Определение нептуния
Аналитическому определению нептуния обычно предшествует его концентрирование, выделение и очистка. Чаще всего для количественного определения нептуния используют радиометрические и спектрофотометрические методы.
Радиометрические методы
Радиометрические методы являются главными для идентификации и количественного определения нептуния. Это более чувствительные методы, чем химические и спектральные методы. Для определения 237Np наиболее подходящей является α-радиометрия, а для измерения 239Np используется γ-спектроскопия. Удельная α-активность 237Np составляет 1540 α-частиц/(мкг·мин). Определение 239Np и 238Np проводят изменением β-активности (чувствительность 37 Бк) или γ-излучения (чувствительность 3,7·104 Бк) с энергией соотв. 100 и 1000 кэВ. В отсутствие мешающих α-излучателей (таких как 239Pu и 241Am) 237Np может быть определён с помощью пропорционального счётчика. Чувствительность радиоактивационного определения 237Np (по γ-линии 238Np) 10-3 мкг. Приготовление α-активных препаратов осуществляют несколькими способами: выпариванием, электролитическим осаждением, распылением раствора в электрическом поле и др.
Рис.1. α-Спектры препаратов:
α- спектр смеси 237Np и 239Рu в соотношении 1:12 (по активности); б - то же, в совпадении с γ-квантами с энергией 90 кэВ; в - спектры совпадения: 1 - чистый препарат 239Рu с небольшой примесью 238Рu и 241Am; 2 - смесь 237Np и 239Рu в соотношении 1:1000 по активности; 3 — то же, с добавкой 0,1 мкюри 137Cs
Ввиду низкой удельной α-активности 237Np радиометрический метод определения его по α-счету отличается невысокой чувствительностью - 0,1 мкг Np - и малой избирательностью по отношению к прочим α-излучателям. Так, определению 237Np мешает 239Рu при весовом соотношении к 237Np, равном 5 10-4: 1; 241Am мешает в количестве примерно в 50 раз меньшем (10-5:1). Для повышения избирательности по отношению к этим элементам можно определять нептуний с помощью γ-спектрометрии по γ-линии 237Np и дочернего 233Ра в области 90 кэВ. Однако в этом случае чувствительность определения снижается в 100-1000 раз, уменьшается также избирательность метода по отношению к продуктам деления. Более эффективно повышение избирательности с помощью измерения α-спектров и особенно α-спектров в совпадении с γ-квантами с энергией около 90 кэВ.
|
|
Чувствительность радиометрического определения 239Np и 238Np в пересчете на вес нептуния значительно выше (10-2-10-3 пг этих изотопов), но из-за более высоких уровней фона β-излучения по сравнению с фоном α-излучения она значительно ниже по числу распадов в минуту, чем при измерении 237Np, и составляет 102-103 расп/мин. Определение этих изотопов методом расчета не избирательно.
Для уменьшения влияния продуктов деления предпочитают определять 239Np и 233Np с помощью γ-спектрометрии по γ-линиям в области 100 и 1000 кэВ соответственно. 239Np определяют также по γ-линиям с энергией в области 200 кэВ.
Чувствительность определения нептуния измерением α-спектра или методом α,γ-совпадений практически совпадает с чувствительностью определения его по общей α-активности, хотя при использовании метода α,γ -совпадений число зарегистрированных импульсов на 1 мкг 237Np примерно в 30 раз меньше, чем при измерении α-активности. Это обусловлено тем, что при измерении спектра совпадений в еще большей степени падает фон, регистрируемый установкой.
|
|
Радиоактивационный метод
Для увеличения чувствительности определения 237Np можно использовать радиоактивационный метод.
При облучении медленными нейтронами происходит следующая ядерная реакция (сечение активации 170 барн):
При этом образуется короткоживущий изотоп 238Np, удельная активность которого превышает удельную активность 237Np в 4 - 108 раз. Вследствие этого для увеличения чувствительности радиометрического определения нептуния в 100 раз достаточно превратить в 238Np всего 10-3% 237Np. Определение 238Np ведут по его γ-линии в области 1.0 МэВ. Измерению 238Np мешают короткоживущие продукты деления 239Рu и 235U, отчасти продукты активации La и А1. Избирательность метода невысока, хотя многие из прочих элементов могут присутствовать в значительных количествах. Для увеличения избирательности выделяют нептуний как из проб перед облучением, так и из растворов облученных препаратов. При использовании химических методов отделения нептуния (как до, так и после облучения) радиоактивационный метод позволяет определять сотые доли микрограмма нептуния в присутствии до 106 -кратных количеств Рu и до 108-кратных количеств естественного урана. Ошибка определения нептуния этим методом составляет +10-30%. Время облучения зависит от мощности нейтронного источника; время выдержки после облучения равно 1-2 дням..