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VALIDACIÓN DE LA DETERMINACIÓN RÁPIDA Y SIMULTÁNEA
DE 89Sr Y 90Sr EN SUELOS MEDIANTE CENTELLEO LÍQUIDO
SAROA ROZAS GUINEA
LABORATORIO DE MEDIDAS DE BAJA ACTIVIDAD
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA NUCLEAR Y MECÁNICA DE FLUIDOS
UNIVERSIDAD DEL PAÍS VASCO/EUSKAL HERRIKO UNIBERTSITATEA
Sitges, 16 de junio de 2016 IX JORNADAS SOBRE LA CALIDAD EN EL CONTROL DE LA RADIACTIVIDAD AMBIENTAL
INTRODUCCIÓN …………………………………………………………............. 3
COMPARATIVA ENTRE PROCEDIMIENTOS:
ACTIVIDADES DE Sr-89 Y Sr-90 …………………………………………………... 9
LÍMITES DE DETECCIÓN …………………………………………………………… 10
INCERTIDUMBRES RELATIVAS ………………………………………………….. 12
TIEMPO …………………………………………………………………………………… 14
COSTES ……………………………………………………………………………………. 15
CONCLUSIONES ……………………………………………………………………. 17
2/18
IX JORNADAS SOBRE LA CALIDAD EN EL CONTROL DE LA RADIACTIVIDAD AMBIENTAL
INTRODUCCIÓN – Comparativa – Conclusiones
Contexto:
En situaciones de emergencia nuclear y/o de emergencia radiológica es
fundamental dar respuesta a la emergencia en el menor tiempo posible.
Para ello, es necesario obtener datos de carácter radiológico fiables de
forma rápida, y por tanto, desarrollar y tener a punto procedimientos para la
determinación rápida de radionucleidos en diferentes matrices.
En este sentido, en el marco de la IAEA, el grupo ALMERA propone un
procedimiento para la determinación rápida y simultánea de 89Sr y 90Sr en
suelos mediante centelleo líquido.
3/18 Sitges, 16 de junio de 2016
IX JORNADAS SOBRE LA CALIDAD EN EL CONTROL DE LA RADIACTIVIDAD AMBIENTAL
Contexto:
Para el desarrollo y la validación del procedimiento, ALMERA ha nombrado
a los siguientes laboratorios expertos:
1. ANSTO, Lukas Heights, Australia
2. IAEA Terrestrial Environment Laboratory, Seibersdorf, Austria
3. Korea Institute of Nuclear Safety, Daejon, Republic of Korea
4. Spiez Laboratory, Spiez, Switzerland
5. LMBA, Universidad del País Vasco, Bilbao
En estos momentos se está en la fase de evaluación de resultados.
4/18 Sitges, 16 de junio de 2016
INTRODUCCIÓN – Comparativa – Conclusiones
IX JORNADAS SOBRE LA CALIDAD EN EL CONTROL DE LA RADIACTIVIDAD AMBIENTAL
Objetivo de este trabajo:
Evaluar el método rápido de la IAEA, comparándolo en idénticas
condiciones con el método en vigor en el LMBA.
5/18 Sitges, 16 de junio de 2016
INTRODUCCIÓN – Comparativa – Conclusiones
IX JORNADAS SOBRE LA CALIDAD EN EL CONTROL DE LA RADIACTIVIDAD AMBIENTAL
Método propuesto por la IAEA para la determinación de 89Sr y 90Sr en suelos de forma rápida y simultánea
Fundamento:
1. Pretratamiento y tratamiento de la muestra (1 g calcinado).
2. Separación radioquímica de Sr → 2 incógnitas: 89Sr y 90Sr.
3. Medida de la radiación Cerenkov (2 h) → 89Sr y creciente 90Y.
4. Medida por centelleo líquido (3 h) → 89Sr, 90Sr y creciente 90Y.
89Sr 90Sr 90Y
Cerenkov, ԑ Ventanas 10-360
0,347 0,017 0,581
LSC, ԑ Ventanas 120-910
0,978 0,937 0,997
Emax (MeV) 1,495 0,546 2,280
T1/2 50,53 d 28,9 a 64,05 h
6/18 Sitges, 16 de junio de 2016
XSR89151 11
XSR90151 11
XY90151 11
LineSeries4
LineSeries5
LineSeries6
D:\LMR-QUANTULUS\SR\PATRONES\SR49\S42.sum
1,000950900850800750700650600550500450400350300250200150100500
11.5
11
10.5
10
9.5
9
8.5
8
7.5
7
6.5
6
5.5
5
4.5
4
3.5
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
Scale:
100
100
100
100
100
100
89Sr
90Sr 90Y
INTRODUCCIÓN – Comparativa – Conclusiones
IX JORNADAS SOBRE LA CALIDAD EN EL CONTROL DE LA RADIACTIVIDAD AMBIENTAL
Método en vigor en el LMBA para la determinación de 89Sr y 90Sr en suelos
Fundamento:
1. Pretratamiento y digestión ácida de la muestra (1 g calcinado).
2. Separación radioquímica de Sr → 2 incógnitas: 89Sr y 90Sr.
3. Medida de 90Sr mediante contador proporcional, al cabo de
21 días desde la fecha de comienzo de crecimiento de 90Y
(1000 min).
