Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 6053:2021 ISO 9696:2017 Chất lượng nước - Tổng hoạt độ phóng xạ alpha - Phương pháp nguồn dày

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 6053:2021

ISO 9696:2017

CHẤT LƯỢNG NƯỚC - TỔNG HOẠT ĐỘ PHÓNG XẠ ALPHA - PHƯƠNG PHÁP NGUỒN DÀY

Water quality - Gross alpha activity - Test method using thick source

Lời nói đầu

TCVN 6053:2021 thay thế TCVN 6053:2011.

TCVN 6053:2021 hoàn toàn tương đương với ISO 9696:2017.

TCVN 6053:2021 do Ban Kỹ thuật Tiêu chuẩn TCVN7TC 147 Chất lượng nước biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

Lời giới thiệu

Hoạt độ phóng xạ từ một số nguồn tự nhiên và do con người gây ra hiện diện khắp nơi môi trường. Do đó, các vùng nước (ví dụ nước mặt, nước ngầm, nước biển) có thể chứa nhân phóng xạ có nguồn gốc tự nhiên, nhân tạo hoặc cả hai:

- Các nhân phóng xạ tự nhiên, bao gồm ⁴⁰K, ³H, ¹⁴C và các nhân có nguồn gốc từ dãy phân rã thori và urani, cụ thể là ²²⁶Ra, ²²⁸Ra, ²³⁴U, ²³⁸U, ²¹⁰Po và ²¹⁰Pb, có thể được tìm thấy trong nước cho lý do tự nhiên [ví dụ giải hấp từ đất và nước mưa chảy tràn) hoặc có thể được thải ra từ các quy trình công nghệ liên quan đến các vật liệu phóng xạ tự nhiên (ví dụ khai thác và chế biến cát khoáng, hoặc sản xuất và sử dụng phân lân];

- Nhân phóng xạ do con người tạo ra, như các nguyên tố urani chuyển đổi (ví dụ, amend, plutoni, neptuni và curi), ³H, ¹⁴C, ⁹⁰Sr, và một số nhân phóng xạ phát gamma cũng có thể được tìm thấy trong vùng nước tự nhiên. Một lượng nhỏ các nhân phóng xạ này có thể được thải ra từ cơ sở chu trình nhiên liệu hạt nhân vào môi trường là kết quả của việc phát thải thông thường cho phép. Một số nhân phóng xạ trong số này được sử dụng cho các ứng dụng y tế và công nghiệp cũng có thể được thải ra môi trường sau khi sử dụng. Các nhân phóng xạ do con người gây ra cũng được tìm thấy trong các vùng nước do ô nhiễm bụi phóng xạ trong quá khứ do sự phát nổ trên mặt đất của các thiết bị và các tai nạn hạt nhân như đã xảy ra tại Chernobyl và Fukushima.

Nồng độ hoạt độ của nhân phóng xạ trong các thủy vực có thể thay đổi tùy theo đặc điểm địa chất địa phương và điều kiện khí hậu, chúng có thể được tăng thêm một cách cục bộ và tạm thời phát thải từ các cơ sở hạt nhân trong các tình huống phơi nhiễm phóng xạ theo kế hoạch, trường diễn và khẩn cấp^[1]. Nước uống do đó có thể chứa các nhân phóng xạ ở nồng độ hoạt độ có thể gây rủi ro cho sức khỏe con người.

Các nhân phóng xạ có trong nước thải đã xử lý thường được kiểm soát trước khi thải vào môi trường^[2] và các vùng nước. Nước uống có thể được giám sát hoạt độ phóng xạ của chúng như được khuyến nghị bởi Tổ chức Y tế Thế giới (WHO)^[3]. Việc kiểm soát và giám sát như vậy có thể cho phép thực hiện các hành động thích hợp để đảm bảo rằng không có ảnh hưởng xấu đến sức khỏe của cộng đồng. Tiếp sau những khuyến nghị quốc tế, giới hạn nồng độ cho phép của nhân phóng xạ đối với nước thải đã xử lý thải ra môi trường và mức hướng dẫn của các nhân phóng xạ đối với các vùng nước và nước uống thường được quy định cụ thể bởi các quy định quốc gia cho các tình huống phơi nhiễm phóng xạ theo kế hoạch, trường diễn và tình huống sự cố. Việc tuân thủ các giới hạn này có thể được đánh giá bằng cách sử dụng các kết quả đo với độ không đảm bảo theo yêu cầu của TCVN 5959-3 (ISO/IEC Guide 98-3) và ISO 5667-20.

Tùy thuộc vào tình huống phơi nhiễm phóng xạ, các giới hạn và mức độ hướng dẫn sẽ dẫn đến hành động để giảm nguy cơ sức khỏe khác nhau. Ví dụ, trong tình huống phơi nhiễm phóng xạ trường diễn hoặc kế hoạch, hướng dẫn của WHO đối với mức sàng lọc trong nước uống là 0,5 Bq/I đối với tổng hoạt độ alpha và 1 Bq/L cho tổng hoạt độ beta.

CHÚ THÍCH: Mức hướng dẫn là nồng độ hoạt động với lượng nước uống là 2 l/d trong 1 năm dẫn đến liều hiệu dụng 0,1 mSv/a cho các thành viên của công chúng, một liều hiệu dụng thể hiện rất mức độ rủi ro thấp mà dự kiến sẽ không làm phát sinh bất kỳ tác dụng phụ nào có thể phát hiện được đối với sức khỏe^[3].

