Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Radioizotópok elemzési eljárásai: T, 14 C, Sr, TRU Kémiai feldolgozás + nukleáris méréstechnika.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Radioizotópok elemzési eljárásai: T, 14 C, Sr, TRU Kémiai feldolgozás + nukleáris méréstechnika."— Előadás másolata:

1 Radioizotópok elemzési eljárásai: T, 14 C, Sr, TRU Kémiai feldolgozás + nukleáris méréstechnika

2 3 H elemzési eljárások Jellemzői: T1/2=12,3 év, EβMax=18 keV, nincs γ Forrásai: - kozmikus eredet: 14N + n →12C + t - atomrobbanás - atomenergia ipar: mint fent 10B + n → t + 2α Kémiai formái: HTO, HT, szénhidrogén Méréstechnika: - LSC: alacsony hátterű LSC (pl. japán ALOKA: 60 ml minta, 12% hatásfok, 2 cpm háttér pl. svéd LKB: 9 ml minta, 25% hatásfok, 0,7 cpm háttér) - proporcionális számláló: HT vagy metán töltőgázzal Kémiai feldolgozása: - vízzé alakítás:égetéssel katalizátorral CxHy + O2 → CO2 +H2O 400°C, Pt HT + O2 → HTO 500°C, Pd - víz elválasztás: - desztilláció (tisztítás is!) - adszorpció molekulaszitán, majd deszorpció/vákuumdesztillálás - abszorpció etilén-glikolban, szilikagélen - kifagyasztás Izotópdúsítás: elektrolízis NaOH oldatból→H2 illékonyabb mint HT

3 Alkalmazási példák 3 H meghatározása tejben TEJ ↓fagyasztva szárítás TEJPOR ↓égetés, oxidálás HTO ↓elnyeletés: vízben + LS koktél HTO/koktél LSC számlálás, értékelés pl. standard addícióval

4 Alkalmazási példák 3 H meghatározása atomerőműi levegőben gázmintavétel a kéményből levegő Pd 90-95% vízkibocsátás 5-10% levegő kibocsátás: 95% HTO 5% HT Aeroszol Pumpa Rota- Molekula- Molekula- szűrő méter szűrő szűrő pára HTO HT

5 14 C elemzési eljárások Jellemzői: T1/2=5730 év, EβMax=156 keV, nincs γ Forrásai: - kozmikus eredet: 14N + n →14C + p - atomrobbanás - atomenergia ipar: mint fent 17O + n → 14C + α Kémiai formái: CO2, CO, szénhidrogén Méréstechnika: - LSC - proporcionális számláló Kémiai feldolgozása: - CO2-dá alakítás:égetéssel katalizátorral CxHy + O2 → CO2 +H2O 600oC, Pd CO + O2 → CO2 Hopcalite - CO2 elválasztás: - abszorpció lúgban: NaOH, Ca(OH)2 vagy Ba(OH)2 Pl. CO2 + 2 NaOH→Na2CO3 + H2O; Na2CO3 + H2SO4→Na2SO4 + H2O + CO2 - adszorpció molekulaszitán, majd CO2 elúció vízzel vagy N2 gázzal - adszorpció oxifluorban - CO2 kifagyasztás

6 Alkalmazási példák 14 C meghatározása tejben TEJ ↓fagyasztva szárítás TEJPOR ↓égetés CO2 ↓elnyeletés: etanolamin + LS koktél CO2/koktél LSC számlálás, értékelés pl. standard addícióval

7 14 C gázminta- vevő rendszer a paksi atom- erőműben: 90 % szén- hidrogén, 10 % CO2

8 90 Sr, 89 Sr, 91 Y elemzési eljárások Jellemzői: 90Sr: T1/2=28 év, EβMax=550 keV, nincs γ 90Y: T1/2=64 óra, EβMax=2200 keV, nincs γ 89Sr: T1/2=51 nap, EβMax=1000 keV, nincs γ 91Y: T1/2=59 nap, EβMax=1000 keV, nincs γ Forrásai: - hasadás - atomrobbanás - atomenergia ipar Kémiai formái:Sr vegyületek Sr és Y izotópok képződési sémája Jelölések: _____ környezet régi esemény után _____ környezet 1-2 éven belül _____ reaktor friss minta

9 Méréstechnika: - LSC: alacsony hátterű LSC - gázionizációs béta számláló - szcintillációs béta számláló - félvezető béta spektrométer - Cserenkov számláló Kémiai feldolgozás: - Sr elválasztás: klasszikus csapadékos szemi-szelektív eljárás új koronaéteres szelektív elválasztás - Y elválasztás szelektív extrakcióval

