ISO 18589-4:2009
(Main)Measurement of radioactivity in the environment — Soil — Part 4: Measurement of plutonium isotopes (plutonium 238 and plutonium 239 + 240) by alpha spectrometry
Measurement of radioactivity in the environment — Soil — Part 4: Measurement of plutonium isotopes (plutonium 238 and plutonium 239 + 240) by alpha spectrometry
ISO 18589-4:2009 describes a method for measuring plutonium 238 and 239 + 240 isotopes in soil by alpha spectrometry samples using chemical separation techniques. The method can be used for any type of environmental study or monitoring. These techniques can also be used for measurements of very low levels of activity, one or two orders of magnitude less than the level of natural alpha-emitting radionuclides. The mass of the test portion required depends on the assumed activity of the sample and the desired detection limit. In practice, it can range from 0,1 g to 100 g of the test sample.
Mesurage de la radioactivité dans l'environnement — Sol — Partie 4: Mesurage des isotopes du plutonium (plutonium 238 et plutonium 239 + 240) par spectrométrie alpha
L'ISO 18589-4:2009 spécifie une méthode de mesurage des isotopes du plutonium 238 et 239 + 240 dans le sol, par spectrométrie alpha à l'aide de techniques de séparation chimique. La méthode peut être utilisée pour tout type d'étude ou de contrôle de l'environnement. Ces techniques peuvent également être utilisées pour le mesurage de niveaux d'activité très faibles, à savoir un ou deux ordres de grandeur inférieurs au niveau de radionucléides émetteurs alpha naturels. La masse de la prise d'essai dépend de l'activité prévue de l'échantillon et de la limite de détection requise. Dans la pratique, elle peut être constituée de 0,1 g à 100 g de l'échantillon pour essai.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 18589-4
First edition
2009-03-01
Measurement of radioactivity in the
environment — Soil —
Part 4:
Measurement of plutonium isotopes
(plutonium 238 and plutonium 239 + 240)
by alpha spectrometry
Mesurage de la radioactivité dans l'environnement — Sol —
Partie 4: Mesurage des isotopes du plutonium (plutonium 238 et
plutonium 239 + 240) par spectrométrie alpha
Reference number
ISO 18589-4:2009(E)
©
ISO 2009
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ISO 18589-4:2009(E)
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Contents Page
Foreword. iv
Introduction . v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms, definitions and symbols. 1
4 Principle. 2
5 Chemical reagents and equipment . 2
6 Procedure . 3
7 Expression of results . 4
8 Test report . 6
Annex A (informative) Plutonium desorption. 7
Annex B (informative) Chemical separation of plutonium by an organic solvent. 11
Annex C (informative) Chemical separation of plutonium on anionic resin . 13
Annex D (informative) Chemical separation of plutonium by specific resins. 15
Annex E (informative) Preparation of the source by electro-deposition . 18
Annex F (informative) Preparation of the source by co-precipitation . 21
Bibliography . 22
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ISO 18589-4:2009(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 18589-4 was prepared by Technical Committee ISO/TC 85, Nuclear energy, Subcommittee SC 2,
Radiation protection.
ISO 18589 consists of the following parts, under the general title Measurement of radioactivity in the
environment — Soil:
⎯ Part 1: General guidelines and definitions
⎯ Part 2: Guidance for the selection of the sampling strategy, sampling and pre-treatment of samples
⎯ Part 3: Measurements of gamma-emitting radionuclides
⎯ Part 4: Measurement of plutonium isotopes (plutonium 238 and plutonium 239 + 240) by alpha
spectrometry
⎯ Part 5: Measurement of strontium 90
⎯ Part 6: Measurement of gross alpha and gross beta activities
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ISO 18589-4:2009(E)
Introduction
ISO 18589 is published in several parts for use jointly or separately according to needs. Parts 1 to 6
concerning the measurements of radioactivity in the soil have been prepared simultaneously. These parts are
complementary and are addressed to those responsible for determining the radioactivity present in soil. The
first two parts are general in nature. Parts 3 to 5 deal with nuclide-specific measurements and Part 6 deals
with non-specific measurements of gross alpha or gross beta activities.
Additional parts can be added to ISO 18589 in the future if the standardization of the measurement of other
radionuclides becomes necessary.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 18589-4:2009(E)
Measurement of radioactivity in the environment — Soil —
Part 4:
Measurement of plutonium isotopes (plutonium 238 and
plutonium 239 + 240) by alpha spectrometry
1 Scope
This part of ISO 18589 describes a method for measuring plutonium 238 and 239 + 240 isotopes in soil by
alpha spectrometry samples using chemical separation techniques. The method can be used for any type of
environmental study or monitoring. These techniques can also be used for measurements of very low levels of
activity, one or two orders of magnitude less than the level of natural alpha-emitting radionuclides.
The mass of the test portion required depends on the assumed activity of the sample and the desired
detection limit. In practice, it can range from 0,1 g to 100 g of the test sample.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 31-9, Quantities and units — Part 9: Atomic and nuclear physics
ISO 11074, Soil quality — Vocabulary
ISO/IEC 17025, General requirements for the competence of testing and calibration laboratories
ISO 18589-1, Measurement of radioactivity in the environment — Soil — Part 1: General guidelines and
definitions
ISO 18589-2, Measurement of radioactivity in the environment — Soil — Part 2: Guidance for the selection of
the sampling strategy, sampling and pre-treatment of samples
3 Terms, definitions and symbols
For the purposes of this document, the terms, definitions and symbols given in ISO 18589-1, ISO 11074 and
ISO 31-9 together with the following symbols apply.
m Mass of the test portion, expressed in kilograms
a Activity per unit of mass, expressed in becquerel per kilogram
A Activity of the tracer added, expressed in becquerel, at the time of measurement
t Sample counting time, expressed in seconds
g
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t Background counting time, expressed in seconds
0
r , r Gross count rate per second from measured plutonium and tracer, respectively
g gt
r , r Background count rate per second from measured plutonium and tracer, respectively
0 0t
R Total measurement yield
u(a) Standard uncertainty associated with the measurement result, expressed in becquerel per
kilogram
U Expanded uncertainty, expressed in becquerel per kilogram, calculated by U = k ⋅ u(a) with
k = 1, 2,…
a* Decision threshold, expressed in becquerel per kilogram
#
a Detection limit, expressed in becquerel per kilogram
aa, Lower and upper limits of the confidence interval, expressed in becquerel per kilogram
4 Principle
The plutonium is deposited as a thin source for measurement by alpha spectrometry using a grid chamber or
semi-conductor detector-type apparatus. The sources are usually prepared by electro-deposition or
co-precipitation after chemical separation and purification of the plutonium isotopes present in the test
[1], [2], [3], [4]
portion . Direct deposition on the planchette, such as electro-spraying, can also be used.
