StrålevernRapport 1999:12. Kalibreringsrutiner og metodebeskrivelse av 99 Tc-analyser

Transkript

1 StrålevernRapport 999: Kalibreringsrutiner og metodebeskrivelse av 99 Tc-analyser $QQHDWKULQHROVWDG%M UQ/LQGRJ$QQH/LY5XGMRUG Statens strålevern Norwegian Radiation Protection Authority Østerås, 999

2 5HIHUDQVH Kolstad, AK, Lind B og Rudjord, AL Kalibreringsrutiner og metodebeskrivelse av 99 Tc-analyser StrålevernRapport 999: Østerås: Statens strålevern, 999 (PQHRUG 99 Tc-analyse, 99m Tc-tracer, radioaktivitetsanalyse 5HV\Pp Kalibreringsrapport for 99 Tc-analyser utført på Statens strålevern Inneholder prosedyrer for bestemmelse av 99 Tc-nivå i havvann og tang prøver 5HIHUHQFH Kolstad, AK, Lind B and Rudjord, AL Calibration and procedures of 99 Tc-analysis StrålevernRapport 999: Østerås: Norwegian Radiation Protection Authority, 999 Language: Norwegian H\ZRUGV FDQDO\VLV P FWUDFHUUDGLRDFWLYLW\DQDO\VLV $EVWUDFW Calibration report and procedures of 99 Tc-analysis at The Norwegian Radiation Protection Authority Prosjektleder: Anne Kathrine Kolstad *RGNMHQW Per Strand, avdelingsdirektør, Avdeling Miljø 30 sider Utgitt Opplag 00 Form, omslag: Graf, Oslo Trykk: Lobo Grafisk AS %HVWLOOHVIUD Statens strålevern, Postboks 55, 33 Østerås Telefon , telefax web: e-post: postmottak@nrpano ISSN

3 ,QQKROG Innledning 3 Kalibreringer og beregninger 4 99m Tc-generator 5 Eluering av 99m Tc 5 3 Beregning av geometrifaktor 4 Beregning av kjemisk utbytte9 5 β-telling 5 Telle effektivitet Usikkerhet og deteksjonsgrense3 Deteksjonsgrense8 3 Kvalitetssikring 9 4 Analysemetode0 4 Gjennomgang av analysen0 4 Bestemmelse av 99 Tc i tang 43 Bestemmelse av 99 Tc i havvann 4 Referanser 6 Appendiks Appendiks 8

4 ,QQOHGQLQJ 99 Tc er en menneskeskapt β-emitterende radionuklide med halveringstid på,3 x 0 5 år Nukliden er et fisjonsprodukt (~ 6% utbytte), og blir dannet fra 99 Mo i kjernereaktorer eller ved detonasjon av kjernevåpen 99 Mo (T / =66 t, β) 99m Tc (T / =6 t, γ) 99 Tc (T / =,3 0 5 år, β) 99 Ru (st) 99 Tc finnes i marint miljø som følge av utslipp fra gjenvinningsanlegg, nedfall fra atomprøvesprengninger på 950- og 960 tallet og diagnostisk bruk av 99m Tc i medisin I 994 økte 99 Tc-utslippene med en faktor 50 fra gjenvinningsanlegget Sellafield i England (), og for øyeblikket er det dette anlegget som bidrar mest til 99 Tc-nivået langs norskekysten 99 Tc befinner seg i havvann normalt som TcO - 4 og er meget mobil 99 Tc vil derfor følge havstrømmene fra Irskesjøen til Nordsjøen og videre opp langs norskekysten Siden 99 har Staten Strålevern utført rutinemessige 99 Tc-analyser på marint prøvemateriale som havvann, tang, reker og hummer Denne rapporten beskriver kalibreringsrutiner for 99 Tc-analyser, og analysemetoder for bestemmelse av 99 Tc-nivå både i biota og havvann 3

5 DOLEUHULQJHURJEHUHJQLQJHU Statens strålevern utfører 99 Tc-analyser på havvann, tang og sjødyr som reker, sjøkreps og hummer Strålevernet benytter en radiokjemisk analysemetode utarbeidet av Chen () Ionebytting og ekstraksjon er viktige trinn i analysen for å få separert technetium-isotopen i fra andre β-emittere i prøven Strålevernet analyser 4 prøver samtidig, og tidsforbruket for den kjemiske separasjonsprosedyren er -3 arbeidsdager Metode og kjemisk prosedyre er nærmere beskrevet i kapittel 4 Analysens kjemiske utbytte beregnes ved at en kjent mengde tracer tilsettes samtidig til både standard løsning og prøvemateriale i forkant av hver analyse Statens strålevern benytter 99m Tc som tracer Denne isotopen er γ-emitterende med en halveringstid på 6 timer, og halveringstiden medfører at analysetiden må være kortere enn 3 dager Den radiokjemiske separasjonsprosedyren avsluttes ved at technetium blir elektrolysert ned på en stålskive Det kjemiske utbyttet beregnes umiddelbart etter elektrolysering ved telling av prøvepreparat og standardløsning på NaI-detektor Da standardløsning og prøvepreparat har forskjellig geometri (kapittel 3) må en geometrifaktor beregnes for at måledata skal kunne være sammenlignbare Ved å korrigere for forskjellig tellegeometri vil det kjemiske utbyttet bli forholdet mellom registrerte tellinger i standardløsning og prøvepreparat Stålskiven monteres for β-telling, men måles først etter én uke når traceren har dødd ut 4

