטון ורדיו זרימה גלאי משאבת מופסקים במהלך המדידה, תיושם. תכונה זו תשפר את הרגישות על-ידי הרחבת הזמן מגורים בחלקו הגדול של אזור הדגימה בתוך התא זרימה. לפיכך, אות משמעותי מבחינה סטטיסטית הוא acculated לפני המדגם היציאות הגלאי. גישה זו תשפר את הסטטיסטיקה הספירה והן למגבלות זיהוי. בנוסף, יישום חדש מפותח כולל עמודת מיני יונים נוספים עבור הסרת רכיבים מטריקס העלולה להשפיע על השמירה והפרדה של radionuclides שונים בדגימות matric מורכבים.
The authors have nothing to disclose.
המחברים רוצה aknowledge של עמיתים; אנשים המעורבים השלבים השונים של הפרויקט. העמיתים בקרלסרוהה נוסד עיצוב המשרד, מסרס דיטריך Knoche ו ארנסט Volkmar, ב נוסד קרלסרוהה סדנת מסרס הנוצרית Diebold ו יואכים Küst בעיצוב וייצור של המעבדה על שסתום (ביחסי אהבה) רב-שימושי רינגוולד GmbH עבור תוכנת יישום הטכניקה מצב זרימה עצר לזיהוי.
microLAB 600 series | Hamilton | ML600EE6910 | Two dual syringe pump system, equiped with two 10 mL glass syringes. The instruments are interconnected using the CAN port (daisy chain). |
FlowLogic U | LabLogic | SG-BXX-05 | Liquid scintillator with high flash point |
ß-RAM 5 | LabLogic | flow detector, 2000 μL coiled Teflon flow cell.Software Laura 4.2.8 (LabLogic, England) run on desktop PC and connected to the detector via USB | |
SC-μ DX Autosampler | Elemental Scientific Instruments (ESI) | ||
Cheminert selector | Valco Instruments Co. Inc. | in-house made Lab-on-Valve has been mounted on this selector | |
Modular Valve Positioner (MVP) |
Hamilton | ||
mini magnetic stirrer | IKA | ||
Nitric Acid Suprapur 65% | Merck | 1.00441.1000 | purified using quartz sub-boiling distillation unit |
Sr-resin | Eichchrom Tecnologies, Inc | SR-B100-A | particle size 100-150 µm |
Water system Elix 3 in combination with Mili-Q Element A10 | Millipore | high-purity water (18.2 MΩ cm) | |
Sr-90 standard | Eckert & Ziegler | 7090 | Sr-90 concentration 1.915 kBq/g ± 3.0%, reference date 15-May-2016 12:00 PST |
MLS quartz sub-boiling distillation unit | MLS GmbH | Subboiling unit for the purification of HCl and nitric acid |