核电厂流出物中锶89和锶90的快速监测方法研究

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1、核电厂流出物中锶一89和锶一90的快速监测方法研究陈超峰，吴连生，张兵，曾帆，薛华，贺毅，上官志洪(中广核集团苏州热工研究院，江苏苏州205004)摘要：本文对核电厂液态流出物中放射性锶的来源、危害、常规分析方法和放射化学性质进行了综述。重点介绍了液态流出物中放射性锶的快速监测方法，包括了液态流出物的前处理方法、放射性锶的分离方法、放射性锶的测量方法和锶一89、锶一90活度浓度的计算。综合所述文献，本文给出了液态流出物中放射性锶的推荐分析流程，采用固相萃取技术提取液态放射性流出物中的放射性锶同位素，采用液体闪烁能谱仪测量锶一89和锶一90的活度，总分析时间小于

2、18小时。关键词：核电厂；放射性锶；流出物；快速监测；Sr．Spec树脂引言放射性锶的同位素是U一235和Pu一239的裂变产物，主要来源于核武器爆炸和反应堆事故，在核电厂反应堆中可能由于燃料包壳缺陷或破损进入反应堆一回路，并随着液态放射性流出物向环境排放。在放射性锶的同位素中锶一90危害最大，原因是其物理半衰期(28．6年)和生物半衰期(49．3年)长并会持久地沉积在造血的骨骼系统中，替代了钙，从而引起辐射病(例如白血病)；其子体钇一90产生的高能D射线会对骨髓造成严重损伤。切尔诺贝利核事故后，放射性生态学研究发现，相比于其它放射性核素(如铯的同位素，通常易

3、于被黏土矿物所吸附)放射性锶在环境介质中具有极高的迁移性[1】。放射性锶通常指的是锶一89和锶一90，都是纯脯f[射性核素。其中锶一89的p射线能量(E踟。=1．488MeV)较锶一90的6射线能量(Eo,一=546keV)强，锶一89的半衰期为50．5d，较锶一90的半衰期(28．1a)短。另外两种短寿命的同位素是锶一91和锶-92，衰变过程中既有13辐射又有Y辐射。放射性锶的同位素在核裂变反应中有着较高的产额，如锶一90在U一235和Pu一239热中子反应中的产额分别为5．88％和2．10％。其主要的生产和衰变过程如下：89胁—盟丑塑_89尺扣上丛生坐旦j

4、89．弘j哑￡型_89y潞定)90j9——墅■生￡兰!!j90尺扫—』-生k三!!_90．跏—-一＆丑呈三j!!!一90】厂——丛丑￡兰兰垒一90z}6急定)91胁—盟墨盐坐寸91尺6—盟血三三坠_91．趾j皿d塑一91】，—丛丝兰塑鸟91Z，潞定)92踟—业也兰L}92R扣』地吗92跏—盥幽92y—幽监兰生专92乃饰定)《核设施流出物监测的一般规定》(GB12217—1989)规定核电站和其他动力堆流出物中必须连续地或定期地分析和测量锶一89和锶一90的浓度和总量【2】。因此，开展液态流出物和环境介质中锶一89和锶一90的监测是国家法规的强制性要求和环境辐射

5、监测与评价需要重点关注的内容之一。美国核管会安全导则NURGE1301亦规定，所有核电厂均需要开展液态放射性流出物中Sr-90的监测【3]。我国水中锶一90的分析标准方法都是20世纪八十年代末和九十年代初制定的，主要包括发烟硝酸方法[4】、HDEHP萃取色层法(包括快速法和放置法)【5】。硝酸盐沉淀法使用了高浓度硝酸，沉淀、过滤步骤多，分析周期长；HDEHP萃取色层法相对简单，快速法需要至少3天时间，放置法因需要待Sr一9唧一90平衡，需时15天以上。并且为满足探测下限要求，环境水的分析方法一般需要40L水样。核电厂液态放射性流出物具有组分复杂，放射性活度高，

6、对人体辐射剂量大等特点，故在放化分析中宜采用采样量少，分析时间短的分析流程，而常规的锶一90分析方法不具备以上优点。综上可以看到，常规方法分析环境水中锶一90具有取样量大、分析步骤繁琐、分析时间长等特点，使其不适用于核电厂流出物和核事故应急条件下的快速监测。随着我国核电事业的快速发展和核技术的广泛应用、公众对环境安全的重视以及核辐射事故应急识别判断的需要，将先进的样品处理方法、快速的分离技术以及最新的检测手段应用于放射性锶的分析研究，进一步建立高效、快速的放化分析流程具有重要意义。其中，核电厂液态放射性流出物中锶一89和锶一90快速分析方法的建立既有助于向环境

7、样品和生物样品监测进行推广和应用，同时有利于核电厂节约人力和资源配置，提升核事故下应急响应能力，减小液态放射性流出物对实验分析人员可能造成的辐射影响。1锶的放射化学性质锶是碱土金属中丰度最小的元素。尽管放射性锶的裂变产物有着较高的射线能量，但相比于其它碱土金属，环境样品和生物样品中锶的含量极少，因此锶的放射化学分离过程最重要的是将锶与碱土金属离子(ca、Ba一133、Ba—140、Ra一226、Ra一228等)和另外几种影响较大的核素的分离(如Pb和Y的同位素)。环境中锶一89和锶一90的测定较为困难，因为它们是纯B放射性核素，由于B谱要求在测样时必须将锶一8

8、9和锶一90与其他p放射性核素(如：C