6 P FJHQHUDWRU Statens strålevern benytter IFETEC 99m Tc-generator, figur, levert av Isopharma Disse leveres normalt til sykehus for nukleærmedisinsk bruk og har en aktivitet på 4-30 GBq Generatorene vil etter 3-4 uker etter produksjonsdato ha en aktivitet på ca 40MBq som er anvendelig til 99 Tc-miljøanalyser )LJXU P FJHQHUDWRU (OXHULQJDY P F I generatoren blir 99m Tc dannet ved radioaktiv nedbrytning av 99 Mo 99m Tc elueres ut av generatoren, som 99m TcO ioner ved å la en NaCl-løsning passere gjennom en Al O 3 - anionebytter inni generatoren Dette gjøres ved å sette en ampulle med 0ml NaCl-løsning ned på en kanyle forbundet med innløpet i generatoren Ved å montere en tom evakuert ampulle på generatorens utløp suges NaCl-løsningen gjennom generatoren og 99m Tc-løsning elueres ut I isotop-generatoren produseres kontinuerlig den kortlivede datternukliden, 99m Tc, slik at den 5

7 kan elueres ut gjentatte ganger etter at likevekt helt eller delvis er oppnådd For å få et rent eluat med 99m Tc kastes alltid det første eluatet Det er viktig å benytte en optimal aktivitetsmengde tracer Dette gjøres ved å ta ut en kjent mengde tracer til en standardløsning som fortynnes til definert geometri Hvis det tilsettes for lite aktivitet vil det bli vanskelig å detektere 99m Tc på NaI-detektoren etter endt radiokjemisk separasjonsprosedyre Standardløsning måles på NaI-detektor for å bestemme om riktig aktivitetsmengde er tilsatt før man tilsetter tracer til prøvemateriale Den radiokjemiske prosedyren tar dager dvs 48 timer og ønsket telletall for beregning av kjemisk utbytte etter endt analyse bør ligge i størrelsesorden N= 4000 tellinger per 00 sekunder Riktig uttak av tracer kan beregnes utfra likningen: N = N x e o ln x t T / 4000 = H R [ ln [ 48 60, N o - telletall ved analysestart, i størrelsesorden 0 6 tellinger / 00 sekunder ved t o t - ant timer etter analysestart T / - 60 timer, halveringstid for 99m Tc Når standard løsning lages ved analysestart bør telletallet på NaI-detektoren ligge på rundt 0 6 tellinger 99m Tc emitterer γ-stråling med energi lik 4 kev Det benyttes en Canberra Serie 0 + -mangekanalanalysator der kanalområdet, R 5, er satt fra kanal 8 til kanal 09 for telling av 99m Tc-preparater Innstilling av instrumentet finnes i appendiks Aktiviteten av 99m Tc i en eluering er bla avhengig av generatorens alder, og tidspunkt fra siste eluering, se tabell basert på eluering fra en generator på 0 GBq ved produksjonsdato 6

8 $OGHUSn JHQHUDWRUXNHU (OXHULQJVGDJ HOXDW 9HQWHWLGL PLQXWWHUIRUHOXDW 8WWDNWUDFHU JUDPSHUSU YH 3 mandag kastes 0 0, 3 onsdag kastes 0 0, til 0,5 4 mandag kastes 0 0,3 4 onsdag kastes 0 0,6 5 mandag kastes 60,0 5 onsdag kastes 60,5 til,0 DEHOO(OXHULQJVVNMHPDIRU P FWUDFHU Når en standardløsning telles på detektoren vil et optimalt telletall, som tidligere nevnt, ligge i størrelsesorden 0 6 tellinger per 00 sekunder Dersom målingen gir telletall i denne størrelsesorden tilsettes omtrent lik mengde tracer til prøvematerialet Mengde tracer (gram) tilsatt standardløsning og prøvemateriale blir alltid notert %HUHJQLQJDYJHRPHWULIDNWRU Når en analyse starter tilsettes tracer til standardløsning og prøvemateriale Da det er forskjell i geometri ved måling på prøvepreparat og standardløsning må det beregnes en korrigerende geometrifaktor Den korrigering som foretas for å bestemme det kjemiske utbytte av en analyse er basert på forholdet mellom telletall som måles på prøvepreparat og i standardløsning For å beregne en geometrifaktor lages det til en serie standardløsninger og standardstålskiver med kjente aktiviteter som måles i de definerte geometrier Standardløsning: Stålskiver: tillages i nuncrør (30ml) og fortynnes til 5 g med destillert vann er elektrosprayet med et silicasjikt som sikrer homogen deponering av tilsatt aktivitet

