一種钚含量的分析方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)屬于放射化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種钚含量的分析方法。該方法是先利用TTA-二甲苯溶液萃取樣品溶液中的钚，然后再利用陰離子固相萃取片進(jìn)一步分離裂變?cè)亍⒓兓饪s钚，加強(qiáng)了钚的純化分離效果，具有操作簡(jiǎn)單、钚含量分析結(jié)果準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于放射化學(xué)
，具體涉及一種钚含量的分析方法。
技術(shù)介紹
在乏燃料后處理流程中，常用α計(jì)數(shù)法對(duì)料液中的Pu含量進(jìn)行分析。對(duì)Pu含量分析之前需要先將Pu從后處理料液中分離、濃縮并制備成適于α測(cè)量?jī)x測(cè)量的放射源等預(yù)處理工序，由于料液中的Pu含量極少，預(yù)處理工序?qū)︻泻糠治鼋Y(jié)果的影響就顯得尤為重要。常用的钚含量分析方法有TTA(噻吩甲酰三氟丙酮)萃取—α計(jì)數(shù)法、TIOA(三異辛胺)萃取—α計(jì)數(shù)法和氟化鑭載帶—α計(jì)數(shù)法，其中，氟化鑭載帶法的分析程序較復(fù)雜，包括還原、沉淀、離心分離、沉淀洗滌、制源等步驟，然后利用沉淀制源；TIOA萃取法是直接用有機(jī)相制源，需特制一種石墨烘臺(tái)以防止有機(jī)相的爬溢；TTA萃取法是將反萃得到的含Pu的8mol/L硝酸溶液取出數(shù)微升并蒸發(fā)制源，此種制源方法使Pu濃縮倍數(shù)低很難達(dá)到α測(cè)量?jī)x的檢測(cè)下限。同時(shí)上述三種方法制源都比較費(fèi)時(shí)，不利于后處理廠钚含量數(shù)據(jù)的及時(shí)獲取。因此，需要一種钚含量分析的新方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
(一)專利技術(shù)目的根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本專利技術(shù)提供了一種步驟簡(jiǎn)單、分離濃縮效果好且測(cè)量準(zhǔn)確的钚含量分析方法。(二)技術(shù)方案為了解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本專利技術(shù)是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種钚含量的分析方法，該方法包括以下步驟：(1)取樣及同位素稀釋劑的添加定量稱取含钚的后處理料液作為待分析樣品溶液；并在該待分析樣品溶液中加入已知活度的242Pu示蹤劑；(2)Pu的價(jià)態(tài)調(diào)節(jié)在上述待分析樣品溶液中加入7～9mol/L硝酸溶液及0.5mol/L的氨基磺酸亞鐵溶液，調(diào)節(jié)待分析樣品溶液中硝酸酸度為0.5～1.5mol/L，氨基磺酸亞鐵濃度為0.1～0.2mol/L；保持30min以上，使Pu還原至Pu(Ⅲ)；再向該待分析樣品溶液中加入0.8～1.0mol/L亞硝酸鈉溶液，保持30min以上，將Pu(Ⅲ)氧化至Pu(Ⅳ)；(3)TTA-二甲苯溶液萃取用0.4～0.6mol/L的TTA-二甲苯溶液萃取步驟(2)所得Pu(Ⅳ)溶液，Pu被萃取至有機(jī)相；(4)洗滌、反萃將步驟(3)中萃取體系離心分相后，用濃度為0.5～1.5mol/L的硝酸洗滌有機(jī)相；并利用濃度為7～9mol/L的硝酸將有機(jī)相中的Pu反萃至水相溶液中；(5)陰離子固相萃取片的預(yù)處理將乙醇、水以及7～9mol/L的硝酸作為預(yù)處理試劑依次通過陰離子固相萃取片，陰離子固相萃取片為美國(guó)3M公司生產(chǎn)的EmporeTMAnionRadDisk萃取片；(6)钚的分離、純化將步驟(4)中得到的反萃水相溶液取10～15mL以15～20mL/min的流速通過預(yù)處理后的陰離子固相萃取片，然后用7～9mol/L硝酸同樣以15～20mL/min的流速洗滌該萃取片；(7)陰離子固相萃取片的干燥將步驟(6)得到的陰離子固相萃取片在不超過60℃的條件下干燥至恒重；(8)放射性測(cè)量利用低本底α能譜儀測(cè)量干燥恒重后的陰離子固相萃取片，得到238Pu、239+240Pu和242Pu的計(jì)數(shù)率，其中239+240Pu為239Pu、240Pu的計(jì)數(shù)率之和；(9)計(jì)算根據(jù)步驟(1)加入的242Pu的活度，以及步驟(8)測(cè)得的238Pu、239+240Pu和242Pu的計(jì)數(shù)率，計(jì)算樣品溶液中238Pu及239+240Pu的活度，計(jì)算公式為：A238=A242C242×C238;A239+240=A242C242×C239+240]]>其中，A238、A239+240分別為待分析樣品溶液中238Pu和239+240Pu的活度；A242為同位素稀釋劑242Pu的活度；C238，C239+240、C242分別為步驟(8)測(cè)得的238Pu、239+240Pu和242Pu的計(jì)數(shù)率。