Do đó, phương pháp thử nghiệm có thể cần được điều chỉnh tùy thuộc phương pháp đó được áp dụng cho các tình huống phơi nhiễm phóng xạ trường diễn theo kế hoạch hay tình huống sự cố vì trong các tình huống sự cố, hoạt độ phóng xạ của một số lượng lớn các mẫu cần phải được xác định nhanh chóng. Các phương pháp thử nghiệm có thể được điều chỉnh phù hợp cho các tình huống phơi nhiễm phóng xạ theo kế hoạch hoặc tình huống sự cố. Các giới hạn hoạt độ phóng xạ, ngưỡng quyết định, giới hạn phát hiện, và độ không đảm bảo đảm bảo để kết quả kiểm tra tổng nồng độ hoạt độ cho phép xác nhận rằng chúng ở dưới mức hướng dẫn được quốc gia quy định đối với các tình huống phơi nhiễm phóng xạ trường diễn hoặc tình huống sự cố^[5][6][7].

Thông thường, các phương pháp thử nghiệm có thể được điều chỉnh để đo tổng nồng độ hoạt độ của (các) nhân phóng xạ trong nước thải trước khi lưu trữ hoặc trong nước thải đã xử lý trước khi thải ra môi trường. Kết quả thử nghiệm sẽ cho phép người vận hành nhà máy/cơ sở lắp đặt tuân thủ các quy định quốc gia trong việc xác nhận rằng trước khi xả, nước thải/nước thải đã xử lý có hoạt độ phóng xạ nồng độ thấp hơn giới hạn cho phép.

Phương pháp thử nghiệm được mô tả trong tiêu chuẩn này có thể được sử dụng trong tình huống phơi nhiễm dự kiến, hiện tại và khẩn cấp, cũng như đối với nước thải và nước thải đã xử lý với các sửa đổi cụ thể có thể làm tăng độ không đảm bảo tổng thể, giới hạn và ngưỡng phát hiện.

(Các) phương pháp thử nghiệm có thể được sử dụng cho các mẫu nước sau khi lấy mẫu, xử lý mẫu và thử nghiệm thích hợp chuẩn bị mẫu (xem các phần của TCVN 6663 (ISO 5667)).

Tiêu chuẩn về phương pháp kiểm tra tổng nồng độ hoạt độ alpha và beta trong mẫu nước được chứng minh cho các phòng thử nghiệm thực hiện các phép đo này và có thể được yêu cầu bởi các cơ quan có thẩm quyền quốc gia, vì các phòng thí nghiệm có thể phải đạt được sự công nhận cụ thể đối với phép đo nhân phóng xạ trong mẫu nước uống.

Tiêu chuẩn này là một trong số các tiêu chuẩn về các phương pháp thử nghiệm liên quan đến phép đo nồng độ hoạt độ của các nhân phóng xạ trong mẫu nước.

CHẤT LƯỢNG NƯỚC - TỔNG HOẠT ĐỘ PHÓNG XẠ ALPHA - PHƯƠNG PHÁP NGUỒN DÀY

Water quality - Gross alpha activity - Test method using thick source

CẢNH BÁO - Người sử dụng tiêu chuẩn này cần phải thành thạo với các thực hành trong phòng thí nghiệm thông thường. Tiêu chuẩn này không đề cập tới mọi vấn đề an toàn liên quan đến người sử dụng. Trách nhiệm của người sử dụng là phải xác lập độ an toàn, đảm bảo vệ sức khỏe và phù hợp với các quy định của quốc gia.

QUAN TRỌNG - Chỉ những nhân viên được đào tạo phù hợp mới được tiến hành phép thử theo tiêu chuẩn này.

1  Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định phương pháp xác định tổng hoạt độ phóng xạ alpha trong nước không mặn đối với các hạt nhân (nuclit) phóng xạ phát alpha không bay hơi ở nhiệt độ 350 °C.

Phương pháp này có thể áp dụng để phân tích nước thô và nước uống.

Khoảng áp dụng phụ thuộc vào lượng chất lơ lửng trong nước và các tính năng đặc hiệu (tốc độ đếm phông và hiệu suất đếm) của máy đếm.

Trách nhiệm của phòng thử nghiệm là đảm bảo tính phù hợp của phương pháp này đối với các mẫu nước được thử.

CHÚ THÍCH: Trong tiêu chuẩn này, “nguồn” được hiểu là “mẫu”

2  Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau là rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với những tài liệu viện dẫn có ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với những tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có).

TCVN 4851:1989 (ISO 3696:1987), Nước dùng để phân tích trong phòng thí nghiệm - Yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử.

TCVN 6663-1 (ISO 5667-1), Chất lượng nước - Lấy mẫu - Phần 1: Hướng dẫn lập chương trình lấy mẫu và các kỹ thuật lấy mẫu.

TCVN 6663-3 (ISO 5667-3), Chất lượng nước - Lấy mẫu - Phần 3: Hướng dẫn bảo quản và xử lý mẫu nước.

TCVN 6663-14 (ISO 5667-14), Chất lượng nước - Lấy mẫu - Phần 14: Hướng dẫn đảm bảo chất lượng lấy mẫu và xử lý lấy mẫu nước môi trường.