Specific chemical separation and purification procedures are required in order to avoid interference from the
presence of natural or artificial α-emitters and stable nuclides in the sample, in quantities that are often
greater than those of the plutonium isotopes during their measurement.
These procedures allow the removal of the main sources of interference, including
⎯ the salt content of the leaching solutions, especially hydrolyzable elements, in order to prepare the
thinnest deposited source,
241
⎯ other α-emitting radionuclides, such as Am and the thorium isotopes, whose emissions can interfere
with those of plutonium isotopes.
The total yield for each analysis (chemical separation yield, thin-layer deposit and measurement) is
236 242
determined by adding a standard solution of Pu or Pu considered as tracer. As a result, the procedure
shall include a valence cycle, adjusting the tracer and the plutonium isotopes being measured to the same
oxidation state, in order to achieve identical chemical behaviour for all of them.
5 Chemical reagents and equipment
The chemical reagents and equipment are described in Annex A for plutonium desorption, in Annexes B, C
and D for chemical treatment and in Annexes E and F for the preparation of the deposited source.
All the chemical reagents required to carry out this procedure shall be of analytical grade.
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6 Procedure
6.1 Plutonium desorption
It is necessary to desorb the plutonium from the soil test portion and into solution. When the plutonium is
absorbed onto soil particles from an aqueous solution or onto global fallout particles directly deposited on the
soil, it is readily desorbed by direct acid treatment. Plutonium metabolized by animals or plants forms an
organic complex that can be found in soil samples. It is released by the destruction of organic matter present
in the soil by calcination of the test sample at 500 °C to 600 °C. In some cases, when heated, plutonium can
[4]
form refractory compounds that require hydrofluoric acid treatment or fusion to make them soluble .
Two methods of plutonium desorption are described in Annex A.
In order to quantify the recovery yield, a tracer is added at the start of this step of the procedure; time is
allowed, usually up to one day, to obtain equilibrium before starting the plutonium desorption.
6.2 Chemical separation
There are three commonly used techniques for the chemical separation of plutonium: liquid-liquid extraction,
extraction on an ion-exchange resin or specific-extraction chromatographic resin. One method from each
[5] [6]
technique is presented in Annexes B to D: organic solvent , separation by anionic resin or by extraction
[7], [8]
chromatographic resin .
6.3 Preparation of the source to be measured
The source can be prepared by deposition, either by electro-deposition on a planchette (a stainless steel disk),
or by co-precipitation.
6.3.1 Electro-deposition method
Electro-deposition is carried out after the chemical separation of the plutonium from interfering elements. It
[9], [10]
allows the electrochemical deposition of the radionuclides in an ultra-thin layer onto the planchette . The
procedure described in Annex E applies to the three chemical separation methods described in Annexes B, C
and D.
NOTE Electro-deposition is not a selective method because the metal cations likely to form insoluble hydroxides can
be deposited at the same time as the plutonium.
6.3.2 Co-precipitation method
Co-precipitation, using fluoride compounds, can be carried out after the chemical separation of the plutonium
from other interfering elements. It allows the precipitation of the radionuclide(s) in the form of a thin layer on a
filter. The procedure described in Annex F can be applied to the three chemical separation methods described
in Annexes B to D.
6.4 Background determination
Measure the background using a blank prepared for the method chosen, starting with a clean test portion (or
directly distilled water).
6.5 Measurement
The plutonium activity per unit of mass is calculated by counting the sample source for an appropriate time.
The same equipment conditions should be used for the sample, the background and the calibration source
measurements.
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The counting time required depends on the sample and background count rates and also the detection limit
and decision threshold required.
The spectra should be inspected to confirm good peak separation and no interfering peaks.
7 Expression of results
7.1 Calculation of the activity per unit of mass
The plutonium activity is calculated by integrating the number of counts in the corresponding peaks of the
238 239 + 240
radionuclide tracer, Pu and/or Pu, of the alpha emission spectrum of the sample, obtained by alpha
spectrometry. The results of these integrations, divided by the counting time, are the gross count rates, r and
gt
r , for the tracer and the plutonium isotopes, respectively.
g
r and r are corrected for the background contribution and, if needed, for the contribution of the tailing of
gt g
higher-energy peaks, which depends on the detector characteristics.
Background count rates are calculated from the alpha-emission spectrum of a blank sample by integrating the
number of counts in the regions of interest (ROI) in which the peaks appear in the sample spectrum. The
result of this integration, divided by the counting time, is the background count rate, r and r , for the tracer
0t 0
and the plutonium isotopes, respectively.
NOTE The blank sample is obtained and measured by applying the procedure used in the analysis without soil and
with or without tracer.
The activity per unit of mass, a, of the plutonium isotope is calculated as given in Equation (1):
ar=−r m⋅R=r−r⋅w (1)
( )
() ()
g0 g0
1
where w= .
mR⋅
The total measurement yield, R, is determined from the activity, A, of the tracer added, and the net count rate
in the corresponding peak is calculated as given in Equation (2):
R=−rr A (2)
()
gt 0t
The detector efficiency allows one to calculate the chemical yield. This value is important for quality control.
7.2 Standard uncertainty
[13]
According to ISO/IEC Guide 98-3 , the standard uncertainty of a is calculated by Equation (3):
22 2 2 2
⎡⎤
ua()=⋅w u r+u r+a⋅u w
() ()
()
g0 rel
⎣⎦
(3)
222
=⋅wrt+rt+a⋅u w
() ()
gg 0 0 rel
where the uncertainty of the counting time is neglected.
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ISO 18589-4:2009(E)
The relative standard uncertainty of w is calculated by Equation (4):
22 2
uw()=+u ()R u (m) (4)
rel rel rel
The relative standard uncertainty of R is calculated by Equation (5):
22 2
uR=−u r r+u A
( ) ( )
()
rel rel gt 0t rel
(5)
2
2
=+rt r t r−r+u ()A
()()
gt g 0t 0 gt 0t rel
uA() includes all the uncertainties related to the tracer activity, that is, those of the standard solution, of the
rel
preparation of the tracer solution and of the addition of the tracer solution to sample.