9 Nuncrøret med standardløsning og stålskivene måles i en NaI-brønnkrystall Stålskivene monteres i en oppsats som sikrer lik geometri ved hver måling Generatoren elueres og 4 standardløsninger lages ved innveing av like aktivitetsmengder og fortynning til 5 g med destillert vann Det veies inn 5 dråper tracerløsning på 4 elektrosprayede-stålskiver som lufttørkes Standardglassene og stålskivene telles på NaIbrønndetektor i 00s, tabell 6WDQGDUG O VQLQJ 0HQJGH WUDFHU WLOVDWW J $QWPLQ IUDW R W $QW WHOOLQJHU SHUV H λã ÃWÃ NRUUÃYHUGLÃ RUULJHUW WHOOHWDOO SHUVWLOW RÃ R $QWWHOOLQJHUSHU JUDPRJVHNXQG , , , , , , , ÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃ ÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃ0LGGHOYHUGLÃVWDQGDUGO VQLQJHUÃÃÃÃÃÃ Ã 6WnOVNLYH 0HQJGH WUDFHU WLOVDWW J $QWPLQ IUDW R W $QW WHOOLQJHU SHUV H λã ÃWÃ NRUUÃYHUGL 0,963 0,958 RUULJHUW WHOOHWDOO SHUVWLOW RÃ R $QWWHOOLQJHUSHU JUDPRJVHNXQG ,953 0,9495 0,944 0,9404 0,9350 0, ÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃÃ0LGGHOYHUGLÃVWnOVNLYHUÃÃÃÃÃÃÃ DEHOOHOOHGDWDIRUVWDQGDUGO VQLQJRJVWnOVNLYHSUHSDUDWHU Referansetiden, t o, er satt til tellestart for standardløsningnr og alle telletall er korrigert for radioaktiv nedbrytning til dette tidspunkt etter følgende formel, N o = N e -λ x t hvor λ = ln = 95 x 0-3 for 99m Tc 8

10 Korreksjonsfaktoren, e -λ x t, finnes i egen tabell i appendiks Geometrifaktor, F, beregnes som forholdet mellom midlere telletall for standardløsningene og stålskivene ved t o *HRPHWULID NWRU, ) = VW O VQ VWnOVNLYH / P / P WU VW WU VWnO 69 = =,08 ± 0, N stløsn N stskive m trst m trstål - antall tellinger i standard løsning i 00s - antall tellinger på stålskive i 00 s - mengde tracer innveid i standard løsning - mengde tracer innveid på stålskive %HUHJQLQJDYNMHPLVNXWE\WWH Det kjemiske utbytte på en analyse beregnes ved å sammenligne telletall for tillaget standard- løsning og prøvepreparat etter endt analyse Telletid er 00 sekunder og hver prøve telles 3 ganger Middelverdien av de 3 standardtellingene betraktes som 00 %, og alle telletall korrigeres til t o som er satt til starttidspunktet av første måling, N o, N Utregnede korreksjonsfaktorer sees i appendiks o N = x t e D 3U YH LG PLQ $QWWHOOLQJHU RUULJHULQJV IDNWRU RUULJHUW WHOOHWDOO 0LGGHOYHUGL NRUUYHUGL $QWJUDP WUDFHUWLOVDWW W H λ [ÃW R R Standard Standard 488 0,996 5 Standard , ,349 Prøve , Prøve , Prøve 44 0, ,90 Ã DEHOO'DWDWLOEHUHJQLQJDYNMHPLVNXWE\WWH Telletallet for prøvene må alltid multipliseres med geometrifaktoren på,08 som ble beregnet i kapittel 3 9

11 Det kjemisk utbytte beregnes etter formelen under MHPLVN XWE\WWH(%) = R ( SU YH) R ( VW) [,08 ] 00 0 ( SU YH) 0 ( VW) MHPLVN XWE\WWH(%) =,08 00= 0,90 0,349 8% N o (prøve) - ant tellinger (00s) for prøve korrigert til t o N o (st) - ant tellinger (00s) for standardløsning korrigert til t o M (prøve) - mengde tracer tilsatt prøve i gram M (st) - mengde tracer tilsatt standard i gram Det kjemiske utbyttet for 99 Tc-analyser kan variere fra 45- til 90 %, men ligger normalt på mellom 0- og 80 % Når γ-målinger er avsluttet monteres stålskivene på plastmansjetter og dekkes med mylarfilm β-preparater kan telles etter ukes lagringstid når aktiviteten av 99m Tc-tracer har dødd ut )LJXU)HPβSUHSDUDWHUNODUHIRUWHOOLQJ 0