10 Klasszikus csapadékos 90Sr, 89Sr elemzési eljárás 90Y béta mérés 90Sr, 89Sr béta mérés

11 Y extrakciós elválasztási eljárás TBP-tal 90Sr elemzéséhez

12 Sr extrakciós elválasztási eljárás koronaéterrel 90Sr, 89Sr elemzéséhez

13 Koronaéter tulajdonságai

14

15 90 Sr- 90 Y és 85 Sr nyomjelző LSC spektruma 85 Sr 90 Sr 90 Y

16 A módszerek összehasonlítása

17 Aktinidák elemzése Elektronszerkezet: 5f héj töltődik fel elektronokkal hasonlóság a lantanidákkal, ahol a 4f héj töltődik fel Erős komplexképzési hajlam: kötések 5f, 6d, 7s, 7p pályákkal koordinációs szám: 5-10 eltérés a lantanidáktól, ahol kevés a komplex, mert a 4f héj kötések számára nehezen hozzáférhető komplexképzési tendencia: M4+>MO22+>M3+>MO2+ Oxidáció állapotok: AcThPaUNpPuAmCmBkCf … piros=legstabilabb forma kationok:M3+, M4+,MO 2 +,MO Főbb oxidációs állapotok egyidejűleg lehetnek jelen az oldatokban. Szelektív oxidáló/redukáló szerekkel az oxidációs állapotok beállíthatók: pl. NaNO2 →Pu(IV) Csapadékos reakciók Ioncserélő tulajdonságok Extrahálhatóság

18 U elemzési eljárásai: UO 2 2+ Méréstechnika: -Αlfaspektrometria: 238U, 235U, 234U -Gammaspektrometria: 235U 238U→234Th→234Pa→234U→ 24 nap, 63 keV -NAA: 238U(n,gamma)239U→239Np 235U(n,f) - Késő neutron detektálás -egyéb: Laser-fluorimetria, AAS, ICP OES, MS (ICP MS) Kémiai elválasztás: -együttlecsapás: pl. NdF3, Fe(OH)2 pl. Bi-foszfát (U(VI) nem válik le)Bi-foszfát eljárás -Kationcsere: pl. HDEHP -Anioncsere: pl. UCl 5 -, UCl 6 2-, UCl 7 3-, UCl 8 4- U 4+ anionos komplexei pl. UO 2 (SO 4 ) 3 4- UO 2 2+anionos komplexei pl. folyékony anioncserélő TOAAMEX eljárás -Extrakció: TBP/salétromsav/Al-nitrát PUREX eljárás MIBK/salétromsav/Al-nitrát REDOX eljárás UTEVA

19 Pu elemzési eljárásai: Pu4+ (PuO 2 2+) Méréstechnika: -Αlfaspektrometria: 239,240Pu, 238Pu -Bétamérés LSC-ben: 241Pu -Gammaspektrometria: csak nagy mennyiségekre, lágy gamma vonalak alapján -NAA: 239Pu(n,f);241Pu(n,f) -egyéb: MS (ICP MS) (AAS, ICP OES) Kémiai elválasztás: -együttlecsapás: pl. NdF3/Pu(III)ésPu(IV), Fe(OH)2, Fe(OH)3 pl. Bi-foszfát/Pu(IV)Bi-foszfát eljárás -Kationcsere lehetséges, de nem szelektív -Anioncsere: pl. PuCl 5 -, PuCl 6 2-, PuCl 7 3-, PuCl 8 4- Pu 4+ anionos komplexei pl. PuO 2 (NO 3 ) 6 4- PuO 2 2+nitrát és klorid is pl. folyékony anioncserélő TOA -Extrakció: TBP/salétromsav/Al-nitrát:U(VI)+Pu(IV)PUREX eljárás MIBK/salétromsav/Al-nitrát: U(VI)+Pu(VI) REDOX eljárás TOPO=tri-oktil-foszfin-oxid TTA=tenoil.tri-fluor-aceton UTEVA

20 Példa az alkalmazásra: U és Pu izotópok meghatározása: PUREX eljárás UO 2 (NO 3 ) 2 nTBP komplex Pu(NO 3 ) 4 nTBP komplex TBP=tri-butil-foszfát

21 Plutónium α- spektrum Urán α-spektrum 242 Pu 239 Pu 238 Pu 238 U 234 U 232 U

22 Pu analitikai célú elválasztása talajminta elemzésére (ioncserés kromatográfiával)

23 Th elemzési eljárásai: Th4+ Méréstechnika: -Αlfaspektrometria: 232Th, 230Th, 228Th -Gammaspektrometria: 232Th→ 228Ra→228Ac→ 5,7 év 6 óra, 911 keV -NAA: 232Th(n,gamma)233Th→233Pa 27 nap, 312 keV -egyéb: AAS, ICP OES, MS (ICP MS) Kémiai elválasztás: -együttlecsapás: pl. NdF3, Fe(OH)3 pl. Th(OH)4 csapadék -Kationcserélőn megkötődik a Th4+ -Anioncsere: pl. Th(NO3) 5 -, U(NO3) 6 2- Th 4+ anionos komplexei nincs stabil klorid komplexe pl. folyékony anioncserélő TOA -Extrakció: TBP/salétromsav/Al-nitrát THOREX eljárás MIBK/salétromsav/Al-nitrát UTEVA

24 Th elválasztás alkalmazási példája: Th előállítás monazit homokból Monazit=Ce foszfát+ThO2 Lúgos ömlesztés: ThO2→Th(OH)4 Szűrés Oldás HCl-ban; pH=5-6 Th(OH)4 szelektív leálasztás Oldás salétromsavban TBP extrakció Th visszaextrahálás


Letölteni ppt "Radioizotópok elemzési eljárásai: T, 14 C, Sr, TRU Kémiai feldolgozás + nukleáris méréstechnika."

Hasonló előadás


Google Hirdetések