[12]
The calculation of the characteristic limits (see ISO 11929 ) requires a determination of ua( ), i.e., the
standard uncertainty of a as a function of its true value, as calculated by Equation (6):
222
⎡⎤
ua=⋅w a//w+r t+r t+a⋅u w (6)
() () ()
0g 0 0 rel
⎣⎦
7.3 Decision threshold
The decision threshold, a*, is obtained from Equation (6) for a= 0 (see ISO 11929). This yields Equation (7):
ak*(=⋅u0)=k⋅w⋅r/t+r/t (7)
11−−αα 0g00
a = 0,05 with k = 1,65 is often chosen by default.
1−a
7.4 Detection limit
#
The detection limit, a , is calculated by Equation (8) (see ISO 11929):
##
aa=+*k ⋅ua
()
1−β
(8)
2# #2 2
⎡⎤
=+ak* ⋅w⋅ a w+r t+r t+a ⋅u w
()
()
10−β g00rel
⎢⎥
⎣⎦
β = 0,05 with k = 1,65 is often chosen by default.
1−β
#
The detection limit can be calculated by solving Equation (8) for a or, more simply, by iteration with a starting
#
approximation a = 2 ⋅ a*.
By taking α = β, then k = k = k and the solution of Equation (8) is given by Equation (9):
1−α 1−β
2
2*⋅+ak⋅wt
() g
#
a
= (9)
22
1−⋅ku w
()
rel
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ISO 18589-4:2009(E)
7.5 Confidence limits
The lower limit, a , and the upper limit, a , of the confidence interval are calculated using Equations (10)
and (11) (see ISO 11929):
aa=−k⋅ua;1p=ωγ⋅ −2 (10)
() ()
p
aa=+k⋅ua;1q=−ωγ⋅ 2 (11)
()
q
where
ωΦ= yuy() , where Φ is the distribution function of the standardized normal distribution.
⎡⎤
⎣⎦
ω may be set equal to 1 if auW 4⋅a and Equation (12) applies:
( )
,
aa=±k ⋅ua (12)
()
12−γ
γ = 0,05 with k = 1, 96 is often chosen by default.
12−γ
8 Test report
The test report shall to conform to ISO/IEC 17025 requirements and shall contain the following information:
a) reference to this part of ISO 18589
b) identification of the sample;
c) units in which the results are expressed;
d) test result, a ± u(a) or a ± U, with the associated k value.
Complementary information can be provided such as the following:
⎯ probabilities α, β and (1 − γ);
⎯ decision threshold and the detection limit;
⎯ depending on the customer request, there are different ways to present the result:
⎯ when the activity per unit of mass, a, is compared with the decision threshold (see ISO 11929), the
result of the measurement should be expressed as u a* when the result is below the decision
threshold;
⎯ when the activity per unit of mass, a, is compared with the detection limit, the result of the
#
measurement can be expressed as u a when the result is below the detection limit. If the detection
limit exceeds the guideline value, it shall be documented that the method is not suitable for the
measurement purpose;
⎯ any relevant information likely to affect the results.
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ISO 18589-4:2009(E)
Annex A
(informative)
Plutonium desorption
A.1 Principles
236 242
The radioactive tracers, Pu or Pu, are added during this initial treatment phase.
The test portion is ashed between 550 °C and 600 °C and in this situation the extraction of the plutonium
might not be possible without a multiple-acid digestion (see A.4.1).
When the test portion of soil does not contain organic matter, plutonium from hot particles or high-fired
plutonium, the sample should not be ashed but rather the plutonium extracted by nitric acid digestion
(see A.4.2).
A.2 Chemical reagents
236 242
A.2.1 Certified solution of Pu or Pu tracer.
A.2.2 Hydrochloric acid, concentrated, c(HCl) = 12,0 mol/l, ρ = 1,19 g/ml, mass fraction w(HCL) = 37 %.
A.2.3 Nitric acid, concentrated, c(HNO ) = 14,4 mol/l, ρ = 1,40 g/ml, mass fraction w(HNO ) = 65 %.
3 3
A.2.4 Nitric acid, diluted, c(HNO ) = 8 mol/l.
3
A.2.5 Hydrogen peroxide, w(H O ) = 30 %.
2 2
A.2.6 Sodium nitrite (NaNO ).
2
A.2.7 Hydrofluoric acid, concentrated, c(HF) = 22,6 mol/l, ρ = 1,13 g/ml, mass fraction w(HF) = 48 % to
51 %.
A.2.8 Oxalic acid.
A.2.9 Nitric acid, diluted, c(HNO ) = 4 mol/l.
3
A.2.10 Calcium nitrate.
A.2.11 Ammonium hydroxide (NH OH).
4
A.2.12 Ferric chloride (FeCl ) solution.
3
A.2.13 Sodium hydroxide (NaOH).
A.2.14 Hydrochloric acid, diluted, c(HCl) = 9,0 mol/l.
© ISO 2009 – All rights reserved 7
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ISO 18589-4:2009(E)
A.3 Equipment
A.3.1 Standard laboratory equipment.
A.3.2 Analytical balance, accurate to 0,1 mg.
A.3.3 Hot plate.
A.3.4 Centrifuge and tubes.
A.3.5 Furnace.
A.3.6 Crucible.
1)
A.3.7 Beaker, Teflon .
A.4 Procedure
A.4.1 Multiple-acid digestion
This procedure, based on a cycle of acid leaching and dry evaporation, includes the following steps.
a) Weigh between 0,1 g and 15 g of the test sample prepared in accordance with ISO 18589-2. The mass of
the test portion shall depend on the expected activity of the sample and the required detection limit.
b) Ash the test portion at between 550 °C and 600 °C for at least 5 h; leave it to cool in the crucible (A.3.6).
c) Transfer the sample to a glass beaker and gradually add 10 ml of diluted HNO (A.2.4) per gram of
3
sample and stir.
d) Wait up to one day.
236 242
e) Add the Pu or Pu tracer solution (A.2.1) and homogenize by stirring.
f) Add slowly 150 ml of concentrated HNO (A.2.3) and 50 ml of concentrated HCl (A.2.2).
3
g) Boil for 1 h while stirring.
h) Cool to room temperature.
i) Decant the liquid into another beaker and retain.
j) Repeat steps e) to h) combining the liquid with the reserved solution and evaporate to dryness.
k) Transfer the remaining soil to a Teflon beaker (A.3.7) with 30 ml of concentrated HNO (A.2.3), add 15 ml
3
of HF (A.2.7) and evaporate to dryness.
l) Add 30 ml of concentrated HNO (A.2.3) and 30 ml of HF (A.2.7). Evaporate to dryness.