12 βwhoolqj Stålskivene monteres som vist i figur 3, før telling på β teller, GM-5-5 fra Risø Det er en Geiger Muller gassfylt antikoinsidens lavbakgrunnsteller, se figur 4 Midlere bakgrunn for alle kamrene er 0,48 cpm og telle effektiviteten er på ca 40% for de enkelte kamrene (kapittel 5) )LJXU3UHSDUHULQJDYβSUHSDUDW Ved bruk av plastskyver kan 5 prøver telles samtidig, se figur Telleren, som er skjermet med lavaktivt bly og stålplater, er plassert i lavbakgrunnslaboratoriet ved Statens strålevern Lav bakgrunnsstråling gir instrumentet lavere deteksjonsgrense Telleren inneholder en enhet med gassblanding av 99 % argon -% isobutan hvor 5 GM-kamre og guardkammer er plassert Guarden reduserer ytterligere bakgrunnen fra kosmisk stråling ved hjelp av antikoinsidens teknikk Gassblandingen har et utgangstrykk på 0 bar og ideel gasshastighet er bobler per minutt Hvert kammer har et aluminisert vindu med tetthet < mg/cm og diameter 5mm Høyest mulig telle effektivitet oppnås ved å minimalisere avstanden mellom vindu og prøvepreparat

13 Figur 4 viser hvordan prøvepreparatene heves ved å sette en rød plastskyver under plastskyveren med prøver Høyspenningen innstilles automatisk med en 36 Cl-kilde til i overkant av 000 V En forforsterker er plassert i telleren og produserer signaler fra kamrene til antikoinsidensenheten Netto signaler mates inn i en mangekanalanalysator og videre inn i en pc for registrering )LJXU*0βWHOOHUPHGGLVNULPLQDWRUDQWLNRLQVLGHQVHQKHWSnWRSSHQ HOOHHIIHNWLYLWHW Telleren har 5 kamre med forskjellig telle effektivitet og disse sjekkes alltid før prøver settes til telling 5 stk standardkilder med aktivitet i overkant av 0 Bq telles i 5 minutter i 0 sykluser 5 bakgrunnspreparater telles også i 40 minutter i 0 sykluser før prøvene måles Formel for beregning av telle effektivitet er: HII = $ VW N VW N W T eff - telleeffektivitet N stk - ant tellinger for standardkilde per 300s A stk - aktivitet standardkilde (Bq) t - telletid i sekunder

14 DPPHUQU $NWLYLWHWVWDQGDUG %T $QWWHOOLQJHU SHUPLQ HOOHHIIHNWLYLWHW Ã È, ,8, ,4 3 5, ,0 4, ,9 5, ,4 DEHOOHOOHHIIHNWLYLWHWIRUNDPUHQH 99 Tc aktivitet i prøven bestemmes etter formelen under * Pr *%O $ 99 = F 0 HII A 99Tc - 99 Tc-aktivitet i prøve (Bq kg - eller Bq m -3 ) G Pr - total ant tellinger prøvepreparat (beta) G Bl - total anttellinger blank (beta) K - kjemisk utbytte T eff - telle effektivitet M - prøvemengde (kg eller m 3 ) Måledata fra rutineprøver blir korrigert ved å trekke fra måleverdier for blanke prøver 8VLNNHUKHWRJGHWHNVMRQVJUHQVH Prøvepreparering, kjemiske separasjonstrinn, kalibrering av instrumenter, ulike tellinger og kjøring av blanke prøver er ulike faktorer som bidrar i beregning av den kombinerte usikkerhet for aktivitetskonsentrasjon i en prøve * Pr *%O $ 99 = F 0 HII A 99Tc - 99 Tc-aktivitet i prøve (Bq kg - eller Bq m -3 ) G Pr - total ant tellinger prøvepreparat (beta) G Bl - total anttellinger blank (beta) K - kjemisk utbytte T eff - telle effektivitet M - prøvemengde (kg eller m 3 ) Usikkerheten i aktivitetskonsentrasjonen kan beregnes etter følgende formel (3): 3