TCVN 6165 (ISO/IECGUIDE99) Từ vựng quốc tế về đo lường học - Khái niệm, thuật ngữ chung và cơ bản (VIM)

TCVN 7870-10 (ISO 80000-10) Đại lượng và đơn vị - Phần 10: Vật lý nguyên tử và hạt nhân

TCVN 9595-3 (ISO/IEC Guide 98-3) Độ không đảm bảo đo - Phần 3: Hướng dẫn trình bày độ không đảm bảo đo (GUM:1995)

TCVN ISO/IEC 17025 (ISO/IEC 17025), Yêu cầu chung về năng lực của phòng thử nghiệm và hiệu chuẩn.

ISO 11929 Determination of the characteristic limits (decision threshold, detection limit and limits of the confidence interval) for measurements of ionizing radiation - Fundamentals and application (Xác định các giới hạn đặc tính (ngưỡng quyết định, giới hạn phát hiện và giới hạn khoảng tin cậy) đối với phép đo bức xạ ion hóa - Cơ sở và ứng dụng)

3  Thuật ngữ, định nghĩa

Trong tiêu chuẩn này không sử dụng thuật ngữ, định nghĩa

Tiêu chuẩn này áp dụng các ký hiệu được quy định trong TCVN 7870-10 (ISO 80000-10), ISO 11929, TCVN 9595-3 (ISO/IEC Guide 98-3), TCVN 6165 (ISO/IEC Guide 99).

4  Ký hiệu

5  Nguyên tắc

Tổng hoạt độ phóng xạ alpha được xác định bằng máy đếm tỷ lệ hoặc máy đếm chất nhấp nháy rắn [VD. detector ZnS(Ag)] trong nước trên phần cặn còn lại trên đĩa đếm. Phương pháp này yêu cầu một độ dày đồng nhất và lớp cặn đồng nhất trên đĩa đếm (planchet) vì khi định vị mẫu trong detector có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu quả đếm của thiết bị do sự tự hấp thụ của các hạt alpha trong vật liệu cặn.

Hoạt độ alpha phải được tính bằng cách sử dụng màn hình nhấp nháy kẽm sulfua được kích hoạt bằng bạc, detector hạt tích điện silicon [detecto silicon được cấy ion hoặc detetor rào mặt (SSB)] hoặc bộ đếm tỷ lệ dòng khí (không cửa sổ hoặc có cửa sổ <100 μg/cm²).

Phép đo tổng hoạt độ alpha không nhằm xác định hàm lượng phóng xạ alpha tuyệt đối của mẫu mà là phân tích sàng lọc để đảm bảo các giới hạn hành động của chất phát alpha không bị vượt quá. Phép thử này chỉ xác định chỉ số tổng hoạt độ alpha. Phân tích tổng hoạt độ alpha không chính xác và chụm như phân tích nhân phóng xạ cụ thể sau khi tách bằng hóa học phóng xạ.

Mẫu được axit hóa để cho ổn định được làm bay hơi đến gần khô, được chuyển sang dạng sunphat và sau đó nung ở 350 °C. Một phần cặn còn lại chuyển sang đĩa đếm và tổng hoạt độ phóng xạ alpha được đo bằng cách đếm trong detector hạt alpha hoặc hệ thống máy đếm đã hiệu chuẩn trước qua chất chuẩn phóng xạ alpha và nồng độ hoạt độ alpha đã tính. Cần chú ý rằng phương pháp này có thể không cho phép xác định một vài chất bay hơi như khí ²²²Rn hoặc halid poloni. Các nhân phóng xạ vòng đời ngắn (ví dụ ²²⁴Ra) cũng không được phát hiện do khoảng thời gian từ khi lấy mẫu đến phân tích.

6  Thuốc thử và thiết bị

6.1  Thuốc thử

Ngoại trừ những dung dịch chuẩn đã được chứng nhận, tất cả các thuốc thử phải đạt cấp độ phân tích đã được công nhận và không chứa bất kỳ hoạt độ alpha có thể đo được.

Phương pháp chuẩn bị thuốc thử trắng để kiểm tra sự có mặt của hoạt độ phóng xạ hoặc sự nhiễm xạ được nêu trong Điều 8.

6.1.1  Nước, phù hợp theo TCVN 4851:1989 (ISO 3696:1987), loại 3.

6.1.2  Dung dịch chuẩn đã được chứng nhận.

Phòng thử nghiệm hiệu chuẩn thiết lập liên kết chuẩn đo lường của mình và thiết bị đo với đơn vị đo lường hệ quốc tế (SI) thông qua chuỗi hiệu chuẩn không gián đoạn hoặc so sánh không gián đoạn liên kết với chuẩn đầu phù hợp của đơn vị đo SI. Việc kết nối với đơn vị SI có thể đạt được bằng cách so sánh với chuẩn đo lường quốc gia. Chuẩn đo lường quốc gia có thể là chuẩn sơ cấp, là chuẩn được công nhận của đơn vị SI hoặc đại diện thống nhất của đơn vị SI dựa trên hằng số vật lý cơ bản, hoặc cũng có thể là chuẩn thứ là chuẩn được hiệu chuẩn bằng viện đo lường quốc gia. Nếu sử dụng dịch vụ hiệu chuẩn nội bộ, tính liên kết đo lường cần phải đảm bảo bằng sử dụng dịch vụ hiệu chuẩn của các phòng thí nghiệm mà có thể chứng minh năng lực, khả năng đo và tính liên kết. Chứng chỉ hiệu chuẩn được các phòng thí nghiệm cấp cần phải bao gồm kết quả đo, kể cả độ không đảm bảo đo và/hoặc các công bố về sự phù hợp với các quy định đo lường.

