الفصل الآلي 90ريال وبريكونسينتريشن في نظام المعمل على صمام المستوى بك
概要
نقدم هنا، أوتوراد المحمولة منهاج الفصل الإشعاعي السريع وتحديد 90ريال، منتج انشطار هامة جداً ذات صلة بالنفايات النووية.
Abstract
وقد تم وضع نظام سريعة وتلقائية والمحمولة لفصل وتحديد راديوسترونتيوم في العينات المائية، باستخدام تحليل حقن التدفق المتسلسل راتنج ريال ومتعددة،. وقد تحددت التركيزات السترونتيوم المشعة عن طريق تدفق التﻷلؤ العد، السماح للتصميم على الإنترنت وفي الموقع أيضا. يمكن تحديد النظام المقترح الاسترونتيوم المشعة على المستويات الصناعية ذات الصلة دون مواصلة تعديل استخدام وقت التحليل الكلي لأقل من 10 دقيقة لكل عينة مائي. هو الحد الأقصى للكشف عن 320 fg·g-1 (1.7 بكريل/g).
Introduction
محطات الطاقة النووية التجارية حوالي 150 الحزب التقدمي الوطني يخضعون لسحب الترخيص، ولكن العدد الإجمالي للمرافق النووية أكبر بكثير إذا أخذت في الاعتبار1البحوث مرافق التخصيب وإعادة المعالجة. وقف تشغيل المنشآت النووية مكلف للغاية وتنطوي على النقل وإيقاف موقع قياس المواد الملوثة. وفورات من الممكن باعتماد تقنيات القياس في الموقع ومرنة1. ولذلك هناك حاجة ملحة للسريع على الأساليب التحليلية موقع دعم وقف تشغيل المرافق النووية القديمة. غاما-بواعث يمكن بسهولة وبشكل انتقائي تحديد استخدام مطيافية أشعة غاما، ولكن هناك نقص في أساليب تحليلية في الموقع الثابت لقياس النويدات المشعة (HTM)2. بين HTM، 90ريال من اهتمام كبير بسبب سميتها وانبعاث الطاقة العالية. تصميمها تستغرق وقتاً طويلاً ويتطلب فصل عن التدخلات والقياس الكمي باستخدام المهارات أو الطرق الطيفية3،4،5،،من67، 8،،من910،11،،من1213.
أساليب الكيمياء الإشعاعية القياسية هي مضيعة للوقت، وغالباً ما تتطلب التكرار الحصول غلة كافية من السترونتيوم. ولذلك، هناك حاجة ملحة إلى طرق أسرع ودقة. بالإضافة إلى البروتوكولات القياسية الانفصال، تطبق تقنيات حقن التدفق في تنقية و/أو قبل تركيز النظائر المشعة5،،من1415. مختبر في الصمام (LOV) الأجهزة مزيد من تنمية في تقنيات التدفق. وهي منصات قابلة للبرمجة، والقائم على التدفق مع وسائط مختلفة اقتران والمعرض براعة عالية16. تسمح هذه الأجهزة فصل تلقائي وقبل تركيز تحليلها قبل الكشف، مما يزيد من إمكانية تكرار نتائج والتكرار8،17،،من1819. نظم LOV بالإضافة إلى مضخات التدفق مولتيسيرينجي قد استخدمت على نطاق واسع للكشف عن النويدات المشعة، نظراً لتقليل استهلاك الكاشف والنفايات الجيل8،،من1017، 18 , 19 , 20-على الرغم من ذلك، أفادت الدراسات المتعلقة بالكشف على الإنترنت على مستويات فائقة-تتبع هي متفرق8،17.
القياسات في الموقع من مواد مشعة لها العديد من الفوائد والمزايا، ولكن لا يوجد تطبيق التﻷلؤ تدفق لرصد 90ريال. أساسا، هو يتحقق القياس الكمي باستخدام كشف على إنترنت أن يمزج النذرة قادمة من الجهاز LOV مع متألقاً كوكتيل11،،من2122. ثم يتم ضخ الخليط من خلال خلية العد والقياس باستخدام فوتومولتيبليرس المزدوجة. نظراً لصغر حجم الخلية، يتم قياس الوقت في الجدول ثانية.