4. Medida de 89Sr mediante contador proporcional, al cabo de
cierto tiempo desde la primera medida (1000 min).
7/18 Sitges, 16 de junio de 2016
INTRODUCCIÓN – Comparativa – Conclusiones
IX JORNADAS SOBRE LA CALIDAD EN EL CONTROL DE LA RADIACTIVIDAD AMBIENTAL
Validación del método rápido de la IAEA
Set de muestras de suelo:
1. Cociente de actividades de 89Sr/90Sr = 5
2. Cociente de actividades de 89Sr/90Sr = 10
3. Cociente de actividades de 89Sr/90Sr = 20
4. Cociente de actividades de 89Sr/90Sr = 5 – Bajas concentraciones
5. Cociente de actividades de 89Sr/90Sr = 5 – Sometido a 800 °C
Tratamiento de muestra:
1. Disolución por microondas
2. Lixiviación
3. Disolución en vaso abierto
8/18 Sitges, 16 de junio de 2016
INTRODUCCIÓN – Comparativa – Conclusiones
IX JORNADAS SOBRE LA CALIDAD EN EL CONTROL DE LA RADIACTIVIDAD AMBIENTAL
Actividades de 89Sr y 90Sr, en condiciones de emergencia
Por microondas y disolución ácida se obtienen actividades parecidas.
Mediante lixiviación las actividades son un 4 – 22 % menores.
9/18 Sitges, 16 de junio de 2016
Introducción – COMPARATIVA – Conclusiones
IX JORNADAS SOBRE LA CALIDAD EN EL CONTROL DE LA RADIACTIVIDAD AMBIENTAL
Límites de detección (LIDs) en condiciones de emergencia
Según el método de la IAEA, los LIDs para el 89Sr son menores que los LIDs para el 90Sr; según el método del LMBA, los LIDs para el 89Sr son mayores que los LIDs para el 90Sr.
Para el 89Sr los LIDs del LMBA son mayores que los LIDs de la IAEA.
Para el 90Sr los LIDs más bajos son los de la lixiviación.
Según el cociente de actividades de 89Sr/90Sr aumenta, los LIDs del 89Sr disminuyen y los del 90Sr aumentan.
10/18 Sitges, 16 de junio de 2016
Introducción – COMPARATIVA – Conclusiones
IX JORNADAS SOBRE LA CALIDAD EN EL CONTROL DE LA RADIACTIVIDAD AMBIENTAL
Límites de detección (LIDs) en condiciones de rutina
Transcurridos 112 días desde la separación Sr/Y, según el método del LMBA, el LID del 89Sr disminuye un 90 % y el del 90Sr un 95 %; según el método de la IAEA, el LID del 89Sr
aumenta muy ligeramente y el del 90Sr disminuye un 90 %.
Así, el LMBA con su método cumple el LID recomendado para el 90Sr (0,001 Bq g-1).
11/18 Sitges, 16 de junio de 2016
Introducción – COMPARATIVA – Conclusiones
IX JORNADAS SOBRE LA CALIDAD EN EL CONTROL DE LA RADIACTIVIDAD AMBIENTAL
Las incertidumbres para el 89Sr son menores que las incertidumbres para el 90Sr.
Para el 89Sr la incertidumbre del LMBA es 2 veces mayor que la de la IAEA.
Para el 90Sr la incertidumbre del LMBA es un 30 % mayor que la de la IAEA.
Incertidumbres relativas (ur), k = 1, en condiciones de emergencia
12/18 Sitges, 16 de junio de 2016
Introducción – COMPARATIVA – Conclusiones
IX JORNADAS SOBRE LA CALIDAD EN EL CONTROL DE LA RADIACTIVIDAD AMBIENTAL
Incertidumbres relativas (ur), k = 1, en condiciones de rutina
Espaciando las medidas, según el método de la IAEA, la ur del 89Sr permanece prácticamente constante y la del 90Sr disminuye un 85 %; según el método del LMBA, las
incertidumbres disminuyen: 75 % (90Sr) y 90 % (89Sr).
Transcurridos 112 días desde la separación Sr/Y, las incertidumbres del 89Sr y del 90Sr del LMBA son similares a las de la IAEA.