Việc chọn các chất chuẩn alpha sẽ phụ thuộc vào kiến thức về các chất phóng xạ dạng giống như loại cần thử nghiệm có trong nước. Nói chung, điều này là việc chọn giữa chất phóng xạ alpha tự nhiên và nhân tạo.

Trong các dung dịch chuẩn của các hạt nhân phóng xạ alpha nhân tạo, ²⁴¹Am và ²³⁹Pu thường được sử dụng. Nếu ²³⁹Pu được dùng thì sự có mặt của ²⁴¹Pu tinh khiết cần phải được xem xét vì sẽ dẫn đến việc phát xạ ²⁴¹Am trong các dung dịch chuẩn đã chuẩn bị của nguồn. Nếu sử dụng ²⁴¹Am, các chất gây nhiễu tiềm ẩn của phóng xạ gamma, hoặc nhiễu xuyên âm alpha-beta cũng cần được tính đến [xem Tài liệu tham khảo [8]].

CHÚ THÍCH 1  Hợp chất urani có thành phần đồng vị đã biết hoặc thành phần như tự nhiên đã được chứng nhận có một điểm thuận lợi là hoạt độ này của nó có thể tính được từ những hằng số vật lý đã được thiết lập và các dữ liệu về lượng đồng vị có trong hợp chất mà nó không phụ thuộc vào quy trình hiệu chuẩn của một cơ quan cụ thể.

CHÚ THÍCH 2  Hơn nữa, do năng lượng bức xạ alpha phát ra từ các đồng vị của urani nhỏ hơn so với năng lượng bức xạ alpha phát ra từ các hạt siêu uran nhân tạo nên việc dùng các mẫu chuẩn urani cho kết quả cao hơn hạt nhân siêu uran. Khuyến nghị chọn kết quả đánh giá dư trong các trường hợp chưa biết thành phần thực.

6.1.3  Axit nitric, c(HNO₃) = 8 mol/l.

6.1.4  Axit sunfuric, c(H₂SO₄) = 18 mol/l, p = 1,84 g/mL , w(H₂SO₄) = 95 %.

6.1.5  Các dung môi hữu cơ bay hơi.

Methanol và axeton.

6.1.6  Axetat vinyl.

6.1.7  Canxi sunfat, CaSO₄.

Vì muối canxi có thể chứa một lượng vết ²²⁶Ra và/hoặc ²¹⁰Pb, cần kiểm tra sự có mặt của các nhân này.

6.2  Thiết bị

6.2.1  Thiết bị phòng thí nghiệm thông thường.

6.2.2  Máy đếm hạt alpha

Hoạt độ alpha được đếm bằng cách sử dụng ống đếm nhấp nháy sunfua kẽm hoạt hóa bằng bạc, detector silic đo hạt tích điện [detector silic cấy ion hoặc detector rào mặt (SSB)] hoặc máy đếm tỷ lệ dòng khí (không có cửa sổ hoặc có cửa sổ <100 μg.cm^-2).

Nếu dùng máy đếm tỷ lệ dòng khí, cần lựa chọn cửa sổ alpha sao cho nhiễu xuyên âm alpha-beta gần như bằng không.

Nếu sử dụng hệ thống đếm tỷ lệ không có cửa sổ dòng khí, tiến hành kiểm tra thường xuyên khả năng nhiễm xạ của hệ thống đếm bằng cách đếm mẫu trắng.

CHÚ THÍCH  Bản chất tự nhiên của mỗi nguồn đếm có thể làm tăng sự nhiễm bẩn nếu thực hiện trong chân không (như trong trường hợp SSB) hoặc hệ thống dòng khí (như đã dùng trong máy đếm tỷ lệ).

6.2.3  Khay kim loại/đĩa đếm, có độ dày ít nhất là 2,5 mg.mm^-2 (250 mg.cm^-2), chúng được gắn với nhau và làm bằng thép không rỉ;

CHÚ THÍCH  Đường kính của đĩa đếm sử dụng được xác định theo yêu cầu của máy đếm, tức là đường kính của detector và kích thước vòng kẹp của nguồn.

Nguồn cần dàn đều và một số người làm việc có thể thực hiện một cách dễ dàng trên bề mặt đĩa đếm nhẵn, trơn, trong khi một số người khác thích dùng khay đã được làm mòn hoặc đã làm nhám (phun cát và làm ăn mòn hóa học được dùng cho mục đích này).

6.2.4  Lò nung Muffle, có thể duy trì nhiệt độ ở (350 ± 10) °C.

6.2.5  Chén nung, làm bằng silica hoặc sứ tráng men, thể tích từ 30 mL đến 50 mL .

7  Qui trình

CẢNH BÁO  Người sử dụng tiêu chuẩn này có thể liên quan đến vật liệu, vận hành và thiết bị nguy hại. Tiêu chuẩn này không nhằm đề cập đến tất cả các vấn đề an toàn liên quan đến việc sử dụng. Trách nhiệm của người sử dụng tiêu chuẩn này là thiết lập các thực hành phù hợp về an toàn và sức khỏe và xác định khả năng áp dụng các giới hạn quy định trước khi sử dụng. Tất cả các bước trong điều này, ngoại trừ bước 7.1 cần được thực hiện trong tủ an toàn.

