Procedimientos para la determinación del índice de actividad alfa

Procedimientos para la determinación del índicede actividad alfa total en muestras de agua.Métodos de coprecipitación y evaporación

CCoolleecccciióón In Informes Tnformes Téécncniiccoos 11.2006s 11.2006

Serie Vigilancia Radiolóógica Ambientalgica Ambiental

Procedimiento 1.9Procedimiento 1.9

Procedimientos para la determinación del índicede actividad alfa total en muestras de agua.Métodos de coprecipitación y evaporación

CCoolleecccciióónn

IInnfoformrmees Ts Tééccnniiccoos 11.2006

Serie

Vigilancia Radiolóógicagica

Ambiental

Procedimiento 1.9

Procedimiento para ladeterminación del índicede actividad alfa total en muestras de agua.Métodos decoprecipitación y evaporación

Autores: M. Llauradó, coordinadoraI. Vallés, coordinadoraA. AbelairasA. AlonsoM.F. DíazR. GarcíaM.J. de LucasJ.A. Suárez

Colección Informes Técnicos 11.2006Serie Vigilancia Radiológica Ambiental

1. Prólogo 6

2. Introducción 8

3. Campo de aplicación 10

4. Sistemática de trabajo 11

5. Desarrollo de los procedimientos 125.1. Determinación del índice de actividad alfa total por el método de coprecipitación 125.2. Determinación del índice de actividad alfa total por el método de evaporación directa 145.3. Aspectos comunes 15

6. Procedimientos 166.1. Método de coprecipitación 166.2. Método de evaporación directa 23

7. Referencias 31

Índice

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Índice

1. Prólogo

El objeto del presente documento es informar sobre los objetivos fijados, los contenidos atener presente y el proceso seguido por el Grupo de Análisis para el desarrollo de los dosprocedimientos de determinación del índice de actividad alfa total en aguas que sedetallan.

En septiembre de 1998 se organizaron las primeras jornadas sobre Calidad en el Control de laRadiactividad Ambiental, donde se analizaron las dificultades que plantea la medida de la radiac-tividad ambiental. Tras las reuniones periódicas de los laboratorios integrantes de los programas devigilancia radiológica ambiental, coordinadas por el CSN, se identificó una falta de homogeneidaden las metodologías empleadas por los distintos laboratorios. En consecuencia se constituyó el Gru-po de Normas con el objetivo de elaborar procedimientos que permitan armonizar las metodolo-gías de los laboratorios, además de revisar la normativa existente.

En febrero de 1999, el Grupo de Normas se integró en AENOR a través del subcomité 03 (SC-03) de Seguridad Nuclear, Protección Radiológica y Medio Ambiente. Dicho subcomité perteneceal Comité Técnico de Normalización 73 (CTN-73), responsable de la normalización en Energía Nu-clear.

Dentro del Grupo de Normas se crearon cuatro grupos específicos: Toma de muestra, Prepa-ración y preservación de muestras, Procedimientos radioquímicos y Equipos de medida. En la ac-tualidad, alguno de estos grupos han realizado un cambio de nombre quedando los cuatro gruposcomo: Muestreo, Preparación y preservación, Análisis y Equipos.

Actualmente, el Grupo de Análisis está integrado por ocho profesionales de distintas discipli-nas pertenecientes a entidades relacionadas con las medidas de radiactividad, cuyas aportacionesincluyen la experiencia práctica del análisis químico en laboratorios del campo de la radiología am-biental. Los componentes del Grupo de Análisis son los siguientes:

• Montserrat Llauradó Universidad de Barcelona, coordinadora

• Isabel Vallés Universidad Politécnica de Barcelona, coordinadora

• Ángel Abelairas Universidad del País Vasco (EHU)

• Adela Alonso Geocisa

• Mari Fe Díaz Cedex

• Rosario García Ciemat

• María José de Lucas Laboratorio de Medidas Ambientales

• José Antonio Suárez Navarro Ciemat

Procedimientos para la determinación del índice de actividad alfa total en muestras de agua. Métodos de coprecipitación y evaporación

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A lo largo de estos años, el Grupo de Análisis, ha elaborado varios procedimientos de los cua-les tres han sido publicados por AENOR como normas UNE (UNE 73311-4:2002: “Determina-ción del índice de actividad beta total en aguas mediante contador proporcional”, UNE 73340-2:2003:“Procedimiento para la determinación de la radiactividad ambiental. Métodos analíticos. Parte 2:Índice de actividad beta resto en aguas mediante contador proporcional” y UNE 73340-3: “Pro-cedimiento para la determinación de la radiactividad ambiental. Métodos analíticos. Parte 3: De-terminación de la concentración de actividad de 89Sr y 90Sr en suelos y sedimentos”) y el procedi-miento 1.5: “Procedimientos de determinación de los índices de actividad beta total y beta resto enaguas mediante contador proporcional”, de la Colección Informes Técnicos, Serie Vigilancia Ra-diológica Ambiental, publicación del CSN.