والهدف من هذا البحث هو تطوير طريقة مؤتمتة بالكامل للكشف عن السترونتيوم على الخط أكثر من مجموعة عمل كبيرة، تغطي كل التركيزات ذات الصلة بيئياً وأيضا تلك الموجودة في مجاري النفايات السائلة في الصناعة النووية. المنصة متحركة ويمكن تركيبة في سيارة لإجراء تحليل العينات المائية في الموقع.
Protocol
Representative Results
Discussion
توصيف الإشعاعية وحماية هي القضايا الحرجة أثناء جميع مراحل دورة الحياة منشأة نووية. الحاجة إلى تحديد النويدات المشعة خلال وقف تشغيل المرافق النووية يتطلب التحسين المستمر للإجراءات التحليلية. وهذا يستلزم تعزيز الانتقائية وحساسية، وتقصير وقت التحليل. نموذج أوتوراد يفي بهذه المتطلبات. وباﻹضافة إلى ذلك، النموذج هو المحمولة ويسمح تصميم الموقع. بنجاح تم تطبيق الأسلوب الآلي على الخط المقترح لتحديد 90ريال النشاط في العينات المائية.
ويبين الشكل 1 الرسم تخطيطي للنظام أوتوراد. وقد تحقق التواصل مع النموذج الأولى باستخدام لغة برمجة رسومية التجاري 2014 ابفيف. وتم نشر وضع هندسة البرمجيات الصك الظاهري (فيزا) لتكوين وبرمجة ومراقبة الواجهات. ويبين الشكل 2 الشاشة واجهة المستخدم الرسومية حيث يمكن التحقق من تكوين المنفذ قبل تهيئة النظام. وضع تأشيرة مستقلة عن نظام التشغيل وبرنامج البيئة، حيث أنه يوفر مرونة استثنائية. وقد نوقشت على نطاق واسع في السابق نشر24البنية الأساسية وميزات البرامج المتقدمة. تحققت تحسينات عن طريق التحكم بورتيس بجهاز الكمبيوتر باستخدام واجهة RS232، مما يتيح تعزيز مراقبة كلا بورتيس في وقت واحد، وإمكانية لإجراء قياسات في وقف تدفق الوضع. وفي المقابل، الاتصال RS232 يتفاعل بسرعة عندما يزيد من باكبريسوري النظام. وهذا يمكن أن يؤدي إلى خطأ في النظام والقياس وقف. ولذلك، اهتماما خاصا قد تدفع عملية تحميل الراتنج والقوة الأيونية للعينات.
تحقيق الاستغلال الأمثل للظروف التجريبية في مجموعة من التجارب باستخدام النظائر المستقرة السترونتيوم 86ريال كبديل ل المشعة 90ريال، واقتران هذا النظام أوتوراد لبرنامج المقارنات الدولية-ماجستير بدلاً من ديتكتكور بيتا النظام. ويبين الشكل 3 برنامج المقارنات الدولية–مرض التصلب العصبي المتعدد 86ريال شطف التشكيلات الجانبية. حصل على 86خصم ريال شطف التشكيلات الجانبية في اتفاق تام مع النتائج المبلغ عنها سابقا لمجموع السترونتيوم استخدام ضغط منخفض فصل الأجهزة25، وكانت فارغة. تم استخدام أسلوب الانحدار الخطي المربعات لتوليد نوبة لمنحنى الغرض الذي لا يدخل عنصر إضافي من عدم يقين. الخطي حصل كان 0.995، مع فقيم أقل من مستوى الأهمية. كان يحددها في اللد pg·g 2-1القياسات المتكررة للفراغ حسب كوري26. إمكانية تكرار نتائج الأسلوب، استناداً إلى الانحراف المعياري النسبي لمنطقة الذروة محسوبة على أساس ثلاث تشغيلات المتكررة، كانت دائماً أقل من 4 في المائة في النطاق من 10 إلى 120 pg·g-1. كتف شهد في التشكيلات الجانبية شطف على الأرجح الحرفية سبب التعبئة غير الأمثل للعمود في التكوين أوتوراد الآلي.