3
m) Add 5 ml of concentrated HNO (A.2.3) and 1 ml H O (A.2.5). Evaporate to dryness.
3 2 2
n) Add 20 ml of concentrated HNO (A.2.3) in 5 ml amounts, drying between each aliquot.
3
TM
1) Teflon is an example of a suitable product available commercially. This information is given for the convenience of
users of this part of ISO 18589 and does not constitute an endorsement by ISO of this product.
8 © ISO 2009 – All rights reserved
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ISO 18589-4:2009(E)
o) Transfer the remaining solids to a centrifuge tube (A.3.4) using 8 molar HNO (A.2.4). Centrifuge and mix
3
this solution with the liquid retained from step h).
p) Repeat step n) twice with 50 ml of 8 molar HNO (A.2.4).
3
q) Evaporate the mixed solution to near dryness and dissolve in 50 ml of 8 molar HNO (A.2.4).
3
The test portion is ready to undergo radiochemical separation.
NOTE It is possible to use larger test portions, but a final step of plutonium precipitation is required to avoid possible
interference with stable elements that it is necessary to eliminate before the radiochemical separation. This precipitation
consists of the addition of FeCl to the solution after digestion and the precipitation of iron when adding ammonia to pH 10.
3
The supernatant is discarded and the analysis continues with the iron precipitate that contains the plutonium and the other
actinides.
The dissolution may also be carried out using a microwave digestion apparatus. Operating conditions for each
system should be adjusted to the type of apparatus and the nature of the soil to be digested.
A.4.2 Simple nitric acid digestion
This procedure is based on a cycle of acid leaching and dry evaporation.
a) Weigh between 0,1 g and 15 g of the test sample prepared in accordance with ISO 18589-2. The mass of
the test portion depends on the expected activity of the sample and the required detection limit.
b) Gradually add 10 ml of 8 molar HNO (A.2.4) per gram of sample.
3
236 242
c) Add the Pu or Pu tracer (A.2.1) and homogenize by stirring.
d) Digest on a hot plate (A.3.3) for at least 8 h with intermittent additions of H O (A.2.5). Leave it to cool.
2 2
e) Transfer the test portion to a centrifuge tube (A.3.4) and separate the solid matter from the liquid phase.
The supernatant is stored.
NOTE 1 Instead of centrifuging the test portion, it can be filtered using a fibreglass filter.
f) Rinse the beaker with 8 molar HNO (A.2.4), add to the same tube (A.3.4), stir and centrifuge. Add the
3
supernatant to the liquid retained in step e). Repeat the process until the supernatant is clear.
g) Evaporate the supernatant to dryness.
h) Add 50 ml of 8 molar HNO (A.2.4).
3
i) Add 0,6 g of NaNO (A.2.6), heat to remove the nitrous fumes and leave it to cool.
2
The test portion is ready to undergo a radiochemical separation.
NOTE 2 It is possible to use larger test portions, but a final step of plutonium precipitation is required to avoid possible
interference with stable elements that it is necessary to eliminate before the radiochemical separation. This precipitation
consists of the addition of FeCl to the solution after digestion and the precipitation of iron when adding ammonia to pH 10.
3
The supernatant is discarded and the analysis continues with the iron precipitate that contains the plutonium and the other
actinides.
The dissolution may also be carried out using a microwave digestion apparatus. Operating conditions for each
system should be adjusted to the type of apparatus used and the nature of the soil to be digested.
© ISO 2009 – All rights reserved 9
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ISO 18589-4:2009(E)
A.4.3 Precipitation for plutonium and americium
When americium, in addition to plutonium, is measured on the same large-mass test portion, the specific
precipitation procedure shall be adapted as follows.
a) Once the leaching is completed, add 50 g of oxalic acid (A.2.8) and 200 mg of Ca as nitrate (A.2.10).
b) Precipitate with NH OH (A.2.11) to a pH of 2,5. This allows the co-precipitation of Pu with calcium oxalate
4
and the separation of Fe and other cations as the precipitation is done at a very low pH.
c) The system is maintained at 90 °C whilst stirring for 6 h and then the crystals are allowed to grow
overnight.
d) The supernatants are transferred to a beaker and the precipitate is preserved.
e) Add 200 mg of Ca (A.2.10) to the supernatants and repeat the previous steps.
f) The final precipitate is dissolved with 8 molar HNO (A.2.4) and then is transferred to a 250 ml beaker.
3
g) Evaporate on a hot plate (A.3.3) to dryness and eliminate the oxalate completely.
h) Once the oxalate is eliminated, dissolve in 4 molar HNO (A.2.9) and add 50 mg of Fe in a solution of
3
FeCl (A.2.12). Then precipitate with NaOH (A.2.13) to a pH of 12.
3
i) Filtrate and eliminate the supernatants.
j) Dissolve the precipitate with 9 molar HCl (A.2.14).
k) Evaporate to dryness.
l) Add 50 ml of 8 molar HNO (A.2.4).
3
m) Add 0,6 g of NaNO (A.2.6), heat to remove the nitrous fumes and leave to cool.
2
The test portion is ready to undergo a radiochemical separation.
10 © ISO 2009 – All rights reserved
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ISO 18589-4:2009(E)
Annex B
(informative)
Chemical separation of plutonium by an organic solvent
B.1 Principle
The plutonium isotopes are extracted from the sample solution, in a nitric medium (1 mol/l to 10 mol/l), using a
organic cation exchanger (HDEHP) after adjustment to valence IV. The purification of the organic phase is
completed by washing the solution in 6 molar HCl. Finally, the plutonium is extracted again in an aqueous
medium using a mixture of 6 molar HCl and KI.
B.2 Chemical reagents
B.2.1 HDEHP [di (2 ethylhexyl) hydrogen phosphate] solution. 145 ml of HDEHP for 855 ml of heptane.
Ensure the reagent is pure by washing it in an equal volume of water whose pH after this operation shall be
greater than 3.
B.2.