La estructura del presente documento Procedimientos para la determinación del índice de activi-dad alfa total en muestras de agua. Métodos de evaporación y de coprecipitación consta de una partegeneral que incluye los apartados de: Introducción, Campo de aplicación, Sistemática de trabajo,Desarrollo de los Procedimientos y Bibliografía general. En el Desarrollo de los Procedimientos secontemplan los aspectos metodológicos relativos a cada método. En los Procedimientos se descri-ben pormenorizadamente las etapas de cada uno de los métodos para poder ser aplicados por loslaboratorios con toda facilidad.

Prólogo

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2. Introducción

Uno de los parámetros a tener en cuenta cuando se trata de determinar la calidad de un agua es sucontenido de radiactividad. Este valor puede ser estimado a partir de los índices de actividad queinforman de la presencia de radionúclidos en la muestra de agua, referidos a un único radionucleidoseleccionado por su radiotoxicidad y energía. Existen tres índices de actividad: alfa total, beta to-tal y beta resto. En esta publicación nos vamos a centrar en el primero de ellos, que informa delcontenido en la muestra, de la concentración de emisores alfa presentes, referidos a 241Am, radio-núclido con el que habitualmente se calibran los sistemas de medida alfa.

A partir de las recomendaciones establecidas por la Organización Mundial de la Salud (WHO,1993), se estableció la Directiva Europea 98/83/CE (EU, 1998), que en el ámbito nacional se hatranspuesto al Real Decreto 140/2003, de 7 de febrero, por el que se establecen los criterios sani-tarios de la calidad de consumo humano en el ámbito nacional (BOE, 2003). Este Real Decreto tie-ne por objeto establecer los criterios sanitarios que deben cumplir las aguas de consumo humanoy las instalaciones que permiten su suministro desde la captación hasta el grifo del consumidor y elcontrol de éstas, garantizando su salubridad, calidad y limpieza, con el fin de proteger la salud delas personas de los efectos adversos derivados de cualquier tipo de contaminación de las aguas. Enel Real Decreto 140/2003 se establecen los criterios sobre la base de los cuales un agua puede serconsiderada para el consumo humano, y en qué tipo de aguas se aplica. De esta forma, el agua deconsumo humano queda definida como (BOE, 2003):

a) Todas aquellas aguas, ya sean en estado original, ya sea después del tratamiento, utilizadas parabeber, cocinar, preparar alimentos, higiene del personal y para otros usos domésticos, sea cual fue-re su origen e independientemente de que se suministren al consumidor, a través de redes de dis-tribución públicas o privadas, de cisternas, de depósitos públicos o privados.

b) Todas aquellas aguas utilizadas en la industria alimentaria para fines de fabricación, tratamien-to, conservación o comercialización de productos o sustancias destinadas al consumo humano,así como a las utilizadas en limpieza de las superficies, objetos y materiales que puedan estar encontacto con los alimentos.

c) Todas aquellas aguas suministradas para consumo humano como parte de una actividad comer-cial o pública, con independencia del volumen medio diario de agua suministrado.

Los parámetros radiactivos que están incluidos en el Real Decreto 140/2003 se recogen en elapartado B del anexo I, en el que se indican los niveles máximos establecidos:

Tabla 1. Parámetros radiactivos para el agua de consumo público (BOE, 2003)

Parámetro Valor paramétrico

Dosis indicativa total 0,10 mSv/año

Tritio 100 Bq⋅l–1

Actividad alfa total 0,1 Bq⋅l–1

Actividad beta resto 1 Bq⋅l–1


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En la tabla 1 se observa como el valor paramétrico para el índice de actividad alfa total es de 0,1Bq·l-1 que es equivalente al nivel de investigación establecido en la Guía de Seguridad 7.7 del Con-sejo de Seguridad Nuclear (CSN, 1994) para determinar si es necesario la concentración de activi-dad de 238U, 234U, 226Ra, 224Ra, 230Th, 239+240Pu y 210Po.

En las aguas, la concentración de actividad alfa puede ser debida a emisores alfa de origen na-tural o antropogénico. Entre los de origen natural estarían los radionucleidos de las series radiac-tivas del 238U, 235U y 232Th. Los emisores alfa antropogénicos serían aquellos provenientes de acti-vidades relacionadas con el uso de radionucleidos, tales como el 239+240Pu y 241Am. De todos ellos,los emisores alfa habitualmente presentes en el agua tanto continentales como marinas son los isó-topos del uranio, así como el 226Ra y 210Po (WHO, 2004).