優(yōu)選地，步驟(1)中定量稱取待分析樣品溶液的體積為0.1mL～0.5mL。優(yōu)選地，步驟(3)中所述的TTA-二甲苯溶液的濃度為0.5mol/L。優(yōu)選地，步驟(3)中TTA-二甲苯溶液與Pu(Ⅳ)溶液的體積比為1：1～2：1。優(yōu)選地，步驟(5)中各預(yù)處理試劑的體積均不少于20mL，流速為15～20mL/min。優(yōu)選地，步驟(7)中陰離子固相萃取片的干燥過程可在真空干燥箱中進(jìn)行，或者在通風(fēng)櫥中，用不超過60℃的熱空氣將其干燥。優(yōu)選地，步驟(8)中用低本底α能譜儀測(cè)量陰離子固相萃取片，采用的探測(cè)距離約為4～5mm。(三)有益效果采用本申請(qǐng)?zhí)峁┑念泻康姆治龇椒ǎ哂胁僮骱?jiǎn)單、分析結(jié)果準(zhǔn)確、測(cè)量時(shí)間短且能有效滿足的低本底α能譜儀測(cè)量下限要求的有益效果，具體為：(1)本方法從步驟(3)到步驟(8)，即從TTA-二甲苯溶液萃取到放射性測(cè)量，所用時(shí)間小于2h，有利于后處理流程中對(duì)钚含量的及時(shí)監(jiān)測(cè)。這主要是由于本申請(qǐng)采用陰離子固相萃取片對(duì)钚進(jìn)行集分離、純化、濃縮、制源于一體的操作，尤其是直接將過液后的陰離子固相萃取片干燥后作為測(cè)量源，大大縮短了钚含量分析時(shí)間。(2)本申請(qǐng)取10～15mL反萃水相溶液，并以15～20mL/min的流速通過預(yù)處理后的陰離子固相萃取片，使得探測(cè)效率達(dá)到15％～20％，遠(yuǎn)高于TTA-二甲苯萃取—α計(jì)數(shù)法的探測(cè)效率。這是由于在相同流速下，通過陰離子固相萃取片的溶液體積越小，通過時(shí)間就越短，自吸收影響越小，α能譜儀探測(cè)钚的探測(cè)效率越高，但溶液體積小于10mL后，钚含量過少，則很難達(dá)到α能譜儀的探測(cè)下限。同理，本申請(qǐng)采用15～20mL/min的流速也避免了流速過大或過小帶來的部分Pu離子滲透到萃取片內(nèi)部導(dǎo)致的自吸收影響較重及探測(cè)效率低的問題。(3)本申請(qǐng)是先利用TTA-二甲苯萃取樣品溶液中的钚，然后再利用陰離子固相萃取片進(jìn)一步分離裂變?cè)亍⒓兓饪s钚，加強(qiáng)了钚的純化分離效果。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步闡述。實(shí)施例1本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊环N钚含量的分析方法，該方法包括以下步驟：(1)取樣及同位素稀釋劑的添加稱取后處理PUREX流程1CU料液作為待分析樣品溶液0.1mL，在其中加入242Pu示蹤劑，242Pu示蹤劑的量與樣品溶液中239Pu的含量接近。(2)Pu的價(jià)態(tài)調(diào)節(jié)在上述待分析樣品溶液中加入7mol/L硝酸溶液及0.5mol/L的氨基磺酸亞鐵溶液，使待分析樣品溶液中硝酸酸度為0.5mol/L，氨基磺酸亞鐵濃度為0.1mol/L，并保持40min，氨基磺酸亞鐵溶液將Pu的價(jià)態(tài)還原至Pu(Ⅲ)；再向該待分析樣品溶液中加入0.8mol/L亞硝酸鈉溶液，保持40min，將Pu(Ⅲ)氧化至Pu(Ⅳ)；(3)TTA-二甲苯溶液萃取用0.4mol/L的TTA-二甲苯溶液萃取步驟(2)所得Pu(Ⅳ)溶液，萃取10min，Pu被萃取至有機(jī)相；TTA-二甲苯溶液與Pu(Ⅳ)溶液的體積比為1：1。