7.1  Lấy mẫu

Lấy mẫu xử lý và bảo quản mẫu nước theo quy định trong TCVN 6663-1 (ISO 5667-1); TCVN 6663-3 (ISO 5667-3) và TCVN 6663-14 (ISO 5667-14).

Nếu cần đo hoạt độ phóng xạ của mẫu nước đã lọc, tiến hành lọc ngay sau khi thu thập mẫu và trước khi axit hóa.

CHÚ THÍCH  Việc axit hóa mẫu nước sẽ giảm thiểu sự thất thoát vật liệu phóng xạ từ dung dịch gây ra bởi sự hấp thụ. Nếu sự axit hóa được thực hiện trước khi lọc, sẽ giải hấp chất phóng xạ đã được hấp thụ trên từng chất riêng biệt.

7.2  Xử lý sơ bộ

Cần xác định hàm lượng tổng chất rắn trong nước để xác định thể tích nước nhỏ nhất cho phép đo. Xác định mức cho phép thay đổi thành phần do nung ở nhiệt độ 350 °C và sunfat hóa phần cặn còn lại, tính thể tích cần thiết của mẫu để có lượng chất rắn còn lại trên mỗi đơn vị diện tích ở mức nhỏ không vượt quá p_s (mg.mm^-2) theo Công thức (1):

Sử dụng công thức này như một chỉ dẫn để xác định thể tích của mẫu cần cho giai đoạn làm giàu sau đó.

Các phân tích được tiến hành trong một khu vực mà các vết phóng xạ không được sử dụng.

7.3  Giai đoạn làm giàu

Chuyển vào cốc đã biết trước thể tích, V , tính theo lít, (± 1 %), của mẫu được chọn sao cho sau khi nung, giá trị p_s lớn hơn 0,1 mg.mm^-2.

Đối với loại nước rất mềm, có khả năng là thể tích nước cần thiết cho p_s > 0,1 mg.mm^-2 là hết sức lớn. Trong những trường hợp này nên sử dụng thể tích thực tế lớn nhất có thể được hoặc thêm muối canxi.

Làm bay hơi cẩn thận trên bếp nóng đến khi thể tích còn lại khoảng 50 mL .

Sau khi nguội, chuyển dung dịch đã được làm giàu sang đĩa thạch anh (hoặc đĩa sứ tráng men) (6.2.5), trước đó đã được nung ở 350 °C. Tráng kỹ cốc đựng với một ít nước cất và chuyển nước rửa sang đĩa (6.2.5).

Nếu như cốc đựng to, chuyển nước rửa sang cốc nhỏ hơn cho thuận tiện. Sau khi nước rửa đã được cô đặc tới một khối lượng thấp hơn để thuận tiện cho việc chuyển sang đĩa thạch anh.

7.4  Giai đoạn sunfat hóa

Chắc chắn rằng nước rửa trong đĩa (6.2.5) đã nguội và thêm 1 mL axit sunfuric đậm đặc (6.1.4).

Một số loại nước khi làm khô và nung có thể tạo ra một lượng tro không thích hợp cho việc đo hoạt độ phóng xạ, vì tro này hút ẩm hoặc khó phân tán. Quá trình sunfat hóa là phương thức xử lý thích hợp cho các mẫu nước như vậy. Thể tích của axit sunfuric (6.1.4) đã chọn (1 mL) có khả năng sunfat hóa khoảng 1,8 g canxi cacbonat. Để cho lượng axit dư, thể tích ban đầu của mẫu nên chọn sao cho tổng hàm lượng chất rắn không vượt quá 1 g (thực tế với một số loại nước, bước này không cần thiết).

Làm bay hơi cẩn thận cho đến khối lượng chứa trên đĩa khô hết.

Để tránh bắn mẫu, gia nhiệt đĩa từ phía trên (từ đèn tia hồng ngoại) và tiếp tục gia nhiệt cho đến khi bốc khói axit sunfuric. Sau đó chuyển đĩa sang bếp đun và tiếp tục gia nhiệt đến khi hết khói.

7.5  Giai đoạn nung

Chuyển đĩa chứa các sản phẩm sang lò nung Muffe (6.2.4), nung trong 1 h ở nhiệt độ (350 ±10) °C và để nguội trong bình hút ẩm.

Cân đĩa và lượng cặn thu được. Từ chênh lệch khối lượng, tính khối lượng cặn đã nung, m, tính bằng miligam.

7.6  Chuẩn bị nguồn

Cân cặn trên đĩa đếm để thu được giá trị p_s lớn hơn 0,1 mg.mm^-2. Nếu tro chưa mịn, thì nghiền bằng cối và chày.

Nếu thể tích, V, được sử dụng ở 7.3 mà thu được giá trị của R nhỏ hơn 0,1 mg.mm^-2, chuyển hết cặn sang đĩa đếm.

Vì hiệu suất đếm hạt alpha bị ảnh hưởng đáng kể bởi độ dày nguồn (xem Tài liệu tham khảo [9]), điều quan trọng là phải giữ khối lượng tải của mẫu giống với khối lượng tải của chuẩn hiệu chuẩn. Điều này đạt được khi hoặc chuẩn bị nguồn chuẩn và mẫu thử có cùng khối lượng tải với mẫu, m_r, cần để hiệu chuẩn hệ thống phát hiện hoặc lặp lại qui trình bằng việc thêm muối canxi vào mẫu nước nhằm đạt tới cùng khối lượng như của nguồn chuẩn dùng hiệu chuẩn.