Los métodos para determinar el índice de actividad alfa total en agua se basan en la concentra-ción por evaporación o bien en métodos radioquímicos de separación. Los métodos de evapora-ción son fácilmente asumibles por cualquier laboratorio dedicado a la medida de la radiactividadambiental ya que únicamente es necesario un sistema de evaporación (ISO, 1992). Los métodos ra-dioquímicos, se basan en la separación selectiva de los emisores alfa presentes en la muestra. El mé-todo radioquímico más ampliamente utilizado es el de la coprecipitación de los emisores alfa, ensulfato de bario e hidróxido de hierro (APHA-AWWA-WEF, 1998).

En el método de evaporación, se puede concentrar la muestra hasta sequedad en una planche-ta de acero inoxidable, midiéndose dicha plancheta en un contador proporcional o de centelleo só-lido de sulfuro de cinc. Por otra parte, se puede evaporar una cantidad de muestra y medirse me-diante centelleo líquido (Sanchez-Cabeza y Pujol, 1995).

El método de coprecipitación se basa en la separación selectiva de los emisores alfa en dos pre-cipitados: sulfato de bario e hidróxido de hierro. En el precipitado de sulfato de bario se copreci-pitan los isótopos de radio (Goldin, 1961), y en el de hidróxido de hierro los actínidos junto con elpolonio, debido a que este precipitado arrastra a aquellos elementos con valencia elevada, como esel caso de estos emisores alfa (Lozano y col., 1997). Además, el hidróxido de hierro por sus pro-piedades coloidales, arrastra al precipitado de sulfato de bario obteniéndose un precipitado homogéneo(Suárez-Navarro y col., 2002).

La medida de las muestras para la determinación del índice de actividad alfa total se realiza me-diante contadores proporcionales, detectores de centelleo líquido o sulfuro de cinc. En el detector decentelleo sólido de sulfuro de cinc, se mide la luz emitida por los cristales de sulfuro de cinc dopadoscon plata fijados a una lámina de plástico. La interacción de una partícula alfa en dicho cristal emiteun haz de luz que es detectado por un fotomultiplicador y mediante la electrónica asociada es posi-ble el recuento de dichos impulsos. En el contador proporcional, es posible medir los electrones ge-nerados al ionizarse un gas compuesto por 90% de argón y 10% de metano. La medida mediantecentelleo líquido consiste en la detección del haz de luz producido por la interacción de la partículaalfa con un cocktail centelleador. En el contador proporcional y del centelleo líquido es necesario dis-cernir las partículas alfa de las betas, para ello estos equipos disponen de discriminadores.

En esta publicación, se tratan los dos métodos comúnmente utilizados en los laboratorios de ra-diactividad ambiental: el método de evaporación hasta sequedad de un volumen de muestra en plan-cheta de acero inoxidable y el método de coprecipitación.

Introducción

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3. Campo de aplicación

Los métodos que se tratan en esta publicación permiten determinar el índice de actividad alfa to-tal en todo tipo de muestras de agua. El método de evaporación puede utilizarse en el caso de mues-tras de bajo contenido salino tales como aguas superficiales y de bebida, mientras que el de copre-cipitación es el indicado para aquellas muestras con un alto contenido salino como son algunas aguassubterráneas y las marinas. En el caso de las muestras de agua procedentes de lavados de minera-les y con alto contenido en cationes, ambos métodos estarían limitados en la alícuota de partida porel peso final del residuo en el caso de la evaporación y por el peso de los precipitados en el de co-precipitación. En este caso, es necesario reducir la alícuota tomada para que el peso final del resi-duo y del precipitado respectivamente, esté dentro del rango de espesores másicos de la curva deautoabsorción que utilice el laboratorio.

En la tabla 2 se recogen las energías de las emisiones de mayor probabilidad para los principa-les emisores alfa. Las energías de estos isótopos permiten su medida en los sistemas habituales pa-ra la determinación del índice de actividad alfa total.

Tabla 2. Energías de las emisiones de mayor probabilidad de los principales emisores alfa (R. B Firestone)

Radionucleido Energía (keV)

U-234 4.774,60

U-235 4.397,80

U-238 4.198,00

Pu-239 5.156,59

Pu-240 5.168,13

Pu-242 4.902,30

Am-241 5.485,56

Cm-244 5.804,77

Ra-224 5.685,37

Ra-226 4.784,34

Th-230 4.687,00

Th-232 4.013,00

Po-210 5.304,33


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4. Sistemática de trabajo

Constitución del grupo de trabajo

El grupo de trabajo se constituye a partir de aportaciones voluntarias de profesionales con años de ex-periencia en el campo de la radiactividad ambiental y sobre todo en la elaboración y aplicación de pro-cedimientos de separación radioquímicos; bien a través de la participación de los respectivos laborato-rios u organismos en redes de vigilancia radiológica ambiental o bien a través de su participación en proyectosde investigación, nacionales e internacionales; en su participación en ejercicios de intercomparación en-tre laboratorios internacionales, así como en diferentes ‘Proficiency Test’, en los que una etapa impor-tante es la separación radioquímica.

