Радиохимический анализ

РАДИОХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ (а. radiochemical analysis; н. radiochemische Analyse; ф. analyse radiochimique; а. analisis radio-quimiсо) — метод выделения радионуклидов в радиохимически чистом состоянии из сложных по составу образцов с последующим измерением бета-, альфа- и гамма-излучения с помощью соответствующей радиометрической аппаратуры (интегральных счётчиков, спектрометров и др.). Основан на принципах и методах аналитической химии (осаждения, экстракции, хроматографии, дистилляции, электролитического осаждения и т.д.), но имеет свои специфические особенности, связанные с выделением следовых количеств вещества и применением экспрессных методик при определении радионуклидов с периодом полураспада до 20 мин. Используется при выделении и исследовании свойств радиоактивных элементов и изотопов; определении содержания и установлении закономерностей поведения искусственных и естественных радионуклидов в окружающей среде; в радиогеологии и геохимии, а также при нейтронно-активационном определении следовых количеств элементов в сверхчистых материалах, минералах, рудах и концентратах, микроэлементов в атмосфере, природных водах, почвах, растениях и биологических объектах. Применён впервые в 1898 французским учёными П. Кюри и М. Склодовской-Кюри для химического выделения радия и полония из отходов урановой смоляной руды. Широкое распространение радиохимический анализ получил в 30-х гг. при изучении искусственной радиоактивности, особенно после открытия деления ядер урана.

Радиохимический анализ позволяет регистрировать акты распада отдельных атомов, определять до 10^-12-10^-15 г элемента в 1 г анализируемого вещества, до 10^-3-10^-5% платины, палладия, серебра, ирридия в медном и никелевом концентратах, до 10^-7-10^-5 г урана, 10^-14-10^-8 г радия и 10^-8-10^-5 г золота и редкоземельных элементов в природных водах. Для выделения микроколичеств вещества в радиохимическом анализе применяют метод носителей, заключающийся в добавлении к анализируемому образцу макроколичества (порядка мг) стабильных изотопов исследуемых радионуклидов (изотопных носителей) или других элементов (неизотопных носителей), которые ведут себя в химическом отношении подобно определяемым радионуклидам (например, бария или свинца при определении урана, тория, радия или железа при определении редкоземельных элементов). Точность анализа зависит от правильного подбора носителей, их количества (с одной стороны, оно должно быть достаточным для более полного выделения радионуклида после проведения всех операций радиохимической очистки, с другой — минимальным для уменьшения эффектов самопоглощения и саморассеяния излучения при измерении радиоактивности), скорости изотопного обмена между радионуклидом и носителем и т.д. Радиохимические методы многочисленны и зависят от конкретного химического и радионуклидного состава, состояния вещества, периода полураспада определяемого радионуклида.

Радиохимический анализ включает в себя отбор проб и предварительную обработку образцов, концентрирование при большой массе пробы, выполнение различных операций выделения радиохимически чистых радионуклидов и измерение их радиоактивности. Погрешность анализа зависит от концентрации определяемого элемента, точности определения химического выхода носителя, чувствительности радиометрической аппаратуры и погрешности измерения радиоактивности. Чаще всего она не превышает 5-20%. В радиогеологии и геохимии радиохимический анализ используют для разделения и определения изотопного состава в горных породах и донных осадках, тяжёлых естественных радиоэлементов, определения содержания в горных породах, минералах и рудах 20-40 химических элементов (редкоземельных, платиновых, редких, рассеянных и др.).