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 18589-4
Première édition
2009-03-01
Mesurage de la radioactivité dans
l'environnement — Sol —
Partie 4:
Mesurage des isotopes du plutonium
(plutonium 238 et plutonium 239 + 240)
par spectrométrie alpha
Measurement of radioactivity in the environment — Soil —
Part 4: Measurement of plutonium isotopes (plutonium 238 and
plutonium 239 + 240) by alpha spectrometry
Numéro de référence
ISO 18589-4:2009(F)
©
ISO 2009
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ISO 18589-4:2009(F)
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Publié en Suisse
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ISO 18589-4:2009(F)
Sommaire Page
Avant-propos. iv
Introduction . v
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives . 1
3 Termes, définitions et symboles. 1
4 Principe. 2
5 Réactifs et appareillage. 2
6 Mode opératoire . 3
7 Expression des résultats . 4
8 Rapport d'essai . 6
Annexe A (informative) Plutonium désorbé. 7
Annexe B (informative) Séparation chimique du plutonium par un solvant organique . 11
Annexe C (informative) Séparation chimique du plutonium sur une résine anionique. 13
Annexe D (informative) Séparation chimique du plutonium par des résines spécifiques . 15
Annexe E (informative) Préparation de la source par électrodéposition . 18
Annexe F (informative) Préparation de la source par coprécipitation. 21
Bibliographie . 22
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ISO 18589-4:2009(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 18589-4 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 85, Énergie nucléaire, sous-comité SC 2,
Radioprotection.
L'ISO 18589 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Mesurage de la radioactivité
dans l'environnement — Sol:
⎯ Partie 1: Lignes directrices générales et définitions
⎯ Partie 2: Lignes directrices pour la sélection de la stratégie d'échantillonnage, l'échantillonnage et le
prétraitement des échantillons
⎯ Partie 3: Mesurage des radionucléides émetteurs gamma
⎯ Partie 4: Mesurage des isotopes du plutonium (plutonium 238 et plutonium 239 + 240) par spectrométrie
alpha
⎯ Partie 5: Mesurage du strontium 90
⎯ Partie 6: Mesurage des activités alpha globale et bêta globale
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ISO 18589-4:2009(F)
Introduction
L'ISO 18589 est publiée en plusieurs parties, à utiliser ensemble ou séparément selon les besoins. Les
Parties 1 à 6, concernant le mesurage de la radioactivité dans le sol, ont été élaborées en même temps. Elles
sont complémentaires entre elles et s'adressent aux personnes chargées de déterminer la radioactivité
présente dans les sols. Les deux premières parties comportent des informations d'ordre général. Les
Parties 3 à 5 traitent des mesurages spécifiques des radionucléides et la Partie 6 de mesurages non
spécifiques des activités alpha globale et bêta globale.
D'autres parties sont susceptibles d'être ajoutées ultérieurement à l'ISO 18589, s'il devient nécessaire de
normaliser les mesurages d'autres radionucléides.
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NORME INTERNATIONALE ISO 18589-4:2009(F)
Mesurage de la radioactivité dans l'environnement — Sol —
Partie 4:
Mesurage des isotopes du plutonium (plutonium 238 et
plutonium 239 + 240) par spectrométrie alpha
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 18589 spécifie une méthode de mesurage des isotopes du plutonium 238 et
239 + 240 dans le sol, par spectrométrie alpha à l'aide de techniques de séparation chimique. La méthode
peut être utilisée pour tout type d'étude ou de contrôle de l'environnement. Ces techniques peuvent
également être utilisées pour le mesurage de niveaux d'activité très faibles, à savoir un ou deux ordres de
grandeur inférieurs au niveau de radionucléides émetteurs alpha naturels.
La masse de la prise d'essai dépend de l'activité prévue de l'échantillon et de la limite de détection requise.
Dans la pratique, elle peut être constituée de 0,1 g à 100 g de l'échantillon pour essai.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 31-9, Grandeurs et unités — Partie 9: Physique atomique et nucléaire
ISO 11074, Qualité du sol — Vocabulaire
ISO/CEI 17025, Exigences générales concernant la compétence des laboratoires d'étalonnages et d'essais
ISO 18589-1, Mesurage de la radioactivité dans l'environnement — Sol — Partie 1: Lignes directrices
générales et définitions
ISO 18589-2, Mesurage de la radioactivité dans l'environnement — Sol — Partie 2: Lignes directrices pour la
sélection de la stratégie d'échantillonnage, l'échantillonnage et le prétraitement des échantillons
3 Termes, définitions et symboles
Pour les besoins du présent document, les termes, définitions et symboles donnés dans l'ISO 18589-1,
l'ISO 11074 et l'ISO 31-9 ainsi que les symboles suivants s'appliquent.
m Masse de la prise d'essai, en kilogrammes
a Activité par unité de masse, en becquerels par kilogramme
A Activité de l'élément traceur ajouté, en becquerels, à la date du mesurage
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ISO 18589-4:2009(F)
t Temps de comptage de l'échantillon, en secondes
g
t Temps de comptage du mouvement propre, en secondes
0
r , r Taux de comptage brut par seconde de l’isotope du plutonium mesuré et de l'isotope traceur,
g gt
respectivement
r , r Taux de comptage du mouvement propre par seconde de l’isotope du plutonium mesuré et de
0 0t
l'isotope traceur, respectivement
R Rendement total des mesures
u(a) Incertitude-type associée au résultat de mesurage, en becquerels par kilogramme
U Incertitude élargie, en becquerels par kilogramme, calculée par U = k ⋅ u(a) avec k = 1, 2,…
a* Seuil de décision, en becquerels par kilogramme
#
a Limite de détection, en becquerels par kilogramme
aa, Limites inférieure et supérieure de l'intervalle de confiance, en becquerels par kilogramme
4 Principe
Le plutonium est déposé en tant que source mince pour être mesurée par spectrométrie alpha à l'aide d'une
chambre à grille ou d'un appareil de type détecteur à semi-conducteur. Les sources sont généralement
préparées par électrodéposition ou coprécipitation après une séparation chimique et une purification des
[1], [2], [3], [4]
isotopes du plutonium présents dans la prise d'essai . Un dépôt direct sur la coupelle, par
électrospray, peut aussi être mis en œuvre.
Le mesurage des isotopes du plutonium nécessite l'utilisation de modes opératoires spécifiques de séparation
chimique et de purification, de manière à éviter toute interférence due à la présence d'émetteurs naturels ou
artificiels α et d'éléments stables dans l'échantillon, qui sont souvent en quantités plus importantes lors du
mesurage des isotopes du plutonium.
Ces modes opératoires permettent d'éliminer les principales sources d'interférence (perturbateurs), qui sont:
⎯ la teneur en sel des solutions de lixiviation, plus particulièrement les éléments hydrolysables, afin de
préparer par déposition la source la plus mince;
241
⎯ d'autres radionucléides émetteurs α, tels que Am et les isotopes du thorium, dont les émissions
peuvent interférer avec celles des isotopes du plutonium.