15 = 0 V V V V $ V$ 0 QHWWR HII SU YH SU YH QHWWR HII HII V HII - usikkerhet i telle effektivitet (betateller) (I) V - usikkerhet i kjemisk utbytte (II) Pr Pr V - usikkerhet i betatelling (III) 0 V 0 - usikkerhet i mengde prøvemateriale (IV) = 0 V V V V $ V$ H HII H H H HII De forskjellige leddene til høyre i likningen beregnes enkeltvis under I beregningene under vil usikkerheten i en tangprøve med aktivitetskonsentrasjon på 4,0 Bq kg - benyttes som eksempel 8VLNNHUKHWLWHOOHHIIHNWLYLWHW, Telle effektivitet beregnes utfra følgende formel: W $ N VW N VW HII = T eff - telle effektivitet N stk - ant tellinger standardkilde per 300s A stk - aktivitet standardkilde (Bq) t - telletid i sekunder Usikkerhet i telle effektivitet for betateller blir: + = NLOGH VW $ NLOGH VW HII $ V V NLOGH VW HII De fem Technetium-standard preparatene er laget i Danmark og standard avviket er oppgitt til,- til 3,% (Chen)

16 V HII HII = ( 0,03) =,0 0 V HII HII = 0,033 8VLNNHUKHWLNMHPLVNXWE\WWH,, Kjemisk utbytte beregnes etter følgende formel: R ( SU) = P ( SU) ) P R ( VW) ( VW) N o (prøve) - ant tellinger (00s) for prøve korrigert til t o N o (st) - ant tellinger (00s) for standardløsning korrigert til t o M (prøve) - mengde tracer tilsatt prøve i gram M (st) F - mengde tracer tilsatt standard i gram - geometrifaktor Usikkerhet i geometrifaktor, F, (kapittel 3) som går inn i formelen for utregning av kjemisk utbytte beregnes først ) = VW O VQ VW VNLYH / P / P WU VW WU VWnO F N stløsn N stskive m trst m trstål - geometrifaktor - antall tellinger i standard løsning i 00s - antall tellinger på stålskive i 00 s - mengde tracer innveid i standard løsning - mengde tracer innveid på stålskive V ) ) V = VW O VQLQJW VW O VQLQJ + V P PVW O VQLQJ VW O VQLQJ + V VW VWnOVNLYH VW VWnOVNLYH + V P PVWW VWnOVNLYH VW VWnOVNLYH V ) ) 49, 0, ,00005 = = 3, , ,04 Usikkerhet i kjemisk utbytte beregnes etter formelen: 5 V = SU V + P SU V + ) V SU P SU ) VW PVW V + VW V + P VW 5

17 Tracerløsning til både prøve og standardløsning veies inn med en vekt som har SD = 0,mg, og bidraget til total usikkerheten blir så liten at de to fjernes og følgende formel gjelder V = SU V + ) V SU ) VW V + VW V = ,6 4, , = 5,8 0 V = 0,04 8VLNNHUKHWLβWHOOLQJDYSU YHSUHSDUDW,,, N Netto = G Prøve - G Blank N Netto - netto ant tellinger i prøve G Prøve - total anttellinger i prøve (er lik 8) G Blank - anttellinger i blank (er lik,3) V QHWWR QHWWR * = W * W G prøve = 8 G blank =,3 SU YH SU YH * + W * W t =- telletid, 4400 s EODQN EODQN V QHWWR QHWWR = 4, V QHWWR QHWWR = 0,0 6

18 8VLNNHUKHWLIRUELQGHOVHPHGPHQJGHSU YHPDWHULDOH,9 V V HII $ VWNLOGH = + HII VWNLOGH $ VWNLOGH usikkerhetsbidrag beregnes utfra innveid mengde prøvemateriale 0,06 I sertifikatet for vekten er U oppgitt til ± 0,06 med k= da blir X = = 0, 03 = N 8 V 0 0 = 6 ( 0,03) = 9 0 V 0 0 = 0,003 Standard avviket for aktivitetskonsentrasjonen i prøven blir da: $ V = V$ SU YH HII V V QHWWR 0 SU YH HII + V + QHWWR + 0 V $ $ SU YH SU YH =, , , =, 0 3 V 3 $, SU YH 46,98, 0 =, = %T NJ Aktivitetskonsentrasjonen i tangprøven blir: 4,0 ±, Bq kg - For tangprøver vil standardavviket normalt ligge på rundt 5% For vannprøver vil usikkerheten bli noe høyere pga lavere telletall (beta) og større usikkerhet i avlesning av prøvemengde analysert Standardavviket for sjøvann vil normalt ligge på rundt 8%

19 'HWHNVMRQVJUHQVH Nedre deteksjonsgrense (4) er definert som, DG 95% = (k α + k β ) S s = 3,9 S s / hvor 6 = [ 6 + V ] V WRW %O S totalt - gjennomsnittlig telletall for blank prøve (0 målinger i 40 minutter) V %O - standardavvik i blank telling (0 målinger i 40 minutter) 6 V = [ 34,9 + 5,4 ] / = 8 Ved beregning av deteksjonsgrense på et 95% konfidens nivå er k α = k β =,645 og (k α + k β )= 3,9 S s for tangprøve er 34,9 (gjennomsnittlig telletall for blank prøve tellinger (n=0 og telletid lik 40 minutter): '* 6 3,9 V 3,9 8 95% = = = 0, 5 %T NJ W HII ,40 0,80 0,00 DG - deteksjonsgrense S s t - stavvik av blank og bakgrunnsmåling - telletid (s) T eff - telle effektivitet K - kjemisk utbytte M - prøvemengde Deteksjonsgrense for 50 liter sjøvann er beregnet til 0,4 Bq/m 3 8

