姚家艷

（中核核電運(yùn)行管理有限公司化學(xué)處，浙江 海鹽 314300）

【關(guān)鍵字】鍶特效固相萃取片；90Sr；放射性廢液；快速測量

0 概述

放射性鍶是U-235的裂變產(chǎn)物，在核電廠，其主要來源于反應(yīng)堆中由于燃料包殼缺陷或破損進(jìn)入一回路，并隨著液態(tài)放射性流出物向環(huán)境排放。在放射性鍶的同位素中90Sr危害最大，原因是其物理半衰期（28.5年）和生物半衰期長并會持久地沉積在造血的骨骼系統(tǒng)中，輻射危害較大。因此，開展液態(tài)流出物和環(huán)境介質(zhì)中90Sr的監(jiān)測是國家法規(guī)的強(qiáng)制性要求和環(huán)境輻射監(jiān)測與評價需要重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容之一。

我國水中90Sr的分析標(biāo)準(zhǔn)方法主要包括發(fā)煙硝酸方法、HDEHP萃取色層法（包括快速法和放置法）。秦山核電分析90Sr采用的標(biāo)準(zhǔn)方法是HDEHP萃取色層法的快速法，但此方法具有取樣量大、分析步驟繁瑣、分析時間長、對分析人員要求高等缺點(diǎn)。因此，建立90Sr的高效、快速的分析方法是非常重要的。美國3M公司推出的EmporeTMStrontium Rad Disk是一種直徑47mm、厚度0.5mm的鍶特效固相萃取片。其原理是將結(jié)合了特效萃取劑的顆粒嵌入聚四氟乙烯薄片中，該片阻力較小，溶液可以快速通過，且保持了顆粒的全部化學(xué)活性。應(yīng)用時，只需將待測樣品通過萃取片，就在該片上完成了90Sr的濃集、純化及測量源制備，大大減少了操作步驟，遠(yuǎn)比傳統(tǒng)分析方法簡便快速。

中國原子能科學(xué)研究院對鍶特效固相萃取片分離水溶液中鍶離子的性能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，并在此基礎(chǔ)上給出萃取片法分析環(huán)境水中90Sr的推薦程序[1]。本實(shí)驗(yàn)主要是檢驗(yàn)該程序是否適用于秦山核電液態(tài)放射性流出物中90Sr的快速測量。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑和儀器

EmporeTMStrontium Rad Disk鍶特效固相萃取片；90Sr-90Y示蹤劑（90Sr-90Y總比活度為 86.09Bq/g）；硝酸（65%-69%），硝酸（2mol/L），甲醇；抽濾裝置，真空泵，流氣式正比計數(shù)器；

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

文獻(xiàn)[1]中國原子能科學(xué)研究院推薦的萃取片法分析環(huán)境水中90Sr含量的推薦程序如下。

（1）樣品前處理：如有可見的顆粒物，將樣品進(jìn)行過濾；

（2）酸化：取1000ml樣品，用濃HNO3將樣品酸化至酸度為2mol/L；

（3）萃取片的預(yù)處理：將萃取片置于47mm規(guī)格抽濾器托片的正中部位；10ml甲醇浸潤萃取片；20ml 2mol/L HNO3通過萃取片；

（4）過片：真空抽濾，將酸化樣品以不大于50ml/min的流速通過萃取片；

（5）洗滌：20ml2mol/L HNO3洗滌萃取片；

（6）放射性測量:取出萃取片，干燥后用流氣式正比計數(shù)器測量90Sr放射性。

樣品中90Sr濃度的計算公式如下：

c（90Sr）＝(GS-GB)/VEY （1）

式中：Gs，萃取片的計數(shù)率，s-1；GB，正比計數(shù)器本地計數(shù)率，s-1；V， 樣品體積，ml；E， 探測效率，%；Y，回收率，%。

1.3 實(shí)驗(yàn)樣品

（1）3份 1L除鹽水，分別用 160ml HNO3將其酸化至酸度為2mol/L，加入0.1-1.0g不等量的90Sr-90Y示蹤劑。

（2）5份1L核島廢液樣品，該樣品取自于不同排放時間，分別用160ml HNO3將其酸化至酸度為2mol/L，加入約0.5g的90Sr-90Y示蹤劑。

（3）1份1L 核島廢液樣品不加90Sr-90Y示蹤劑，主要為驗(yàn)證該樣品中90Sr的本底含量是可忽略不計。

2 結(jié)果和討論

2.1 儀器的探測效率

取一定數(shù)量的90Sr-90Y示蹤劑，直接滴在鍶特效固相萃取片，待90Sr-90Y示蹤劑慢慢滲入萃取片后，放流氣式正比計數(shù)器中直接測量，測量結(jié)果及相關(guān)數(shù)據(jù)見表1。

