Методы определения радиоактивных элементов, используемые при оценке безопасности сырья и пищевых продуктов

Кафедра "Технология продуктов функционального назначения, спортивного питания и длительного хранения"

 

Реферат на тему:

"Методы определения  радиоактивных элементов, используемые  при оценке безопасности сырья  и пищевых продуктов"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Москва 

2012 год

Содержание

Введение………………………………………………………………………….. 3

Радионуклиды естественного  и искусственного происхождения……………. 4

Методы обнаружения радионуклидов………………………………..………… 5

Определение радионуклидов  радиометрическими методами………...………. 5

          Детекторы радиоактивности……………………………………………. 6

          Метод дозиметрии…………………………..…………………………… 7

Определение радионуклидов  радиохимическими методами…………………. 8

          Определение стронция-90 фосфатным методом……………….……… 11

          Определение цезия-137 сурьмяно-иодидным методом………..……… 12

Радиометрическая и радиохимическая  экспертиза объектов поставки продовольственного сырья………………………………………………….…. 13

Заключение…………………………………………………………………...…. 18

Список использованной литературы………………………………………….. 19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

   Радиоактивность (от лат. radio – излучаю, radius – луч, activus – действенный) – самопроизвольное превращение неустойчивого изотопа химического элемента в другой изотоп [1].

   Совокупность атомов, ядра которых имеют одинаковые заряды, но с разным числом нейтронов называют изотопами [2].

   Источники радиоактивности,  как и другие загрязнители, являются  компонентами пищевых цепей: атмосфера  – ветер – дождь – почва  – растения – животные –  человек.

   При поглощении  радиоактивных веществ растениями  или животными, происходит значительное  увеличение их концентрации в  биологических объектах, по сравнению  с концентрацией в окружающей  среде. Организмы, которые накапливают  особенно высокие концентрации  радиоактивных веществ, принято  называть «биоиндикаторами радиоактивного загрязнения» [1].

   Основной причиной поступления радионуклидов в окружающую среду, продовольственное сырье сырье и пищевые продукты является их радиоактивное загрязнение [6].

   Для оценки продолжительности  жизни радионуклида введено понятие  – период полураспада – время, в течение которого радиоактивность вещества уменьшается в среднем вдвое. Период полураспада различных нуклеотидов колеблется в широких пределах от долей секунды до миллионов лет. Принято считать, что вещество становится нерадиоактивным по истечению десяти периодов полураспада. Периоды полураспада некоторых радионуклидов, составивших основную дозу облучения населения и загрязнения территорий после Чернобыльской катастрофы, представлены в таблице 1.

 

 

 

Таблица 1.

Период  полураспада некоторых радионуклидов

Изотоп	Период полураспада
Йод-133	20,8 часа
Йод-131	8,1 суток
Церий-144	284 суток
Рутений-106	1 год
Цезий-134	2,1 года
Цезий-137	30 лет
Стронций-90	28 лет
Углерод-14	5 700 лет
Плутоний-239	20 000 лет

 

Существуют естественные и искусственные радионуклиды.

 

Радионуклиды  естественного и искусственного происхождения.

 

   Естественные радионуклиды постоянно присутствуют во всех объектах живой и неживой природы, начиная с момента образования нашей планеты.  При этом радиационный фон в различных регионах Земли может отличаться в 10 и более раз. К ним относят:

1. Космогенные радионуклиды – Н (а-3), Be (a-7), C (a-14), Na (a-22),      Na (a-24)
2. Радионуклиды , присутствующие в объектах окружающей среды –      K (a-40), U (a – 238), Th (a-232)

Искусственные радионуклиды образуются:

• На АЭС;
• При производстве ядерного топлива;
• При изготовлении  и испытаниях ядерного оружия;
• Хранение и переработка радиоактивных отходов;
• Другие источники.

Радионуклиды искусственного происхождения, составляющие основную дозу внутреннего облучения населения: C(a-14), Sr (a-89), Sr (a-90), Cs (a-137), Ru (a-106), Ce (a-144), I (a-131), Zr (a-95).

 

Методы обнаружения  радионуклидов.

 

Все методы обнаружения радионуклидов  можно разделить на 2 группы:

1. радиометрические методы анализа, в которых качественное и количественное определение элементов проводится только на основе измерения радиоактивности без химических операций;
2. радиохимические методы анализа, в которых перед измерением радиоактивности проводится выделение, концентрирование и разделение изотопов или другие химические операции.

 

Определение радионуклидов  радиометрическими методами.

 

Радиометрические  методы анализа — методы анализа проб или образцов, основанные на измерениях радиоактивных излучений. Они высокопроизводительны, обладают высокой чувствительностью и не требуют предварительной химической обработки проб. С помощью этих методов определяется общая радиоактивность проб путем измерения α-, β- θ γ-θзлучений или производится раздельное определение основных радиоактивных элементов (U, Ra, Th, к, эманации и их продукты) путем комбинированных измерений радиоактивных излучений (напр., γ-, β излучений или α-и γ-излучений и др.) и спектрометрических измерений этих излучений. Для измерений имеется специальная аппаратура.

 

 

 

Детекторы радиоактивности.

 

В зависимости от принципа действия счетчики (детекторы) подразделяют на несколько групп [2]:

• Ионизационные детекторы. Их действие основано на возникновении ионизации или газового разряда, вызванного ионизацией при попадании в детектор радиоактивных частиц или γ-квантов. Среди десятков приборов, использующих ионизацию, наиболее типичными являются ионизационная камера (рис. 1) и счетчик Гейгера-Мюллера.