Le rendement total pour chaque analyse (rendement de la séparation chimique, dépôt d'une couche mince et
236 242
mesurage) est déterminé par ajout d'une solution étalon de Pu ou Pu considérée comme traceur. Ainsi,
le mode opératoire d'essai doit inclure un cycle de valence, qui permet d'amener l’isotope traceur et les
isotopes du plutonium à mesurer au même degré d'oxydation, de manière à obtenir un comportement
chimique identique pour tous ces éléments.
5 Réactifs et appareillage
Les réactifs et l'appareillage chimiques sont décrits à l'Annexe A pour la désorption du plutonium, aux
Annexes B, C et D pour le traitement chimique et aux Annexes E et F pour la préparation de la source
déposée.
Tous les réactifs chimiques nécessaires pour conduire ce mode opératoire doivent être de qualité analytique
reconnue.
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6 Mode opératoire
6.1 Désorption du plutonium
Le plutonium doit être désorbé de la prise d'essai de sol dans une solution (intermédiaire). Quand le
plutonium est adsorbé sur les particules de sol à partir d'une solution aqueuse ou sur les particules des
retombées atmosphériques déposées directement sur le sol, il est désorbé directement par un traitement
direct à l'acide. Le plutonium est métabolisé par les animaux ou les végétaux sous la forme d'un complexe
organique qui peut être trouvé dans un échantillon de sol. Il peut être libéré par la destruction de la matière
organique présente dans les sols par la calcination des échantillons d'essai à des températures comprises
entre 500 °C et 600 °C. Dans certains cas, le plutonium peut, lorsqu'il est chauffé, former des composés
[4]
réfractaires nécessitant un traitement à l'acide fluorhydrique ou une fusion pour les rendre solubles .
L'Annexe A décrit deux méthodes de désorption du plutonium.
Afin de quantifier le rendement d'extraction, un élément traceur est ajouté au début de cette étape du mode
opératoire, une durée suffisante, généralement allant jusqu'à un jour, permet d'atteindre l'équilibre avant de
commencer la désorption du plutonium.
6.2 Séparation chimique
Il existe trois techniques courantes de séparation chimique du plutonium, à savoir l'extraction liquide-liquide,
l'extraction au moyen d'une résine échangeuse d'ions ou l'extraction par chromatographie sur résine
spécifique. Une méthode propre à chaque technique est présentée dans les Annexes B à D, à savoir la
[5] [6]
séparation par solvant organique , la séparation par une résine anionique ou l'extraction à l'aide d'une
[7], [8]
résine chromatographique .
6.3 Préparation de la source à mesurer
La source peut être préparée par dépôt, soit par électrodéposition sur une coupelle (un disque en acier
inoxydable), soit par coprécipitation.
6.3.1 Méthode par électrodéposition
L'électrodéposition intervient après la séparation chimique du plutonium des éléments interférents. Elle
[9], [10]
permet le dépôt électrochimique des radionucléides en une couche ultramince sur la coupelle . Le mode
opératoire décrit à l'Annexe E s'applique aux trois méthodes de séparation chimique décrites aux Annexes B,
C et D.
NOTE L'électrodéposition ne constitue pas une méthode sélective, dans la mesure où les cations métalliques,
susceptibles de former des hydroxydes insolubles, peuvent être déposés en même temps que le plutonium.
6.3.2 Méthode de coprécipitation
La coprécipitation, au moyen de composés de fluorure, peut être effectuée après la séparation chimique du
plutonium des autres éléments interférents. Elle permet la précipitation du (des) radionucléide(s), sous la
forme d'une couche mince, sur un filtre. Le mode opératoire décrit à l'Annexe F peut s'appliquer aux trois
méthodes de séparation chimique décrites aux Annexes B à D.
6.4 Détermination du mouvement propre
Mesurer le mouvement propre à l'aide d'un échantillon de blanc préparé pour la méthode choisie, en
commençant par une prise d'essai sans plutonium (ou directement avec de l'eau distillée).
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6.5 Mesurage
L'activité du plutonium est calculée par comptage de la source échantillon pendant une durée appropriée. Il
convient de s'assurer que les conditions de mesurage soient les mêmes pour la source échantillon, le
mouvement propre et la source d'étalonnage.
Le temps de comptage nécessaire dépend des taux de comptage de l'échantillon et du mouvement propre,
ainsi que de la limite de détection et du seuil de décision requis.
Il convient d'examiner les spectres afin de confirmer que la séparation des pics est correcte et de s'assurer
qu'il n'y a aucun pic interférant.
7 Expression des résultats
7.1 Calcul de l'activité par unité de masse
L'activité en plutonium est calculée en intégrant le nombre de coups dans les pics correspondants du
238 239 + 240
radionucléide traceur, Pu et/ou Pu, du spectre d'émission alpha de l'échantillon, obtenu par
spectrométrie alpha. Les résultats de ces intégrations, divisés par le temps de comptage, sont les taux de
comptage bruts, r et r , pour l'élément traceur et les isotopes du plutonium, respectivement.
gt g
r et r sont corrigés de la contribution du mouvement propre et, si nécessaire, de la contribution de la traîne
gt g
des pics d'énergie plus élevée, qui dépend des caractéristiques du détecteur.
Les taux de comptage du mouvement propre sont calculés à partir du spectre d'émission alpha d'un
échantillon de blanc, et par intégration du nombre de coups dans les régions d'intérêt (ROI, regions of
interest) dans lesquelles les pics apparaissent dans le spectre de l'échantillon. Les résultats de ces
intégrations, divisés par le temps de comptage, sont les taux de comptage du mouvement propre, r et r ,
0t 0
pour l'élément traceur et les isotopes du plutonium, respectivement.
NOTE L'échantillon de blanc est obtenu et mesuré, en appliquant le mode opératoire du laboratoire, sans
échantillons de sol, avec ou sans élément traceur.
L'activité par unité de masse, a, de l'isotope du plutonium est calculée selon l'Équation (1):
ar=−()r/(m⋅R)=(r−r)⋅w (1)
g0 g0
1
où w=
mR⋅
Le rendement total de mesurage, R, est déterminé à partir de l'activité, A, de l'élément traceur ajouté et du
taux de comptage net dans le pic correspondant, selon l'Équation (2):
R=−()rr/A (2)
gt 0t
L'efficacité de détection permet de calculer le rendement chimique. Cette valeur est importante pour le
contrôle de la qualité.