20 YDOLWHWVVLNULQJ Statens strålevern gjennomfører flere typer kontrollrutiner for å dokumentere kvalitet på 99 Tcanalysene Blanke prøver Bakgrunnsmålinger og telle effektivitetsmålinger gjennomføres regelmessig Deltagelse i interkalibreringer Blanke prøver kjøres regelmessig gjennom både biota- og havvannsprosedyrene for å sjekke om eventuell kontaminering av prøven skjer i løpet av analysen For biota- og havvannsprosedyren blir det brukt henholdsvis tomt prøveglass og destillert vann ved analyse start, og analyseprosedyren følges som vanlig med oppgitte mengder kjemikalier Måledata fra rutineprøver blir korrigert ved å trekke fra blanke prøveverdier Både bakgrunn (40 minutter i 0 sykluser) og telle effektivitet ( 5 minutter i 0 sykluser) sjekkes alltid i forkant av β-telling av prøvepreparater Bakgrunnen måles og verdier registreres i eget skjema Kontaminering av telleren vil kunne påvises ved eventuelle forandringer i bakgrunnsnivået Det er viktig med rutinemessig deltagelse i interkalibreringer med andre laboratorier for å kvalitetssjekke 99 Tc-analyser som gjennomføres på Strålevernet I 998 deltok Statens strålevern for første gang i en interkalibrering i regi av Scottish Universities Research And Reactor Centre Det deltok 4 laboratorier, og 5 prøver med aktivitet i fra 0, til 00,000 Bq/kg tørr vekt ble distribuert Statens strålevern analyserer vanligvis ikke prøvemateriale med 99 Tc-aktivitet over 300 Bq/kg, og for å hindre kontaminering av laboratoriet ble det kun rapportert resultater på prøve A, B og C med anslått aktivitet fra 0, til 0,000 Bq/kg Resultatene vises i tabell 6 9

21 Laboratorie Prøve A Prøve B Prøve C Prøve D Prøve E Bq/kg ±σ Bq/kg ±σ kbq/kg ±σ kbq/kg ±σ kbq/kg ±σ Gjennomsnittsverdi for 4 laboratorier ; NRPA 6 ±06 55 ±05 64 ±6 6 ± 445 ± ±040 Ikke analysert Ikke analysert ; DEHOO'DWDIUDLQWHUNDOLEUHULQJL Strålevernets middelverdi av to paralleller for prøve A, B og C viste bra overensstemmelse med middelverdien for alle laboratoriene bortsett fra prøve A Dette skyldes at middelverdien for alle laboratoriene er for høy da 3 laboratorier oppga 99 Tc- konsentrasjoner på mellom - og 0 Bq/ kg - Interkalibreringen viste at 99 Tc-analyser gjennomført på Strålevernet er av bra kvalitet $QDO\VHPHWRGH Tang- og biota prøver tørkes ved 60 o C til konstant vekt, fin knuses og siktes gjennom 500 µm gitter Det benyttes 0 g knust tang per analyse Havvannsprøver pumpes gjennom µm polypropelenfilter før analyse for å få bort bla organisk materiale Det benyttes 50 l vann per analyse *MHQQRPJDQJDYDQDO\VHQ Etter forbehandling av prøvemateriale lages 99m Tc-standardløsning og 99m Tc-tracer tilsettes prøven Havvannsprøver føres direkte gjennom anionebytterkolonne, mens tangprøver først karboniseres med konsentrert H SO 4 og løses i konsentrert HNO 3 på varmeplate 99 Tc og 99m Tc ekstraheres ut av prøven vha anionebytterkolonne med Dowex AG-X4 (00-00mesh) TcO 4 - strippes fra kolonna ved tilsetting av konsentrert HNO 3 Fe(OH) 3 felling fører til fjerning av elementene U, Th, Pu, Po, Np og Ag 0

22 Ru fjernes ved inndamping av prøveløsning ved 5 o C Løsningen ekstraheres med 5 %- TIOA/xylen-løsning for å fjerne U, Th og Ru TcO 4 - elueres ut ved tilsetting av M NaOH Løsningen elektrolyseres over natten ved 03A Stålskivene og 99m Tc-standardløsning telles på NaI-detektor og kjemisk utbytte beregnes Stålskivene monteres for β-telling, og preparatet telles på GM-5-5 lavbakgrunnsteller etter én uke når 99m Tc-tracer har dødd ut