Dàn đều cặn trên đĩa đếm bằng cách cho thêm vài giọt dung môi hữu cơ bay hơi (ví dụ: methanol hoặc aceton) và làm khô tới khối lượng không đổi. Ghi thời gian và ngày chuẩn bị nguồn và kiểm tra để đảm bảo rằng không bị mất cặn.

Vì hiệu suất đếm hạt alpha bị ảnh hưởng đáng kể do độ dày nguồn, do vậy cần phải dàn đều nguồn đếm. Có thể thêm polyvinyl axetat (PVA) (6.1.6) vào dung môi [ví dụ, 1 g PVA hòa tan trong 100 mL (+ 5 %) dung môi] để tạo ra sự kết dính nguồn khi làm khô.

7.7  Đo

Đặt chế độ của máy đếm (6.2.2) theo bản hướng dẫn của nhà sản xuất.

Ngay sau khi làm khô nguồn, bắt đầu tiến hành đo độ phóng xạ trên đĩa đếm trong khoảng thời gian thích hợp. Ghi thời gian, thời gian đếm và ngày đếm.

Thời gian đếm phụ thuộc vào tốc độ đếm của mẫu, tốc độ đếm của phông, và cũng phụ thuộc vào giới hạn phát hiện và ngưỡng quyết định yêu cầu.

CHÚ THÍCH  Việc đếm lại qua chu kỳ một tháng có thể phát hiện ra các nhân phóng xạ con cháu của đồng vị phóng xạ radi. Sự xuất hiện các nhân phóng xạ nằm trong chuỗi phóng xạ urani và/hoặc thori có thể làm phức tạp hơn cho việc giải thích các số liệu trên. Ở mức môi trường bình thường, các hiện tượng này hiếm khi xuất hiện, đặc biệt khi thời gian đếm dài. Tuy nhiên, sau một chu kỳ một tháng các nguồn nước thô có ²²⁶Ra tự nhiên cao có thể cho thấy số đếm tăng gấp bốn lần so với số đếm ban đầu do số lượng các nhân phóng xạ con cháu của radi tăng lên.

7.8  Xác định phông

Đo hoạt độ phóng xạ phông bằng cách sử dụng đĩa đếm sạch. Từ các kết quả đếm lặp lại để xác nhận sự ổn định của phông.

7.9  Chuẩn bị nguồn hiệu chuẩn

CẢNH BÁO  Qui trình này yêu cầu việc chuẩn bị bột khô đã thêm chuẩn có chứa nhân phóng xạ alpha. Cần phải tránh sự hấp thụ ngẫu nhiên của hạt phóng xạ và sử dụng tủ kín chuyên dùng để chuẩn bị nguồn đã thêm chuẩn. Cũng có thể sử dụng tủ hút trong phòng thí nghiệm với điều kiện khí thoát ra không quá mức và không có khả năng xáo trộn hoặc gây nên sự khuếch tán các hạt bột mịn trong không khí.

Cân chính xác khoảng 2,5 g canxi sunfat (6.1.7) vào cốc dung tích 150 mL. Thêm cẩn thận 10 mL (±1 %) axit nitric (6.1.3) nóng, khuấy và thêm nước (6.1.1) nóng đến 100 mL.

Thêm một lượng chính xác đã biết (khoảng 5 Bq tới 10 Bq) của chất chuẩn thích hợp.

Chuyển dung dịch vào đĩa thạch anh hoặc đĩa sứ 200 mL (trước đó đã nung ở nhiệt độ 350 °C), cân chính xác đến ± 0,001 g, và làm khô dung dịch đến khô bằng đèn tia hồng ngoại.

Nung phần cặn đã khô trong lò nung Muffle (6.2.4) ở nhiệt độ (350 ± 10) °C trong 1 h.

Tính hoạt độ phóng xạ của mỗi đơn vị khối lượng của CaSO₄, tính theo Bq.g^-1, dùng khối lượng của cặn đã nung và lượng hoạt độ đã thêm vào của chất chuẩn đã chọn (²⁴¹Am, ²³⁹Pu hoặc U của thành phần đồng vị tự nhiên).

Nghiền chất rắn thành bột mịn (nếu cần thiết dùng chày và cối giã), theo đúng cách như đã dùng để chuẩn bị mẫu.

Chuẩn bị đĩa đếm nguồn theo cách đã quy định cho mẫu.

Đo các nguồn hiệu chuẩn trong máy đếm alpha (6.2.2).

7.10  Độ nhạy và độ chệch

Độ nhạy và độ chệch phụ thuộc vào lượng chất vô cơ có trong nước, các đặc tính của detector và các nhân phóng xạ có mặt. Phụ lục A đưa ra ví dụ về tiêu chí tính năng.

Vì kết quả sẽ được thể hiện như đại lượng tương đương với chất chuẩn hiệu chuẩn đã chọn, nên việc chọn chất chuẩn cần được tiến hành cẩn thận để độ chệch là nhỏ nhất. Số liệu về hiệu suất đếm thu được bằng detector của ống nhấp nháy sunfua kẽm hoạt hóa-bằng bạc của một vài nhân phóng xạ cần được báo cáo như ví dụ trong Bảng 1.