7.2 Incertitude-type
[13]
En accord avec le Guide ISO/CEI 98-3 , l'incertitude-type de a est calculée par l'Équation (3):
22 2 2 2
⎡⎤
ua()=⋅w u ()r+u ()r+a .u (w)
g0 rel
⎣⎦
(3)
222
=+wr./t r/t+a.u (w)
()gg 00 rel
où l'incertitude sur le temps de comptage est négligeable.
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ISO 18589-4:2009(F)
L'incertitude-type relative de w est calculée par l'Équation (4):
22 2
uwu()=+(R)u (m) (4)
rel rel rel
L'incertitude-type relative de R est calculée par l'Équation (5):
22 2
uR()=−u (r r )+u (A)
rel rel gt 0t rel
(5)
22
=+(/rt r /t)/(r−r)+u (A)
gt g 0t 0 gt 0t rel
u (A) inclut toutes les incertitudes liées à l'activité de l'élément traceur, c'est-à-dire celles de la solution étalon,
rel
de la préparation de la solution de l'élément traceur et de l’ajout de cette dernière à l'échantillon.
[12]
Le calcul des limites caractéristiques (voir l'ISO 11929 ) nécessite le calcul de ua( ), c'est-à-dire
l'incertitude-type de a en fonction de sa valeur vraie, calculée par l'Équation (6):
222
⎡⎤
ua()=⋅w (a/w+r )/t+r /t+a⋅u (w) (6)
0g 0 0 rel
⎣⎦
7.3 Seuil de décision
Le seuil de décision, a*, est obtenu à partir de l'Équation (6) pour a= 0 (voir l'ISO 11929). D'où l'Équation (7):
∗
ak=⋅u(0)=⋅k w⋅r /t+r /t (7)
11−−αα 0g00
α = 0,05 avec k = 1,65 est souvent retenu par défaut.
1−α
7.4 Limite de détection
#
La limite de détection, a , est calculée par l'Équation (8) (voir l'ISO 11929):
##∗
aa=+k ⋅u()a
1−β
(8)
∗ 2# #2 2
⎡⎤
=+ak ⋅w⋅(/a w+r)/t+r/t +a ⋅u (w)
10−β g00rel
⎣⎦
β = 0,05 avec k = 1,65 est souvent retenu par défaut.
1−β
#
La limite de détection peut être calculée par résolution de l'Équation (8) pour a ou, plus simplement, par
#
itération avec une approximation de départ a = 2 ⋅ a*.
En prenant α = β, alors k = k = k et la solution de l'Équation (8) est donnée par l'Équation (9):
1−α 1−β
∗ 2
2/⋅+ak⋅wt
() g
#
a = (9)
22
1−⋅ku w
()
rel
7.5 Limites de l'intervalle de confiance
Les limites inférieure, a , et supérieure, a , de l'intervalle de confiance sont calculées en utilisant les
Équations (10) et (11) (voir l'ISO 11929):
aa=−k⋅u()a;p=ωγ⋅(1− 2) (10)
p
aa=+k⋅u()a;q=1−ωγ⋅ 2 (11)
q
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ISO 18589-4:2009(F)
où
ωΦ=⎡⎤yu y , Φ étant la fonction de répartition de la distribution normale réduite.
()
⎣⎦
ω = 1 peut être posé si a W 4 ⋅ u(a). Dans ce cas, l'Équation (12) est vérifiée:
,
aa=±k ⋅u()a (12)
12−γ
γ = 0,05 avec k = 1, 96 est souvent retenu par défaut.
12−γ
8 Rapport d'essai
Le rapport d'essai doit être conforme aux exigences de l'ISO/CEI 17025 et contenir les informations suivantes:
a) une référence à la présente partie de l'ISO 18589;
b) l'identification de l'échantillon;
c) les unités d'expression des résultats;
d) les résultats de l'essai, a ± u(a) ou a ± U, avec la valeur associée de k.
Des informations complémentaires peuvent être fournies, telles que:
⎯ les probabilités α, β et (1 − γ);
⎯ le seuil de décision et la limite de détection;
⎯ en fonction de la demande du client, il y a plusieurs possibilités pour présenter les résultats:
⎯ quand l'activité par unité de masse a est comparée au seuil de décision (voir l'ISO 11929), le résultat
de mesure sera exprimé sous la forme u a* quand il est inférieur ou égal au seuil de décision,
⎯ quand l'activité par unité de masse a est comparée à la limite de détection, le résultat de mesure
#
sera exprimé sous la forme u a quand il est inférieur ou égal à la limite de détection. Si la limite de
détection excède la valeur guide, il doit être indiqué que la méthode n'est pas adaptée à l'objectif de
la mesure;
⎯ toute information pertinente susceptible d'influencer le résultat.
6 © ISO 2009 – Tous droits réservés
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Annexe A
(informative)
Plutonium désorbé
A.1 Principe
236 242
Les traceurs radioactifs, Pu ou Pu, sont ajoutés au cours de cette phase de traitement initial.
La prise d'essai est incinérée entre 550 °C et 600 °C ; dans cette situation l'extraction du plutonium n'est
possible que par une attaque par plusieurs acides (voir A.4.1).
Lorsque la prise d'essai du sol ne contient aucune matière organique ni aucune molécule de plutonium issue
de particules chaudes ou du plutonium amené à très haute température, il convient de ne pas incinérer
l'échantillon et d'extraire le plutonium par attaque à l'acide nitrique (voir A.4.2).
A.2 Produits et réactifs
236 242
A.2.1 Solution certifiée en Pu ou Pu.
A.2.2 Acide chlorhydrique, concentré, c(HCl) = 12,0 mol/l, ρ = 1,19 g/ml, fraction massique w(HCl) = 37 %.
A.2.3 Acide nitrique, concentré, c(HNO ) = 14,4 mol/l, ρ = 1,40 g/ml, fraction massique w(HNO ) = 65 %.
3 3
A.2.4 Solution d'acide nitrique, c(HNO ) = 8 mol/l.
3
A.2.5 Peroxyde d'hydrogène, w(H O ) = 30 %.
2 2
A.2.6 Nitrite de sodium (NaNO ).
2
A.2.7 Acide fluorhydrique concentré, c(HF) = 22,6 mol/l, ρ = 1,13 g/ml, fraction massique w(HF) = 48 % à
51 %.
A.2.8 Acide oxalique.
A.2.9 Acide nitrique, dilué, c(HNO ) = 4 mol/l.