Los miembros del grupo constituyen un equipo multidisciplinar, incluyendo profesionales en el cam-po de la investigación pública y privada.

Actividades

Las acciones llevadas a cabo por el grupo de trabajo se han basado en las siguientes actividades:

• Recopilación de la bibliografía existente relacionada con el objetivo del grupo de trabajo, asícomo la recopilación de los procedimientos utilizados por los diferentes laboratorios nacio-nales en la determinación del índice de actividad alfa total en aguas. En esta actividad se re-copilaron diferentes normas y guías (ISO, ASTM, EPA, BOE), así como los procedimientosutilizados por distintos laboratorios nacionales.

• Elaboración de los borradores de los procedimientos en varias reuniones de trabajo de losmiembros del grupo.

• Distribución, a través del CSN, de dichos borradores a los laboratorios nacionales implicados.

• Discusión, por parte de los miembros del grupo, de los comentarios recibidos de los dife-rentes laboratorios.

• Elaboración del documento final.

Sistemática de trabajo

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5. Desarrollo de los procedimientos

Este trabajo ha consistido en el desarrollo de dos métodos para la determinación del índice de ac-tividad alfa total en aguas, recogidos en los apartados 6.1 y 6.2:

• Determinación del índice de actividad alfa total en aguas por el método de coprecipitación

• Determinación del índice de actividad alfa total en aguas por el método de evaporación directa

Durante la realización de este trabajo se han discutido algunos aspectos metodológicos que se desa-rrollan a continuación. Debido a la diferencia entre ambos métodos, se han separado en dos subapar-tados: método de coprecipitación y método de evaporación directa.

5.1. Método de coprecipitación

Los aspectos que se han considerado más importantes en el caso del método de coprecipitación sonlos siguientes:

1. Volumen total de la muestra. En el método de coprecipitación se parte de 500 mL de mues-tra. Este volumen de la muestra es seleccionado en base a la adición de unas determinadascantidades de portador de hierro y bario, debiendo permanecer constante dicha relación.La cantidad de portadores indicada en el procedimiento, es imprescindible para que se pue-da recoger cuantitativamente los emisores alfa presentes en la muestra (Ballestra y Fukai,1983; Barker y Thatcher, 1957). Cantidades menores harían que el método no fuera cuan-titativo y cantidades mayores provocarían que la autoabsorción fuera elevada disminuyen-do la reproducibilidad y sensibilidad del método.

Existen tres aspectos que pueden plantearse respecto a este volumen: a) que no se dis-ponga de suficiente volumen de muestra, b) alta concentración de cationes interferentes yc) baja concentración de isótopos alfa.

a) en el caso de no disponer de muestra suficiente, se completará con la cantidad nece-saria de agua desionizada o destilada hasta 500 mL.

b) cuando la muestra contenga cationes interferentes, como puede ser una alta concen-tración de hierro disuelto, se tomará una cantidad inferior de muestra y se procederáde la misma manera que en el apartado anterior. Por tanto, en ambos casos se realiza-rá el método descrito en el apartado 6.1 y la dilución realizada se tendrá en cuenta enel cálculo de la actividad de la muestra.

c) si la concentración de actividad en isótopos alfa es baja y no se alcanza la actividadmínima deseada, se podrá tomar un volumen de muestra mayor evaporándose has-ta 500 mL.


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2. Concepto de precipitación y coprecipitación. Aunque este tema esté ampliamente refleja-do en la bibliografía, los autores de este trabajo consideran que es importante la distinciónentre los conceptos de precipitación y coprecipitación. La precipitación, se basa en la apa-rición de una fase sólida en el seno de un líquido, bien por adición de un reactivo que for-me un producto insoluble con alguno de los iones de la disolución, o bien por concentra-ción del mismo líquido hasta sobrepasar la saturación (producto de solubilidad), se llamaprecipitado al producto sólido que se origina. Una vez alcanzado dicho producto de solu-bilidad y formado el precipitado, puede ser separado mediante procedimientos físicos co-mo filtración, centrifugación, etc. La coprecipitación sucede durante el proceso de preci-pitación y consiste en la impurificación del precipitado por un agente externo. En el casoconcreto del método de coprecipitación para la determinación del índice de actividad alfatotal, el radio se ocluye en el precipitado de sulfato de bario intercambiándose el radio porel bario. El fenómeno que tiene lugar en el precipitado de hidróxido de hierro es diferen-te, y se basa en su naturaleza coloidal, que hace que los elementos con valencia 3 o supe-rior se adsorban en él.