將表 1的數(shù)據(jù)代入公式（1）中，可求出儀器的探測效率E為37.77%。

2.2 除鹽水樣品實(shí)驗(yàn)結(jié)果

將除鹽水樣品按文獻(xiàn)[1]中的推薦程序分析，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及代入公式（1）求出的回收率見表2。

由表2得出，三個除鹽水樣品經(jīng)過萃取片的回收率分別是98.5%，96.9%，96.7%。本實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了鍶特效固相萃取片對除鹽水中的90Sr去除效率較高。

2.3 核島廢液樣品實(shí)驗(yàn)結(jié)果

將核島廢液樣品按文獻(xiàn)[1]中的推薦程序分析，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及代入公式（1）求出的回收率見表 3。

六份核島廢液樣品的處理方式也有差異。樣品①樣品未經(jīng)過濾，樣品直接過鍶特效固相萃取片；樣品②、樣品③樣品經(jīng)定量濾紙過濾，然后再過鍶特效固相萃取片；樣品④、樣品⑤樣品經(jīng)定量濾紙過濾，然后再經(jīng)孔徑0.3μm的微孔濾膜過濾，最后過鍶特效固相萃取片；樣品⑥是不加90Sr-90Y示蹤劑的樣品。實(shí)驗(yàn)后，各樣品的鍶特效固相萃取片的形態(tài)見圖1。

2.4 實(shí)驗(yàn)分析討論

（1）從圖1萃取片的形態(tài)及表3核島廢液樣品實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中可以看出，核島廢液樣品中雜質(zhì)含量較高，樣品必須先經(jīng)過濾的前處理，否則部分放射性核素可能吸附在雜質(zhì)中，并被截留于萃取片上，導(dǎo)致測量結(jié)果偏大；并且過濾操作過程中，用普通定量濾紙無法濾去核島廢液樣品中的細(xì)微雜質(zhì)，需經(jīng)過孔徑為0.3um或更小孔徑的微孔濾膜才能除去樣品中的雜質(zhì)，避免其截留在萃取片上，造成測量結(jié)果偏大的影響。因此，文獻(xiàn)[1]中推薦的分析程序是不適用于核電廠液態(tài)流出物中90Sr的測量，即使在沒有可見顆粒物的情況下，也應(yīng)增加過濾的前處理步驟。

（2）從表 3中樣品④、樣品⑤樣品的分析數(shù)據(jù)可以看出，用萃取片分析核島廢液樣品中90Sr含量，得出的回收率在80%左右，明顯低于用除鹽水作為基質(zhì)所求得的回收率97%。推測其原因是核島廢液樣品中可能存在一定量的鍶離子（該鍶離子不是核燃料破損泄漏的產(chǎn)物，無放射性，海水中鍶的平均含量為 7.9mg/L[1]），過片樣品中鍶的含量超過了萃取片的飽和吸附容量3mg，所以造成回收率偏低的影響。可以先用原子吸收光譜等方法測量穩(wěn)定鍶含量，或在樣品中加入化學(xué)收率指示劑（如 85Sr示蹤劑），以確定鍶離子的回收率[1]。

（3）鍶固相萃取片從核島廢液樣品中分離出的放射性鍶不僅僅是90Sr，還包含89Sr。而流氣式正比計數(shù)器雖然具有操作簡單，本底低的優(yōu)點(diǎn)，但其對β放射性核素?zé)o鑒別能力，無法鑒別出89Sr的貢獻(xiàn)，所以建議使用液閃測量等能鑒別89Sr貢獻(xiàn)的方法[2]。