3
A.2.10 Nitrate de calcium.
A.2.11 Ammoniaque (NH OH).
4
A.2.12 Solution de chlorure ferrique (FeCl ).
3
A.2.13 Hydroxyde de sodium (NaOH).
A.2.14 Acide chlorhydrique, dilué, c(HCl) = 9,0 mol/l.
A.3 Appareillage
A.3.1 Matériel courant de laboratoire.
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A.3.2 Balance analytique, d'une précision de 0,1 mg.
A.3.3 Plaque chauffante.
A.3.4 Centrifugeuse et tubes.
A.3.5 Four.
A.3.6 Creuset.
1)
A.3.7 Bécher, en Téflon .
A.4 Mode opératoire
A.4.1 Attaque par plusieurs acides
Ce mode opératoire est basé sur un cycle de lixiviation acide et d'évaporation à sec. Il comprend les étapes
suivantes.
a) Peser entre 0,1 g et 15 g d'échantillon pour essai préparé conformément à l'ISO 18589-2. La masse de la
prise d'essai dépend de l'activité prévue de l'échantillon et de la limite de détection requise.
b) Incinérer la prise d'essai entre 550 °C et 600 °C pendant au moins 5 h. Laisser refroidir dans le creuset
(A.3.6).
c) Transvaser l'échantillon dans un bécher en verre et ajouter progressivement 10 ml de HNO (A.2.4) par
3
gramme d'échantillon puis agiter.
d) Attendre pendant une journée.
236 242
e) Ajouter le traceur, Pu ou Pu (A.2.1), et homogénéiser par agitation.
f) Ajouter lentement 150 ml de HNO concentré (A.2.3) et 50 ml de HCl concentré (A.2.2).
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g) Porter à ébullition pendant 1 h tout en agitant la solution.
h) Laisser refroidir à la température ambiante.
i) Décanter le liquide dans un autre bécher et le réserver dans ce récipient.
j) Répéter les étapes e) à h) en combinant le liquide à la solution réservée et évaporer à sec.
k) Transvaser l'échantillon de sol restant dans un bécher en Téflon (A.3.7) contenant 30 ml de HNO
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concentré (A.2.3), ajouter 15 ml d'acide fluorhydrique concentré (A.2.7) et évaporer à sec.
l) Ajouter 30 ml de HNO concentré (A.2.3) et 30 ml de HF (A.2.7) et évaporer à sec.
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m) Ajouter 5 ml de HNO concentré (A.2.3) et 1 ml de H O (A.2.5), et évaporer à sec.
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n) Ajouter 20 ml de HNO concentré (A.2.3) par fractions de 5 ml, en séchant la solution entre chaque
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aliquote.
MP
1) Téflon est un exemple de produit approprié disponible sur le marché. Cette information est donnée à l'intention des
utilisateurs du présent document et ne signifie nullement que l'ISO approuve ou recommande l'emploi exclusif des
produits ainsi désignés.
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ISO 18589-4:2009(F)
o) Transvaser la matière solide restante dans un tube de centrifugeuse (A.3.4) avec la solution d'acide
nitrique (A.2.4). Centrifuger et mélanger cette solution avec le liquide de l'étape h).
p) Répéter l'étape n) deux fois, avec 50 ml de 8 mol/l de HNO (A.2.4).
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q) Évaporer jusqu'à la quasi-siccité la solution mélangée et la dissoudre dans 50 ml de HNO à 8 mol/l
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(A.2.4).
La prise d'essai peut être utilisée pour effectuer la séparation radiochimique.
NOTE Il est possible d'utiliser des prises d'essai plus importantes, l'étape finale de précipitation du plutonium étant
toutefois requise pour éviter toute interférence potentielle avec les éléments stables qui doivent être éliminés avant la
séparation radiochimique. Cette précipitation consiste à ajouter du FeCl dans la solution après digestion et à précipiter du
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fer lors de l'ajout d'ammoniaque ayant un pH égal à 10. Le liquide surnageant est éliminé et l'analyse se poursuit avec le
précipité de fer contenant le plutonium et les autres actinides.
La dissolution peut également être effectuée à l'aide d'un appareil de minéralisation par micro-ondes. Il
convient d'adapter les conditions de fonctionnement propres à chaque système au type d'appareil et à la
nature du sol à minéraliser.
A.4.2 Attaque simple à l'acide nitrique
Ce mode opératoire est basé sur un cycle de lixiviation acide et d'évaporation à sec. Il comprend les étapes
suivantes.
a) Peser entre 0,1 g et 15 g d'échantillon pour essai préparé conformément à l'ISO 18589-2. La masse de la
prise d'essai dépend de l'activité prévue de l'échantillon et de la limite de détection requise.
b) Ajouter progressivement 10 ml de HNO à 8 mol/l (A.2.4) par gramme d'échantillon.
3
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c) Ajouter l'élément traceur, Pu ou Pu (A.2.1), et homogénéiser par agitation.
d) Laisser digérer sur une plaque chauffante (A.3.3) pendant au moins 8 h avec ajouts sporadiques de H O
2 2
(A.2.5). Laisser refroidir.
e) Transvaser la prise d'essai dans un tube de centrifugeuse (A.3.4) et séparer les matières solides de la
phase liquide. Stocker le liquide surnageant.
NOTE 1 La prise d'essai peut ne pas être centrifugée mais filtrée à l'aide d'un filtre en fibre de verre.
f) Rincer le bécher avec HNO à 8 mol/l (A.2.4), ajouter la solution dans le même tube, agiter et passer à la
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centrifugeuse (A.3.4). Verser le liquide surnageant dans celui stocké à l'étape e). Répéter le processus
jusqu'à ce que le liquide surnageant soit clair.
g) Évaporer ce dernier à sec.
h) Ajouter 50 ml de HNO à 8 mol/l (A.2.4).
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i) Ajouter 0,6 g de NaNO (A.2.6) et chauffer pour éliminer les vapeurs nitreuses, puis laisser refroidir.
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La prise d'essai peut faire l'objet d'une séparation radiochimique.
NOTE 2 Il est possible d'utiliser des prises d'essai plus importantes, l'étape finale de précipitation du plutonium étant
toutefois requise pour éviter toute interférence potentielle avec les éléments stables qui doivent être éliminés avant la
séparation radiochimique. Cette précipitation consiste à ajouter FeCl dans la solution après digestion et à précipiter du fer
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lors de l'ajout d'ammoniaque à pH égal à 10. Le l
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