3. Definición de portador. A partir de la revisión bibliográfica realizada, la definición deportador aceptada por los autores de este trabajo es la siguiente: El elemento añadido enforma de sustancia simple o como compuesto, a una muestra con trazas del mismo elemen-to o de un elemento con propiedades físicas y químicas similares, con la finalidad de dispo-ner de una cantidad ponderable para lograr una separación química o física o para reducirla pérdida por absorción.

4. Filtrado inicial de la muestra. Otro de los aspectos discutidos fue la necesidad de filtracióninicial de la muestra. El no llevar a cabo la filtración podría justificarse cuando el agua ana-lizada sea para el consumo humano ya que en este caso la dosis incorporada por la ingestade agua es debida tanto a la fracción soluble como a la insoluble. Por tanto, se recomiendano filtrar en el caso de que se determine el índice de actividad alfa total en aguas de con-sumo. Por otra parte, en un agua no destinada a consumo público se puede determinar elíndice de actividad alfa total en ambas fracciones, indicando en el resultado de que frac-ción se trata.

5. Condiciones de inicio del proceso radioquímico. Otro punto de discusión fue la necesi-dad de comenzar a aplicar el método en unas condiciones de pH determinadas, o no. Sedecidió que era aconsejable ajustar la muestra a pH 7. La razón se debe a que es conve-niente partir siempre en las mismas condiciones. Dicho ajuste puede controlarse median-te: a) papel indicador, b) pHmetro y c) indicador ácido-base, como por ejemplo el púrpu-ra de bromocresol.

6. Empleo del ácido sulfúrico en la precipitación. El empleo del ácido sulfúrico tiene dos fun-ciones en el proceso radioquímico: a) para la precipitación del sulfato de bario y b) paraeliminar carbonatos y bicarbonatos. La presencia de carbonatos y bicarbonatos en el me-dio puede dar lugar a la formación de complejos estables con el uranio, de estar presente,que lo mantendrían en disolución (Moron y col., 1986).

7. Obtención del precipitado de hidróxido de hierro. Otro aspecto discutido en este tra-bajo fue el de las condiciones de precipitación del hidróxido de hierro. Si ésta se realiza

Desarrollo de los procedimientos

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en caliente facilita la filtración al ser más fácilmente decantable el precipitado (Lozano ycol., 1997).

8. Homogeneidad del precipitado final. Es importante que el precipitado final sea homogé-neo ya que como se ha indicado anteriormente está constituido por el precipitado de sul-fato de bario y el de hidróxido de hierro, de forma que si ambos precipitados no están per-fectamente mezclados, se puede producir un cuarteo del mismo durante el posterior procesode secado. Para ello, será necesario una correcta agitación de la muestra.

9. Secado del precipitado final. Una vez que se ha separado el precipitado por filtración esnecesario su secado para realizar la medida de radiactividad del mismo. Para realizar estesecado, es aconsejable colocar un soporte anular que impida el enrollamiento del filtro so-bre sí mismo. Por otra parte, es importante el perfecto secado del precipitado, pudiéndo-se realizar dicho proceso mediante una lámpara o bien en una estufa. Es importante que elsecado se realice a una temperatura adecuada, ya que temperaturas de secado muy eleva-das favorecerían que se desprenda el precipitado del filtro pudiéndose adherir a cualquiersuperficie cargada electrostáticamente debido a su naturaleza polar.

10. Recuento de las muestras. Existen diferentes criterios para establecer el tiempo que debetranscurrir desde la preparación de las muestras hasta su medida. Por un lado, en el méto-do descrito por la EPA (EPA, 1984), se recomienda la medida de la muestra inmediatamentedespués de su preparación, mientras que las recomendaciones habituales (BOE, 1990) sonlas de no llevar a cabo la medida de las muestras transcurridas antes de 48 horas desde supreparación. Este periodo de tiempo entre la preparación y la medida permite el decaimientode los descendientes de periodo corto del radón.

11. Preparación de la curva de autoabsorción. La autoabsorción que sufren las partículas alfade la muestra en el precipitado, debe ser corregida mediante la aplicación del factor de au-toabsorción obtenido a partir de una curva de autoabsorción, que cubra el rango de pesosde trabajo del laboratorio. La forma de conseguir este rango de pesos consiste en variar pro-porcionalmente la cantidad de portadores.

12. Fondo radiactivo de los filtros. Es importante que el fondo radiactivo de los filtros utiliza-dos como soporte de la muestra sea el menor posible. En cualquier caso, el posible fondode los filtros ya estaría incluido dentro de la medida de los blancos.