23 %HVWHPPHOVHDY FLWDQJ Tørket tang knuses fint og 0 g veies inn i en tarert spesialkolbe Tilsett forsiktig og dråpevis 0 ml 8 M H SO 4 Rør forsiktig med glasstav, og la stå iallfall time Tilsett 0,5 ml FeCl 3 (0mg/g), dråper AgNO 3 (0mg/g), g NaNO 3 (bruk helst Na SO 4-0 H O) til prøven 3 99m Tc-tracer standardløsning lages, antall gram tracer tilsatt noteres og standarden telles på NaI-detektor Hvis telletallet er i størrelsesorden,0 til,5 x 0 6 /00 sekunder tilsettes i størrelsesorden lik mengde tracer til prøvemateriale 4 Tilsett forsiktig dråpevis gjennom siderøret 80ml konsentrert HNO 3 (6-8 ml per gram prøve) til prøven Når reaksjonen har roet seg settes kolben på varmeplate ved 00 o C (økes etter hvert til 5 o C) Når hvit røyk kommer ut av siderøret må mer syre tilsettes Løsningen tas av når farven er blitt grønnaktig/sennepsgul 5 Prøven overføres til et 500ml begerglass og fortynnes til 300ml Tilsett 0g K S O 8 og sett på varmeplate i 5 minutter ved 00 o C Lag anionebytterkolonne, cm x,5cm Dowex AG -x 4 (00-00mesh) 6 Fell ut med 6M NaOH, ph= (eller mer) Filtrer med buchnertrakt (GF/F-5cm filter) Filtratet passeres gjennom ionebytterkolonna med hastighet lik 8,0 ml/min) Kolonna vaskes med : 0 ml H O 40 ml M NaOH-0,MEDTA+ 8ml 5% NaClO 30 ml M NaOH 0 ml H O 00 ml M HNO 3 Strip 99 Tc med 60ml konsentrert HNO 3 + 0,g NaNO 3 med hastighet lik ml/min Ventilen lukkes når rødbrunt lag har nådd ¾ ned i kolonna Rør med glasstav og la stå i

24 0 minutter Tilsett resten av strippevæsken og damp inntil ml (00 o C til 5 o C) Nb!! Ikke til tørrhet 8 Tilsett 30 ml med destillert vann og g K S O 8 Overfør løsningen til en 50 ml ekstraksjonsbeholder og vask begerglasset 3 ganger med destillert H O NB!! Pass på at volumet ikke blir over 40ml 9 Ekstraher med 40 ml 5% TIOA/xylene-løsning og rist i 4 minutter Kast vannfasen Organisk fase skylles ganger med vann, rist i 5 minutter med 40 ml destillert H O 0 Tc tas ut ved å riste med 0ml M NaOH i minutter og avslutningsvis med 5ml 0,5M NaOH i minutter Prøven dampes inn til litt under 0ml før elektrolysering Elektrolyser over natten ved 0,3A Skyll skiva ganger i destillert vann og lufttørk For å beregne kjemisk utbytte må standardløsning og prøveskivene telles på NaI-detektor Prøvene telles i 00 sekunder 3 ganger og middelverdien benyttes 3 Den elektolyserte stålskiva monteres for β-telling på en plastikkoppsats med mylarfilm over Preparatet kan telles etter omlag en uke når 99m Tc har dødd ut 3

25 %HVWHPPHOVHDY FLKDYYDQQ Vannprøver filtreres gjennom micron bomullsfilter Gjør klar ionebyttekolonner (,5cm 0cm) med 6cm Dowex, AG-X4, mesh 99m Tc-tracer standardløsning lages, antall gram tracer tilsatt noteres og standarden telles på NaI-detektor Hvis telletallet er i størrelsesorden,0 til,5 x 0 6 /00 sekunder tilsettes i størrelsesorden lik mengde tracer til vannprøvene Vann og tracer blandes godt Kjør vannprøven gjennom kolonna over natta med hastighet lik 38-40ml/minutt Hastigheten justeres med en 50 ml målekolbe 3 Vask kolonna med: 00 ml H O 50 ml M NaOH-0,M EDTA + 0 ml 5% NaClO 50 ml M NaOH-0,M EDTA + 5 ml 5% NaClO 00 ml M NaOH 00 ml H O 500 ml M HNO 3 4 Strip med 00 ml konsentrert HNO 3 + ml 3M NaNO 3 Ventilen lukkes når rødbrunt lag har nådd ¾ ned i kolonna Rør i kolonna med glasstav og la stå i 0 minutter Fortsett og strippe Bruk gjerne flere begerglass for å starte med inndamping så raskt som mulig ved 5 o C 5 Fordamp inn til 0,5 ml Tilsett 0,5ml 0 N H SO 4, 9 ml destillert H O og ml 5% NaClO Varm i 0 minutter Fortynn til 60 ml med destillert H O Tilsett dråper AgNO 3 (0mg/ml) og 0,5 ml FeCl 3 (0mg/ml) Tilsett NaOH til ph=9 og varm løsningen i 5 minutter ved 5 o C 4