(4)洗滌、反萃將步本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種钚含量的分析方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：(1)取樣及同位素稀釋劑的添加定量稱取含钚的后處理料液作為待分析樣品溶液；并在該待分析樣品溶液中加入已知活度的242Pu示蹤劑；(2)Pu的價(jià)態(tài)調(diào)節(jié)在上述待分析樣品溶液中加入7～9mol/L硝酸溶液及0.5mol/L的氨基磺酸亞鐵溶液，調(diào)節(jié)待分析樣品溶液中硝酸酸度為0.5～1.5mol/L，氨基磺酸亞鐵濃度為0.1～0.2mol/L；保持30min以上，使Pu還原至Pu(Ⅲ)；再向該待分析樣品溶液中加入0.8～1.0mol/L亞硝酸鈉溶液，保持30min以上，將Pu(Ⅲ)氧化至Pu(Ⅳ)；(3)TTA?二甲苯溶液萃取用0.4～0.6mol/L的TTA?二甲苯溶液萃取步驟(2)所得Pu(Ⅳ)溶液，Pu被萃取至萃取體系的有機(jī)相中；(4)洗滌、反萃將步驟(3)中萃取體系離心分相后，用濃度為0.5～1.5mol/L的硝酸洗滌有機(jī)相；并利用濃度為7～9mol/L的硝酸將有機(jī)相中的Pu反萃至水相溶液中；(5)陰離子固相萃取片的預(yù)處理將乙醇、水以及7～9mol/L的硝酸作為預(yù)處理試劑依次通過陰離子固相萃取片；(6)钚的分離、純化將步驟(4)中得到的反萃水相溶液取10～15mL以15～20mL/min的流速通過預(yù)處理后的陰離子固相萃取片，然后用7～9mol/L硝酸同樣以15～20mL/min的流速洗滌該萃取片；(7)陰離子固相萃取片的干燥將步驟(6)得到的陰離子固相萃取片在不超過60℃的條件下干燥至恒重；(8)放射性測(cè)量利用低本底α能譜儀測(cè)量干燥恒重后的陰離子固相萃取片，得到238Pu、239+240Pu和242Pu的計(jì)數(shù)率；(9)計(jì)算根據(jù)步驟(1)加入的242Pu的活度，以及步驟(8)測(cè)得的238Pu、239+240Pu和242Pu的計(jì)數(shù)率，計(jì)算樣品溶液中238Pu及239+240Pu的活度，其中計(jì)算公式為：A238=A242C242×C238;A239+240=A242C242×C239+240]]>其中，A238、A239+240分別為待分析樣品溶液中238Pu和239+240Pu的活度；A242為同位素稀釋劑242Pu的活度；C238，C239+240、C242分別為步驟(8)測(cè)得的238Pu、239+240Pu和242Pu的計(jì)數(shù)率。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種钚含量的分析方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：
(1)取樣及同位素稀釋劑的添加
定量稱取含钚的后處理料液作為待分析樣品溶液；并在該待分析樣品溶液中
加入已知活度的242Pu示蹤劑；
(2)Pu的價(jià)態(tài)調(diào)節(jié)
在上述待分析樣品溶液中加入7～9mol/L硝酸溶液及0.5mol/L的氨基磺酸亞
鐵溶液，調(diào)節(jié)待分析樣品溶液中硝酸酸度為0.5～1.5mol/L，氨基磺酸亞鐵濃度為
0.1～0.2mol/L；保持30min以上，使Pu還原至Pu(Ⅲ)；再向該待分析樣品溶液
中加入0.8～1.0mol/L亞硝酸鈉溶液，保持30min以上，將Pu(Ⅲ)氧化至Pu
(Ⅳ)；
(3)TTA-二甲苯溶液萃取
用0.4～0.6mol/L的TTA-二甲苯溶液萃取步驟(2)所得Pu(Ⅳ)溶液，Pu
被萃取至萃取體系的有機(jī)相中；
(4)洗滌、反萃
將步驟(3)中萃取體系離心分相后，用濃度為0.5～1.5mol/L的硝酸洗滌有
機(jī)相；并利用濃度為7～9mol/L的硝酸將有機(jī)相中的Pu反萃至水相溶液中；
(5)陰離子固相萃取片的預(yù)處理
將乙醇、水以及7～9mol/L的硝酸作為預(yù)處理試劑依次通過陰離子固相萃取
片；
(6)钚的分離、純化
將步驟(4)中得到的反萃水相溶液取10～15mL以15～20mL/min的流速通
過預(yù)處理后的陰離子固相萃取片，然后用7～9mol/L硝酸同樣以15～20mL/min的
流速洗滌該萃取片；
(7)陰離子固相萃取片的干燥
將步驟(6)得到的陰離子固相萃取片在不超過60℃的條件下干燥至恒重；
(8)放射性測(cè)量
利用低本底α能譜儀測(cè)量干燥恒重后的陰離子固相萃取片，得到23...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：孫宏清，毛國(guó)淑，楊素亮，丁有錢，黃昆，梁小虎，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)原子能科學(xué)研究院，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：北京;11