يبين الشكل 4 90ريال الشخصية باستخدام الكشف عن تدفق الإذاعة. نظام أوتوراد غير قادرة على فصل 90ريال سعودي في عينات مائي فعال.
يبين الشكل 5 الاعتماد على 90ريال تركيز مع الإشارة الخطي في نطاق الاهتمام. حد الكشف المشتقة في جي. ز-1 النطاق، تمكين، دون مزيد من التعديل، تحديد راديوسترونتيوم في التفكيك النووي وعينات توصيف النفايات. إمكانية تكرار نتائج الأسلوب، استخدام كاشف التﻷلؤ تدفق واستنادا إلى الانحراف المعياري النسبي لمنطقة الذروة، وهو حوالي 30% في نطاق التركيز قيد الدرس. بيد أن الوضع الراهن للنموذج، يحد تطبيقه على عينات بيئية، أساسا بسبب ضيق الوقت العد في الجهاز. وعلاوة على ذلك، قد تشبع المصفوفات المعقدة الراتنج في العمود مصغرة.
هذه التقنية توقف التدفق، حيث توقفت مضخة للكشف عن تدفق هاملتون والإذاعة أثناء أخذ القياس، ستنفذ. هذه الميزة سوف تحسين الحساسية بتمديد فترة الإقامة في الجزء الأكبر من منطقة العينة داخل الخلية التدفق. وهكذا، إشارة ذات مغزى إحصائيا أككولاتيد قبل إنهاء العينة الكاشف. هذا النهج سوف تحسين إحصاءات العد وحدود الاكتشاف. وباﻹضافة إلى ذلك، يجري تطبيق جديد بما في ذلك عمود مصغرة إضافية من تبادل الأيوني لإزالة عناصر المصفوفة التي يمكن أن تؤثر على الاحتفاظ والفصل بين مختلف النويدات المشعة في العينات الدارسة المعقدة.
開示
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
الكتاب تود أن أكنووليدجي الزملاء والشعب المعنية في الخطوات المختلفة للمشروع. الزملاء في كارلسروه ثمة تصميم المكتب، السيدين ديتريش كنوش وارنست فولكمار، في مركز البحوث المشتركة كارلسروه حلقة العمل المسيحي السادة Diebold يواكيم Küst للتصميم والتصنيع للمختبر في مشعب صمام (LOV) ورينجوالد GmbH تنفيذ برامج تقنية وضع الكشف عن توقف تدفق.
Materials
| 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 |
参考文献
- Zapata-García, D., Wershofen, H. Development of radiochemical analysis strategies for decommissioning activities. Applied Radiation and Isotopes. 126, 204-207 (2017).
- Hou, X. Radiochemical analysis of radionuclides difficult to measure for waste characterization in decommissioning of nuclear facilities. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 273 (1), 43-48 (2007).
- Chung, K. H., et al. Rapid determination of radiostrontium in milk using automated radionuclides separator and liquid scintillation counter. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 304 (1), 293-300 (2015).
- Desmartin, P., Kopajtic, Z., Haerdi, W. Radiostrontium-90 (90Sr) Ultra-Traces Measurements by Coupling Ionic Chromatography (HPIC) and on Line Liquid Scintillation Counting (OLLSC). Environmental Monitoring and Assessment. 44 (1), 413-423 (1997).
- Grate, J. W., Strebin, R., Janata, J., Egorov, O., Ruzicka, J. Automated Analysis of Radionuclides in Nuclear Waste: Rapid Determination of 90Sr by Sequential Injection Analysis. Analytical Chemistry. 68 (2), 333-340 (1996).
- Holmgren, S., Tovedal, A., Björnham, O., Ramebäck, H. Time optimization of 90Sr measurements: Sequential measurement of multiple samples during ingrowth of 90Y. Applied Radiation and Isotopes. 110, 150-154 (2016).
- Kavasi, N., et al. Measurement of 90Sr in soil samples affected by the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant accident. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 303 (3), 2565-2570 (2015).
- Kołacińska, K., et al. Automation of sample processing for ICP-MS determination of 90Sr radionuclide at ppq level for nuclear technology and environmental purposes. Talanta. 169, 216-226 (2017).