26 6 Filtrer løsningen gjennom GF/A filter rett ned i en 50 ml ekstraksjonsbeholder, merket med 00 ml tusjstrek Vask filteret 3 ganger med 5ml destillert H O (ph=9) og kast bunnfallet Tilsett 0 ml 0 M H SO 4 og g K S O 8 Fortynn til 00 ml med H O Ekstraher med 80 ml 5% TIOA/xylene-løsning Rist i 5 minutter Vask organisk fase ganger med 80ml destillert H O Rist i 5 minutter 8 Tc tas ut ved å riste med 0 ml M NaOH i minutter, og avslutningsvis med 5ml 0,5M NaOH i minutter 9 Prøven dampes inn til litt under 0ml før elektrolysering Overfør løsningen til en elektrolysecelle og elektrolyser over natta ved 300 ma Stålskivene dyppes i vann før tørking og telling på NaI-brønnkrystall 0 Den elektolyserte stålskiva monteres for β-telling på en plastikkoppsats med mylarfilm over Preparatet kan telles etter omlag en uke når 99m Tc har dødd ut 5

27 5HIHUDQVHU Brown, Justin etal Tecchnetium-99 Contamination in the North Sea and in Norwegian Coastal Areas 996 and 99 Strålevernrapport 998:3 Chen, QJ, Dahlgaard, H,& Nielsen, SP (994) Determination of 99 Tc in sea water at ultra low levels Analytica Chimica Acta, 85, Berne, A An Analysis of Combined Standard Uncertainty for Radiochemical Measurements of Environmental Samples Radioactivity & Radiochemistry, Vol, No4, pp 6-8, The Procedures manual of the Environmental Measurements Laboratory VolI, 8 th Edition, section 453, 99 6

28 $SSHQGLNV λ [ÃÃWÃ 8WUHJQHGHNRUUHNVMRQVYHUGLHUH t - ant minutter fra t o, tellestart λ = ln / =, IRU 99P F Tid (minutter) e -λ x t Tid (minutter) e -λ x t

29 $SSHQGLNV %(65,9(/6($9γ0c/,* De første punktene under må innstilles før γ-målingstartes: RIKTIG OMRÅDE Velg ROI nr 5, kanal 8-09, trykk inn index-knappen for å bla frem til riktig kanalområde PRESET I Preset må livetime settes til 00 sekunder Trykk preset-knapp, select livetime, clear data og skriv deretter inn 00 sekunder og trykk enter 3 Start måling Trykk collect-knapp, start, enter 4 INTEGRAL Trykk menu, calculate, integral, enter og noter telletall %(65,9(/6($9β0c/,* 6WDUWHPnOLQJ Programmet MCW åpnes på pc tilknyttet β-teller Trykk, run og MC Åpne fil: enten bakgrunn-, kalibrering- eller sample fil Nytt skjermbilde, runinfo, fylles ut: Preset time: 40 Preset cycles: 0 Path: C:\MCW\Data\ Data name: Lag filnavn etter dato 99035sa Header: Skriv ett prøvenummer på hver linje OK og trykk start 8

30 Når tellingen er avsluttet printes filen ut Trykk på print knappen øverste linje Filer med prøvedata tas også ut på diskett og filen lastes inn i programmet H:\felles\miljo\technetium\Tc-calc\Tc-programxls som automatisk regner ut 99 Tc-nivået i prøvene, se utskrift av skjermbildet under 35*5$0)5%(5(*,*$9F,0,/- 35 9(5* 5,*60,'/(5 )LOQDYQ WDUWWHOOLQJGDWR WDUWWHOOLQJ 9:4:4 NORNNHQ HOOHWLGPLQ 40 $QWDOOV\NOXVHU 0 3U YH,G Vann Barentshavet HOOLQJSU YHU %UXWWRFSP %ODQNFSP HWWRFSP MHPLVN XWE\WWH HOOH HIIHNWLYLWHW St,0 0,9,0 3, 0404 St,0 0, 0,84 66, 0389 St3, 0,8 0,99 84,5 040 St4, 0,9 0,98 85, 040,QQYHNWSU YH 9HNWW UNHWJ IXNWLJKHW 9ROXPOLWHU St 50 St 50 St3 50 St4 50 5HVXOWDW %TNJGZ 8QV%TNJGZ %TNJZZ 8QV%TNJ %TP ZZ St,4 ±0,0 St,09 ±0,09 St3 0,9 ±0,08 St4 0,93 ±0,08 9