5.2. Método de evaporación directa

Los aspectos que se han considerado más importantes en el caso del método de evaporación de lamuestra son los siguientes:

1. Condiciones iniciales de la muestra. Para la preparación de las muestras por evaporación,es necesario tener en cuenta las condiciones iniciales. Por una parte, es importante cono-cer que ácido se ha empleado para la conservación de las mismas. Habitualmente, se em-plean el ácido clorhídrico o el ácido nítrico. En el caso de utilizar ácido clorhídrico, es ne-cesario cambiar el medio de la disolución a medio nítrico ya que el ácido clorhídrico ataca


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al acero inoxidable de las planchetas, pudiendo provocar resultados anómalos en la deter-minación de la actividad de la muestra. En el caso de muestras con un alto contenido encloruros se aconseja aplicar el método de coprecipitación, ya que la plancheta seria igual-mente atacada.

2. Establecimiento del volumen de partida. Para establecer el volumen de partida en el aná-lisis se debe de tener en cuanta el peso del residuo que va a generar la muestra en la plan-cheta. Este peso debe de estar comprendido en el rango previamente establecido en la cur-va de autoabsorción.

3. Proceso de evaporación de las muestras. El proceso de evaporación de las muestras se de-be realizar a una temperatura que permita una evaporación rápida de las mismas sin llegara ebullición. Las consecuencias de una posible ebullición no sólo influirán en pérdidas su-fridas por proyecciones de la propia muestra, sino que puede provocar contaminacionescruzadas con otras muestras que se estén evaporando simultáneamente.

4. Sal utilizada en la preparación de la curva de autoabsorción. El aspecto más importante aconsiderar en la preparación de la curva de autoabsorción es la sal empleada. Es posibleutilizar cualquier sal, sin embargo, hay que tener en cuenta cual es el medio final del resi-duo. En el caso de que se realice el método con la adición de ácido nítrico, el residuo finalestará constituido por nitratos y por tanto es recomendable el empleo de un nitrato. Porotra parte, el catión utilizado puede ser el sodio, siendo imprescindible que el residuo ob-tenido en las planchetas presente una buena homogeneidad.

5. Rango de espesores másicos de la curva de autoabsorción. El rango de pesos que se esta-blezca en la curva de autoabsorción debe incluir los de las muestras habitualmente prepa-radas en el laboratorio. Se recomienda trabajar con espesores másicos lo más bajos posiblepara evitar una autoabsorción elevada que provocaría un aumento de la incertidumbre enlos resultados.

5.3. Aspectos comunes

Aspectos comunes a ambos métodos son:

• Variación del peso del residuo en la plancheta por las condiciones ambientales. En el casoque el residuo final obtenido sea higroscópico y la humedad relativa del laboratorio sea ele-vada, será necesario conservar la plancheta en un desecador hasta su medida para reprodu-cir siempre las mismas condiciones. Por este motivo, en ambos métodos se optó por indicarel uso de desecador.

• La elección de la disolución de referencia. Para determinar la eficiencia y el factor de auto-absorción, se ha seleccionado el 241Am por poseer una energía intermedia respecto a los de-más emisores alfa (véase tabla 2) y por su radiotoxicidad.

Desarrollo de los procedimientos

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6. Procedimientos

6.1. Método de coprecipitación

6.1.1. Objetivo

Describir el método para la determinación del índice de actividad alfa total en muestras de agua.Este índice aporta información del contenido, en la muestra, de radionucleidos emisores alfa no vo-látiles en las condiciones de trabajo.

6.1.2. Definiciones

• Blanco: muestra preparada a partir de agua desionizada o destilada y utilizando el métododescrito en este procedimiento. Se expresa en cuentas por minuto, cpm.

• Curva de autoabsorción: función que relaciona el factor de autoabsorción con el espesor má-sico de la muestra.

• Eficiencia de recuento: fracción de partículas emitidas por una muestra que es detectada porun sistema de medida. Se expresa en tanto por uno.

• Espesor másico (EM): masa de precipitado obtenido por superficie ocupada en el filtro don-de se realiza el recuento. Se expresa en mg·cm-2.

• Factor de autoabsorción: valor que cuantifica la atenuación o pérdida de eficiencia debidaal espesor másico de la muestra. Se calcula como el cociente entre la eficiencia de recuentodel detector, calculada a partir de muestras de calibrado con un espesor másico concretoy la eficiencia de recuento de ese equipo, calculada a partir de la muestra de calibrado conespesor cero.

• Índice de actividad alfa total: actividad alfa de la muestra, sin filtrar, referida a la muestra decalibrado de 241Am. Se expresa en Bq·m-3.