- Lazare, L., Crestey, C., Bleistein, C. Measurement of 90Sr in primary coolant of pressurized water reactor. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 279 (2), 633-638 (2009).
- Mola, M., et al. Determination of 90Sr and 210Pb in sludge samples using a LOV-MSFIA system and liquid scintillation counting. Applied Radiation and Isotopes. 86, 28-35 (2014).
- Plionis, A. A., Gonzales, E. R., Landsberger, S., Peterson, D. S. Evaluation of flow scintillation analysis for the determination of Sr-90 in bioassay samples. Applied Radiation and Isotopes. 67 (1), 14-20 (2009).
- Temba, E. S. C., Reis Júnior, A. S., Amaral, &. #. 1. 9. 4. ;. M., Monteiro, R. P. G. Separation and determination of 90Sr in low- and intermediate-level radioactive wastes using extraction chromatography and LSC. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 290 (3), 631-635 (2011).
- Tomita, J., Yamamoto, M., Nozaki, T., Tanimura, Y., Oishi, T. Determination of low-level radiostrontium, with emphasis on in situ pre-concentration of Sr from large volume of freshwater sample using Powdex resin. Journal of Environmental Radioactivity. 146, 88-93 (2015).
- Egorov, O., Grate, J. W., Ruzicka, J. Automation of radiochemical analysis by flow injection techniques: Am-Pu separation using TRU-resin™ sorbent extraction column. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 234 (1), 231-235 (1998).
- Rodríguez, R., Avivar, J., Leal, L. O., Cerdà, V., Ferrer, L. Strategies for automating solid-phase extraction and liquid-liquid extraction in radiochemical analysis. TrAC Trends in Analytical Chemistry. 76, 145-152 (2016).
- Miró, M., Oliveira, H. M., Segundo, M. A. Analytical potential of mesofluidic lab-on-a-valve as a front end to column-separation systems. TrAC Trends in Analytical Chemistry. 30 (1), 153-164 (2011).
- Kołacińska, K., et al. Automation of sample processing for ICP-MS determination of 90Sr radionuclide at ppq level for nuclear technology and environmental purposes. Talanta. , (2016).
- Rodríguez, R., Avivar, J., Ferrer, L., Leal, L. O., Cerdà, V. Automated total and radioactive strontium separation and preconcentration in samples of environmental interest exploiting a lab-on-valve system. Talanta. 96, 96-101 (2012).
- Rodríguez, R., et al. Automation of 99Tc extraction by LOV prior ICP-MS detection: Application to environmental samples. Talanta. 133, 88-93 (2015).
- Villar, M., et al. Automatic and Simple Method for 99Tc Determination Using a Selective Resin and Liquid Scintillation Detection Applied to Urine Samples. Analytical Chemistry. 85 (11), 5491-5498 (2013).
- L’Annunziata, M. F. . Handbook of Radioactivity Analysis. , 1117-1178 (2012).
- Roane, J. E., DeVol, T. A., Leyba, J. D., Fjeld, R. A. The use of extraction chromatography resins to concentrate actinides and strontium from soil for radiochromatographic analyses. Journal of Environmental Radioactivity. 66 (3), 227-245 (2003).
- Barbesi, D., et al. A LabVIEW®-based software for the control of the AUTORAD platform: a fully automated multisequential flow injection analysis Lab-on-Valve (MSFIA-LOV) system for radiochemical analysis. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 313 (1), 217-227 (2017).
- Barbesi, D., et al. A LabVIEW®-based software for the control of the AUTORAD platform: a fully automated multisequential flow injection analysis Lab-on-Valve (MSFIA-LOV) system for radiochemical analysis. Journal of Radioanalytical and Nuclear. , 1-11 (2017).
- Strahlenschutz, F. f. . Moderne Routine- und Schnellmethoden zur Bestimmung von SR-89 und SR-90 bei der Umweltüberwachung : Bericht einer Ad-hoc-Arbeitsgruppe des Arbeitskreises Umweltüberwachung (AKU). , (2008).
- Currie, L. A. Limits for qualitative detection and quantitative determination. Application to radiochemistry. Analytical Chemistry. 40 (3), 586-593 (1968).