7.11  Tối ưu hóa việc xác định

Vì các hạt phóng xạ alpha bị hấp thụ rất mạnh bởi vật chất, nên cần phải tối ưu hóa độ dày của nguồn; trong phương pháp này, độ dày cần phải > 0,1 mg.mm^-2 (10 mg.cm^-2).

Để giữ tỷ trọng và sự phân bố của chất phóng xạ là hằng số, cần tạo nguồn mẫu và nguồn chuẩn càng giống nhau càng tốt

Bảng 1 - Ví dụ về dữ liệu hiệu suất đếm

8  Kiểm tra sự nhiễm bẩn phóng xạ

8.1  Yêu cầu chung

Kiểm tra sự nhiễm bẩn của các thuốc thử cách làm bay hơi các thể tích của thuốc thử đã được sử dụng trong quá trình phân tích trên các đĩa đếm riêng biệt. Kiểm tra sự nhiễm bẩn của toàn bộ hệ thống bằng 1 L nước cất đã axit hóa với 20 mL axit nitrit (6.1.3), thêm vào đó (0,1 S p_s ± 1) mg silica gel dùng cho sắc ký, và đo hoạt độ phóng xạ. Hoạt độ phóng xạ này phải tương đương với hoạt độ phóng xạ của (0,1 S p_s ± 1) mg silica gel trực tiếp trên đĩa đếm. Phải đảm bảo rằng hoạt độ phóng xạ là không khác biệt đáng kể so với mẫu silica gel đã xử lý.

Nếu hoạt độ phóng xạ là khác biệt đáng kể, lựa chọn thuốc thử có hoạt độ phóng xạ thấp hơn, hoặc đưa bước xác định mẫu trắng trong quy trình chính, dùng quy trình để kiểm tra sự nhiễm bẩn phóng xạ của toàn bộ hệ thống được nêu ở phần trên.

8.2  Sự thất thoát các đồng vị Radon

Một số nhân phóng xạ bị mất đi do bay hơi khi sử dụng phương pháp này. Đồng vị ²²²Rn trong dãy urani có thể bị mất đi trong suốt quá trình. Khi có mặt ²²⁶Ra, ²²²Rn và các nhân phóng xạ con cháu phát alpha và beta của chúng sinh ra sẽ liên tục gia tăng trong nguồn đếm. Những hiệu ứng tương tự cũng xảy ra đối với các nhân phóng xạ trong chuỗi thorium.

8.3  Sự thất thoát poloni

Một số đồng vị của poloni phát xạ alpha mà xuất hiện tự nhiên như các thành viên của sự phân rã dãy urani và thori có thể đóng góp một phần đáng kể trong tổng hoạt độ alpha của các loại mẫu nước nói trên. Nguyên tố và một số hợp chất của chúng, đặc biệt là halogenua thăng hoa ở nhiệt độ tương đối thấp (ví dụ, xem Tài liệu tham khảo [10] và [11]). Tuy nhiên, các nitrat và sunfat của poloni bền ở nhiệt độ nhỏ hơn 400 °C, và do đó mẫu đã axit hóa bằng axit nitric và được sunfat hóa ít có khả năng xảy ra thất thoát poloni.

9  Biểu thị kết quả

9.1  Tính hoạt độ phóng xạ

Hoạt độ phóng xạ mẫu c_A, của mẫu nước, tính bằng becquerels trên lít, tính theo Công thức (2):

Hiệu suất đếm được tính theo Công thức (3):

Thể tích được tính theo Công thức (4):

9.2  Độ không đảm bảo chuẩn

Như đã quy định trong GUM (xem thêm ISO 11929), độ không đảm bảo kết hợp c_A được tính bằng Công thức (1), tính được độ không đảm bảo chuẩn theo Công thức (5) bằng:

Nếu độ không đảm bảo chuẩn của thời gian đếm có thể bỏ qua, thì độ không đảm bảo chuẩn tương đối của w được tính theo Công thức (6):

độ không đảm bảo tương đối của ε được tính theo Công thức (7):

Trong đó  bao gồm tất cả độ không đảm bảo có liên quan đến hoạt độ nguồn hiệu chuẩn: chứng nhận hiệu chuẩn, chuẩn bị dung dịch chuẩn và thêm chuẩn vào nguồn hiệu chuẩn.

Độ không đảm bảo chuẩn tương đối của V được tính theo Công thức (8):

Để tính các giới hạn đặc trưng (xem ISO 11929), cần tính , tức là độ không đảm bảo chuẩn kết hợp của c_A như là một hàm số của giá trị thực  được tính theo Công thức (9):

9.3  Ngưỡng quyết định

Ngưỡng quyết định,  , thu được từ Công thức (9), đối với  =0 (xem ISO 11929). Ngưỡng này được tính theo Công thức (10):

 được tính bằng becquerels trên lít.

α=0,05 với k_1-α= 1,65 thường được chọn theo mặc định.

9.4  Giới hạn phát hiện

Giới hạn phát hiện,  được tính theo Công thức (11) (xem ISO 11929):

Trong đó  được tính bằng becquerels trên lít.

α = β - 0,05 với k_1-α = k_1-β =1,65 thường được chọn theo mặc định.

Giới hạn phát hiện có thể được tính bằng cách giải Công thức (11) đối với  hoặc, đơn giản hơn, bằng cách lặp lại với phép tính xấp xỉ  = 2.