 

Рис 1. Камера ионизационная БМК-500 (500 см³)универсального дозиметра ДКС-101

 

• Сцинтилляционные детекторы. Действие их основано на возбуждении атомов сцинтиллятора γ-квантами или радиоактивной частицей, проходящей через счетчик. Сцинтилляторы — вещества, обладающие способностью излучать свет при поглощении ионизирующего излучения. Возбужденные атомы, переходя в нормальное состояние, дают вспышку света.
• Черенковские счетчики. Действие этих детекторов основано на использовании эффекта Черенкова, который состоит в излучении света при движении заряженной частицы в прозрачном веществе, если скорость частиц превышает скорость света в данной среде.

Поскольку в природе существует радиоактивный фон, любой детектор будет давать некоторый сигнал даже в отсутствие радиоактивного образца. При проведении количественных измерений  или интерпретации данных необходимо вводить поправку на фоновую радиацию [2].

   В качестве примера  радиометрического метода определения   рассмотрим метод дозиметрии.

 

Метод дозиметрии.

 

Приборы: дозиметр ДБГ-07Б «Эксперт»

Ход работы

Задание: определение радиоактивности пищевых продуктов.

Для того, чтобы подготовить  дозиметр к работе, необходимо:

1. установить переключатель в положение «ВЫКЛ»;
2. снять крышку отсека питания;
3. установить, соблюдая полярность, элемент питания;
4. установить и закрепить винтами заднюю крышку.

После этого прибор готов  к работе.

Проведение  измерений 

Оценка мощности эквивалентной дозы.

Для того, чтобы оценить  уровень эквивалентной дозы, необходимо:

1. установить режим работы «γ»;
2. установить диапазон «1»;
3. закрыть рабочую поверхность детектора экраном;
4. включить индикатор;
5. провести 3-4 измерения;
6. вычислить среднее арифметическое значение N_ф.

Если при первом измерении  сработает сигнализация о превышении верхнего предела диапазона, то необходимо повторить измерение на диапазоне «10».

 

Оценка плотности  потока бета-излучения от поверхностей.

Для того, чтобы оценить  плотность потока бета-излучения  от исследуемой поверхности, необходимо:

1. установить режим «β»;
2. установить диапазон «1»;
3. закрыть рабочую поверхность детектора экраном;
4. разместить дозиметр на расстоянии 5 мм от исследуемой поверхности;
5. включить дозиметр и провести серию измерений (10-15), вычислить среднее арифметическое значение N_ф;
6. открыть рабочую поверхность детектора;
7. повторить операции измерения и  среднее арифметическое значение N₀;
8. определить уровень загрязнения (N₀ - N_ф).

 

 Определение радионуклидов радиохимичискими методами.

 

   Радиохимический анализ позволяет дать полную и объективную характеристику радиоактивной загрязненности объекта отдельными радиоизотопами, выделенными из пробы. При радиохимическом анализе в пробах определяют содержание наиболее опасных в биологическом отношении радиоизотопов: Стронция-90, Цезия-137 и др.

   При выборе методов определения того или иного радиоизотопа следует учитывать как индивидуальные особенности исследуемых проб, так и характер их радиоактивного загрязнения.

   При содержании в пробе нескольких радиоактивных элементов сначала их разделяют на химические группы, а затем на отдельные элементы и определяют их радиоактивность. Значительные трудности при этом связаны с очень малыми содержаниями радионуклидов в исследуемом материале, так как свойства одних и тех же веществ, взятых в ультромалых и больших  количествах, могут отличаться. Эти особенности радиохимического анализа учитываются уже при отборе проб.  Объем (масса) отбираемого материала должен обеспечить возможность выделения радионуклида из пробы.

   Большое значение имеет соблюдение режимов термической обработки исследуемого материала. Высушивание проводят при 80-100 °С  до постоянной массы. Продолжительность высушивания не более 1ч. Взвешивание проводят после охлаждения проб до комнатной температуры.

   Особенно важно соблюдать температурный режим  при озолении пробы. Озоление проводят в электропечи после обугливания высушенной пробы на электроплитке или газовой горелке. Некоторые радионуклиды возгоняются или разрушаются при высоких температурах.

   Поведение ультрамалых количеств вещества при растворении, нагревании, осаждении может не совпадать с известными для данного элемента свойствами. Отмечают различия в летучести, повышенной адсорбции на поверхностях, способности образовывать коллоидные растворы. Многие из особенностей поведения элементов в ультрамалых количествах еще недостаточно изучены, поэтому удобнее проводить выделение данного изотопа в таких количествах, в которых поведение его при той или иной химической реакции будет проявляться типично и обеспечит более полное отделение его от примесей.

Поэтому в пробу золы до ее растворения вносят точно известное количество так называемого носителя.

Носителем служит элемент  одноименный или сходный по химическим свойствам с радиоактивным изотопом, извлекаемым из пробы. Носители используют в форме титрованных растворов с точно известной концентрацией (мг/см³). Введенный в пробу носитель, увеличивая массу извлекаемого элемента, позволяет увлечь за собой одноименный (или сходный) радиоизотоп по всем этапам анализа, чем достигается наиболее полное его извлечение.