13/18 Sitges, 16 de junio de 2016
Introducción – COMPARATIVA – Conclusiones
IX JORNADAS SOBRE LA CALIDAD EN EL CONTROL DE LA RADIACTIVIDAD AMBIENTAL
Tiempo
Microondas Lixiviación Disolución ácida Procedimiento
del LMBA
Tratamiento: 1 d Tratamiento: 1 d Tratamiento: 2 d Tratamiento: 2 d
Separación: 2 d Separación: 2 d
Medida: • Control diario: 2 min • Calibración: 13 h 20 min • Muestra: inmediata, 5 h • Blanco: 5 h
Medida: • Control diario: 4 min • Calibraciones: 20 h • Muestra: después de 15 días, 33 h 20 min • Fondos: 133 h 20 min
El tratamiento de la muestra y la separación de Sr suponen un mínimo de 3 días según el procedimiento de la IAEA y 4 días según el del LMBA.
En cuanto a la medida, el procedimiento de la IAEA es considerablemente más rápido.
14/18 Sitges, 16 de junio de 2016
Introducción – COMPARATIVA – Conclusiones
IX JORNADAS SOBRE LA CALIDAD EN EL CONTROL DE LA RADIACTIVIDAD AMBIENTAL
Costes
Microondas Lixiviación Disolución ácida Procedimiento
del LMBA
Trat
amie
nto
de
la m
ues
tra • 1 mL de portador
de Sr • HNO3 65 %: 14 mL • HCl 32 %: 3 mL • HF 40 %: 10 mL • HClO4 70 %: 2 mL • Filtro de nitrato de celulosa • HNO3 1 M: 3 mL
• 1 mL de portador de Sr • Agua regia: 50 mL • HNO3 65 %: 5 mL • HNO3 1 M: 73 mL • Filtro de nitrato de celulosa • Etanol: 1 mL
• 1 mL de portador de Sr • HF 40 %: 40 mL • HNO3 65 %: 110 mL • Ác. bórico: 2 – 3 g • HNO3 1 M: 73 mL • Filtro de nitrato de celulosa
• 1 mL de portador de Sr • HNO3 65 %: 250 mL • Na2EDTA: 40 g • Amoníaco • Filtro de nitrato de celulosa • Acetato sódico: 20 mL
Sep
arac
ión
de
Sr
• Ácido oxálico: 5 g • 3 mL de portador de Ca • Amoníaco 25 % • 1 mL de bromocresol 0,1 % • HNO3 65 %: 55 mL • HNO3 8 M: 170 mL • Resina: 0,7 g
• NH4OH 25 % • (NH4)2CO3: 5 mL • Filtro de nitrato de celulosa • Vial de vidrio • HNO3 0,05 M: 8 mL • Ultima Gold AB: 12 mL
• Resina: 40 g • EDTA: 12 g • NaCO3 1,5 M: 40 mL • NaCl • Amoníaco • Filtro • HNO3
• Acetato de bario: 4 mL • Na2CrO4: 1 mL
15/18 Sitges, 16 de junio de 2016
Introducción – COMPARATIVA – Conclusiones
IX JORNADAS SOBRE LA CALIDAD EN EL CONTROL DE LA RADIACTIVIDAD AMBIENTAL
Procedimiento
de la IAEA
Procedimiento
del LMBA
• Reactivos: 5 – 30 €
• Resinas de Eichrom: 30 €/análisis
• Viales de vidrio: 3 €/u
• Líquido centelleador: 1 €/vial
• Quantulus: 35 €/análisis
TOTAL: 100 €, aprox.
• Reactivos: 6 €
• Resinas Dowex: 22 €/análisis
• Planchetas de acero inoxidable: 2 €/u
• Gas PR: 5 €/análisis
• Contador proporcional: 25 €/análisis
TOTAL: 60 €, aprox.
16/18 Sitges, 16 de junio de 2016
Introducción – COMPARATIVA – Conclusiones
Costes
IX JORNADAS SOBRE LA CALIDAD EN EL CONTROL DE LA RADIACTIVIDAD AMBIENTAL 17/18 Sitges, 16 de junio de 2016
Introducción – Comparativa – CONCLUSIONES
En condiciones de emergencia el mejor método es el de la IAEA.
En condiciones de rutina el mejor método es el del LMBA.
Debilidades y fortalezas de cada método:
Método de la IAEA Método del LMBA
Debilidades
• Se considera que hay equilibrio 90Sr/90Y en el suelo a analizar • No cumple el LID recomendado
• Se esperan al menos 15 días al equilibrio 90Sr/90Y para realizar la primera medida
Fortalezas
• Es rápido • No se necesitan grandes volúmenes de reactivos
• Cumple el LID recomendado en condiciones distintas a las de emergencia
VALIDACIÓN DE LA DETERMINACIÓN RÁPIDA Y SIMULTÁNEA
DE 89Sr Y 90Sr EN SUELOS MEDIANTE CENTELLEO LÍQUIDO
SAROA ROZAS GUINEA
LABORATORIO DE MEDIDAS DE BAJA ACTIVIDAD
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA NUCLEAR Y MECÁNICA DE FLUIDOS
UNIVERSIDAD DEL PAÍS VASCO/EUSKAL HERRIKO UNIBERTSITATEA
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