• Índice de actividad alfa total en la fracción disuelta: actividad alfa debida únicamente a la frac-ción soluble de la muestra filtrada a través de un filtro de 0,45 µm de tamaño de poro, refe-rida a la muestra de calibrado de 241Am. Se expresa en Bq·m-3.

• Índice de actividad alfa total en la fracción no disuelta: actividad alfa total debida únicamentea la fracción insoluble de la muestra retenida en un filtro de 0,45 µm de tamaño de poro, re-ferida a la muestra de calibrado de 241Am. Se expresa en Bq·m-3.

• Coprecipitación: impurificación de un precipitado por sustancias que normalmente son solu-bles en las condiciones en las que se ha formado. Puede tener diferentes orígenes: adsorción,


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oclusión o formación de un compuesto químico o cristales mixtos entre el precipitado y laimpureza.

• Portador: disolución de elementos estables que se adicionan al iniciar el proceso de análisispara coprecipitar elementos minoritarios presentes en la muestra.

6.1.3. Fundamento

La muestra de agua se lleva a ebullición para eliminar los carbonatos y el radón presentes en la mis-ma. Posteriormente, mediante la adición de portador de bario y portador de hierro, se precipitanel sulfato de bario e hidróxido de hierro de forma que el radio, el polonio y los actínidos quedancoprecipitados. Finalmente se filtra el precipitado formado y se miden en un contador proporcio-nal de flujo continuo de gas o en un detector de centelleo sólido de sulfuro de cinc.

6.1.4. Reactivos, materiales y equipos

Reactivos

a) Hidróxido de amonio 6 M, se diluyen 400 mL de NH4OH concentrado hasta 1 litro conagua desionizada o destilada;

b) ácido nítrico concentrado, 65-69%;

c) ácido sulfúrico 1 M, se diluyen 55 mL de H2SO4 98% hasta 1 litro con agua desionizada odestilada;

d) portador de hierro (5 mg·mL-1), se pesan 12,1 g de FeCl3·6H2O y se disuelven en 0,5 litrosde agua desionizada o destilada que contenga 2 mL de ácido nítrico concentrado;

e) portador de bario (5 mg·mL-1), se pesan 4,4 g de BaCl2·2H2O y se disuelven en 0,5 litros deagua desionizada o destilada;

f) púrpura de bromocresol 0,1%, se disuelven 100 mg del indicador en 100 mL de agua de-sionazada o destilada;

g) agua desionizada o destilada;

h) disolución de concentración de actividad certificada de 241Am.

Materiales

a) Sistema de evaporación, que puede ser:

• placa calefactora con agitación;

• baño de arena;

b) sistema de secado del precipitado, que puede ser:

• lámpara;

• estufa;

Procedimientos

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c) planchetas de acero inoxidable;

d) desecador;

e) sistema de filtración a vacío;

f) filtros de membrana de 0,45 µm de tamaño de poro, con un fondo alfa inferior a 0,05 cpm;

g) soporte/s anular/es;

h) material de uso corriente en el laboratorio.

Equipos

a) Balanza analítica;

b) sistema de detección, que puede ser:

• contador proporcional de flujo continuo de gas de bajo fondo;

• detector de centelleo sólido de sulfuro de cinc;

c) pHmetro o cualquier otro sistema de control de pH.

6.1.5. Procedimiento

a) Preparación de la muestra

1. Se toma 0,5 L de muestra.(1,2,3,4)

2. Se ajusta el pH de la muestra a 7,0 ± 0,5 con HNO3 o NH4OH diluidos.(5)

3. Se coloca la muestra sobre una placa calefactora con agitación, se añaden 20 mL de H2SO4 1 M y se calienta hasta ebullición; se mantiene la ebullición durante un mínimo de cin-co minutos.

4. Se enfría la muestra a temperatura ambiente.

5. Se calienta la muestra aproximadamente a 50 ºC.

6. Se añade 1 mL de portador de bario de 5 mg·ml-1.

7. Se deja la muestra en agitación durante 30 minutos a la temperatura indicada.

1 En caso de no disponer de suficiente muestra de agua se diluirá hasta el volumen de 0,5 L.

2 Si es necesario trabajar con un mayor volumen de agua se concentrará hasta un volumen de 0,5 L.

3 Si al realizar el procedimiento con 0,5 L se obtuviera una cantidad de precipitado superior al valor máximo de la curvade autoabsorción, se partirá de un volumen inferior de muestra de agua y se diluirá a 0,5 L.

4 Cuando se quiera medir la actividad alfa total de una muestra en la fracción disuelta, se filtra a través de un filtro de mem-brana de 0,45 µm de tamaño de poro. Si se quiere medir la actividad alfa total en la fracción no disuelta se medirá el filtro pre-viamente tarado, en un contador proporcional de flujo de gas o en un detector de centelleo sólido de sulfuro de cinc.

