для 226Ra,
программа будет определять только активности трёх материнских 226Ra, 228Ra и 40K. Что, естественно, существенно повышает эффективность оценивания. При этом, поскольку такой расчёт производится на любую дату измерения, оператор не будет жестко привязан к сроку в 25-30 дней после выделения радия из воды. Достаточно 10 дней для накопления 222Rn и можно не опасаться, что прошло более 30 дней и накопилось много мешающего 228Th. Наоборот – накопление 228Th с дочерними нуклидами (прежде всего 212Pb и 208Tl), будет повышать точность оценки активности 228Ra, поскольку рассчитанный на момент измерений вклад 228Th с дочерними от распада 228Ra включается в излучение 228Ra.
Определение Ra-226 и Ra-228 в воде гамма спектрометрическим методом
Нормы СанПиН на содержание радия в питьевой воде весьма жёсткие: 0.49 Бк/л для 226Ra и 0.2 Бк/л для 228Ra. И чтобы добиться требуемой точности (неопределённость оценки активности не должна превышать 30% от нормы), воду приходится концентрировать и радий химически выделять (Методические рекомендации МР 2.6.1.0064-12 "Радиационный контроль питьевой воды методами радиохимического анализа"). Определять 226Ra по собственному излучению на сцинтилляционном гамма спектрометре невозможно (226Ra светит слабо и в мягкой области, не регистрируемой большинством сцинтилляционных спектрометров имеющихся в лабораториях центров гигиены и эпидемиологии). Поэтому его активность оценивают по дочерним 214Pb и 214Bi и приготовленный счётный образец для накопления 222Rn и, соответственно дочерних радона 214Pb и 214Bi, требуется выдержать в течение 10-20 суток. 228Ra в цепочке распада содержит 224Ra, который выделяется вместе с 226Ra и 228Ra. Короткоживущие дочерние нуклиды 224Ra мешают определению 228Ra, и поэтому приходится ждать 25 суток до их распада до минимального уровня. Вот так выглядит процесс распада и накопления нуклидов в цепочках 228Ra и 224Ra после их радиохимического выделения:
Расчёт компонент разложения спектра, являющихся цепочками распада нуклидов, на любую дату измерения предоставляет пользователям пакета «Спектррад» возможность не быть жёстко привязанным к дате измерений после выделения радия и превратить главного врага корректного определения 228Ra - 228Th с дочерними в большого друга. Оператор просто должен задать начальное соотношение активностей дочерних нуклидов в цепочках распада на дату отбора пробы (в данном случае в качестве даты отбора должна быть задана дата завершения процесса радиохимического выделения радия из воды). И это соотношение после выделения радия из воды известно. Вот так может выглядеть форма для ввода начальных значений активности дочерних:
Оператор должен заполнить пустые ячейки значениями активности дочерних относительно активности материнского нуклида на дату отбора пробы. В примере приведена полная схема распада 226Ra. Можно пользоваться и ей, но чем ветвистей и длиннее дерево распада, тем длительнее вычисления. Мы собираемся измерять счётный образец не ранее чем через несколько дней после выделения радия (даты отбора), поэтому часть нуклидов за это время успеет сформировать равновесные цепочки. Таблицу нуклидов с такими цепочками рекомендуется сформировать заранее и использовать её в процедуре обработки (большое число не используемых нуклидов также замедляет процесс вычислений, поэтому рекомендуется сформировать наиболее подходящую для решения задачи таблицу нуклидов). Вот так может выглядеть та же форма с модифицированной таблицей нуклидов (значения активностей уже введены).
Такие таблички процедура обработки предложит заполнить оператору при запуске шаблона обработки «Радий в воде», в том случае, если они не сохранены как априорные данные. Программа рассчитывает доли дочерних в распаде и устанавливает значение активности материнского нуклида в 100%. Оператор должен задать активность дочерних нуклидов в процентах относительно материнского нуклида на дату отбора. В нашем случае активности всех дочерних, кроме 224Ra равны нулю. Активность 224R на дату отбора равна активности 228Ra, поскольку в исходной воде они находились в состоянии радиоактивного равновесия. После ввода всех требуемых данных программа предложит сохранить их как априорные данные начальных значений, чтобы не вводить их при каждом выполнении процедуры обработки по данному шаблону:
Процедура обработки предварительно рассчитает относительные активности всех дочерних в цепочках распада 226Ra и 228Ra и включит их излучение в материнские нуклиды 226Ra и 228Ra, скорректировав соответственно и библиотеку нуклидов. Вместо активностей 12-ти исходных нуклидов, указанных в шаблоне обработки
Измерение активности Ra-228 можно проводить сразу после выделения радия, поскольку при новой методике обработки спектров излучение дочерних Ra-228 и Ra-224 нам не мешает, а наоборот повышает точность оценивания. Но поскольку мы определяем активность Ra-226 по дочерним продуктам распада радона, нам требуется подождать дней 5-10, чтобы радон в пробе накопился.
Через 10 дней после выделения радия активность Rn-222 составит 83.67% от активности Ra-226. Но надо помнить, что если Ra-226 в счётном образце много, радон начнёт эманировать из упаковки счётного образца, поэтому нет необходимости ждать 10 дней - через пять дней активность радона будет составлять уже более 50% активности радия. В итоге можно рекомендовать следующую процедуру измерения счётного образца после выделения радия - проводить измерения пробы каждый день (или через день) и обрабатывать накопленные спектры процедурой совместной обработки спектров, которая позволяет получать наиболее эффективные (точные) оценки активностей Ra-226 и Ra-228. Поскольку трудно рассчитать с достаточной точностью полные спектры короткоживущих нуклидов, в качестве компонентов разложения используются спектры пиков, а спектр непрерывного рассеяния аппроксимируется сплайном.
Процедура декомпозиции позволяет смешивать в списке компонент полные спектры нуклидов со спектрами пиков, и если в наборе рассчитанных компонент присутствуют полные спектру определяемых нуклидов, рекомендуется использовать их, так как это повышает эффективность оценивания. В нашем примере 40K представлен полным спектром.
09.04.2025 Дрёмин Геннадий Иванович |