Khi lấy k_1-α = k_1-β = k, giải Công thức (11) có thể bằng Công thức (12):

9.5  Giới hạn khoảng-tin cậy

Giới hạn dưới  và trên  của khoảng tin cậy được tính theo Công thức (13) và Công thức (14) (xem ISO 11929):

Trong đó

Φ là hàm phân bố của phân bố chuẩn,

 xác suất cho khoảng tin cậy của giá trị đo.

Có thể lấy  = 1 nếu c_A ≥ 4.u(c_A)Trong trường hợp này, xem Công thức (15):

 và  thường được chọn theo mặc định.

10  Báo cáo thử nghiệm

Báo cáo thử nghiệm phải tuân theo các quy định của TCVN ISO/IEC 17025 (ISO/IEC 17025). Báo cáo thử phải bao gồm các thông tin sau:

a) Phương pháp thử đã sử dụng, cùng với viện dẫn tiêu chuẩn này, nghĩa là TCVN 6053 (ISO 9696);

b) Nhận dạng mẫu;

c) ngày chuẩn bị mẫu thử và ngày đo;

d) Các đơn vị trong kết quả thể hiện;

e) Kết quả thử, c_A ± u(c_A)hoặc c_A ± U, với giá trị k có liên quan.

Có thể đưa ra các thông tin bổ sung như:

f) Xác suất α,β và 1 - γ;

g) Ngưỡng quyết định và giới hạn phát hiện;

h) Tùy thuộc vào yêu cầu của khách hàng, có những cách khác nhau để thể hiện kết quả:

1) Nếu hoạt độ phóng xạ, c_A, được so sánh với ngưỡng quyết định (xem ISO 11929) thì kết quả của phép đo cần phải thể hiện là ≤  nếu kết quả thấp hơn ngưỡng quyết định;

2) Nếu hoạt độ phóng xạ, c_A, được so sánh với ngưỡng quyết định, kết quả của phép đo cần phải thể hiện ≤  nếu kết quả thấp hơn giới hạn phát hiện. Nếu giới hạn phát hiện vượt quá giá trị hướng dẫn, thì phải lập thành tài liệu về phương pháp đo không phù hợp với mục đích của phép đo.

i) Tất cả các thông tin liên quan có thể ảnh hưởng đến kết quả.

Phụ lục A

(Tham khảo)

Tiêu chí tính năng

Phương pháp, như được mô tả trong tiêu chuẩn này, giống với phương pháp được mô tả trong NEN 5622: 2006[12] được xác nhận là một phần của một dự án lớn nhằm xác nhận các tiêu chuẩn đo hoạt độ phóng xạ. Dự án này đã được ủy quyền bởi Bộ Nhà ở, Quy hoạch Không gian và Môi trường Hà Lancho NEN, Viện Tiêu chuẩn hóa Hà Lan. Việc xác nhận được thực hiện bởi Trung tâm Công nghệ bức xạ tiên tiến (KVI), Nhóm nghiên cứu và tư vấn hạt nhân [NRG) và Viện Y tế Công cộng và Môi trường Quốc gia (RIVM), tất cả các viện từ Hà Lan. Kết quả của việc xác nhận này được liệt kê trong Bảng A.1.

Bảng A.1 - Tiêu chí tính năng

Thư mục tài liệu tham khảo

[1] ICRP, Annals of the ICRP - Publication 103: The 2007 Recommendations of the International Commission on Radiological Protection. Editor J. VALENTIN Published for The International Commission on Radiological Protection, 2007

[2] IAEA, Environmental and Source Monitoring for Purposes of Radiation Protection. Safety Guide No. RS-G-1.8. International Atomic Energy Agency, Vienna, 2005

[3] WHO, Guidelines for drinking-water quality. Third edition, World Health Organization, Geneva, 2010

[4] ISO 5667-20, Water quality - Sampling - Part 20: Guidance on the use of sampling data for decision making - Compliance with thresholds and classification systems

[5] Codex Alimentarius FAO-WHO, (2011), Fact Sheet on Codex Guideline Levels for Radionuclides in Foods Contaminated Following a Nuclear or Radiological Emergency - prepared by Codex Secretariat (2 May 2011)

[6] IAEA GS-R-2 (2004), Preparedness and response for a nuclear or radiological emergency safety requirements (Jointly sponsored by FAO, IAEA, ILO, OECD/NEA, PAHO, OCHA, WHO)

[7] IAEA GSG-2 (2011), Criteria for use in preparedness and response for a nuclear or radiological emergency (Jointly sponsored by FAO, IAEA, ILO, OECD/NEA, PAHO, OCHA, WHO)

[8] Semkow T.M., Parekh P.P., Principles of gross alpha and beta radioactivity detection in water. Health Phys. 2001, 81 pp. 567-574

[9] Semkow T.M., Bari A., Parekh P.P., Haines D.K., Gao H., Bolden A.N. et al., Experimental investigation of mass efficiency curve for alpha radioactivity counting using a gas-proportional detector. Appl. Radiat. Isot. 2004, 60 (6) pp. 879-886

[10] Bagnall K.W., Chemistry of the rare radio elements. Butterworth Scientific Publ, 1957

[11] Eakins J.D., Morrison R.T., A new procedure for the determination of lead-210 in lake and marine sediments. Int. J. Appl. Radiat. Isot. 1978, 29 pp. 531-536

[12] NEN 5622:2006, Radioactivity measurements - Determination of massic gross-alpha activity of a solid counting sample by the thick source method