5 En el ajuste del pH se puede utilizar el indicador púrpura de bromocresol (pH de viraje 5,2 a 6,8, cambio de color ama-rillo-violeta).


18

8. Se añade 1 mL de portador de hierro (5 mg·ml-1) y 1 mL de indicador púrpura de bro-mocresol. Se para la calefacción y se mantiene la agitación.(6,7)

9. Se añade NH4OH 6 M gota a gota hasta que el indicador púrpura de bromocresol virede color amarillo a violeta.

10. Se mantiene la agitación durante 30 minutos.

11. Se identifican las planchetas, se pesan con el filtro de 0,45 µm de tamaño de poro y elsoporte anular, se anota su peso (P1).

12. Se filtra la muestra a través de un filtro de 0,45 µm de tamaño de poro, se lavan las pa-redes del vaso de precipitados y del embudo con la mínima cantidad de agua desioni-zada o destilada.

13. Se coloca el filtro una vez terminado el paso 12 sobre la plancheta de acero asignada pa-ra la muestra.

14. Se coloca un soporte anular sobre el filtro que está en la plancheta para impedir que sedeforme durante la etapa de secado.

15. Se seca el filtro con el precipitado hasta peso constante (P2).(8)

16. Se mantienen las planchetas en un desecador.

17. Se calcula el espesor másico (EM) según la siguiente expresión:

donde,

EM es el espesor másico, en mg·cm-2;P2 es el peso de la plancheta más el precipitado de la muestra sobre el filtro, en mg;P1 es la tara de la plancheta con el filtro, en mg;A es el área que ocupa el precipitado en el filtro, en cm2.

18. Se miden las muestras transcurrido un mínimo de 2 días.

6 En caso de haberse añadido el indicador en el paso 2 no es necesario añadirlo en este momento.

7 Puede utilizarse otro indicador en el ajuste del pH.

8 El secado debe realizarse a temperatura moderada.

Procedimientos

19

EMP P

A= −( )2 1

b) Muestra de calibrado de 241Am

Se parte de 0,5 L de agua desionizada o destilada a la que se adiciona una concentración de ac-tividad conocida de 241Am y se aplica el procedimiento descrito en el apartado 6.1.5.a.

c) Preparación de muestras de calibrado de diferentes espesores másicos para la elaboración de lacurva de autoabsorción

Se parte de 0,5 L de agua desionizada o destilada con una concentración de actividad conocidade 241Am y se realiza el método descrito en el apartado 6.1.5.a, variando las cantidades de losportadores de bario y de hierro proporcionalmente con el fin de conseguir un intervalo de pe-sos establecido por el laboratorio.(9)

d) Preparación de los blancos

Se realiza el método descrito en el apartado 6.1.5.a utilizando 0,5 L de agua desionizada odestilada.

e) Recuento de muestras, muestra de calibrado y blancos

Se introduce la plancheta correspondiente en el portaplanchetas del contador proporcional deflujo de gas o centelleo sólido de sulfuro de cinc y se mide el tiempo necesario para obtener unaestadística adecuada.

6.1.6. Cálculos y expresión de los resultados

a) Cálculo de la eficiencia de recuento

La eficiencia de recuento se calcula mediante la siguiente expresión:

donde,

E es la eficiencia de recuento correspondiente a la muestra de calibrado de 241Am preparada enel apartado 6.1.5.b., en tanto por uno;

cpmalfa es la tasa de recuento alfa de la muestra de calibrado preparada según el apartado 6.1.5.b,en cpm;

cpmbalfa es la tasa de recuento alfa del blanco, en cpm;dpmpatrón son las desintegraciones por minuto de la muestra de calibrado de 241Am preparada en

el apartado 6.1.5.b, en dpm.

9 En el caso de que se utilicen volúmenes de portadores entre 1,0 y 2,0 mL, se obtendrá un rango de pesos entre los 17 y35 mg.


20

Ecpm cpmb

dpmalfa alfa

patrón

=−

b) Cálculo del factor de autoabsorción

El factor de autoabsorción se determina según la siguiente expresión:

donde,

Fi es el factor de autoabsorción para las diferentes muestras de calibrado preparadas para dife-rentes espesores másicos según el apartado 6.1.5.c;

Ei es la eficiencia de recuento de cada una de las muestras de calibrado preparadas para dife-rentes espesores másicos según el apartado 6.1.5.c;

E es la eficiencia de recuento correspondiente a la muestra de calibrado de 241Am preparada enel apartado 6.1.5.b, en tanto por uno;

Una vez obtenidos los diferentes factores de autoabsorción (Fi), se representan frente a los es-pesores másicos (mg·cm-2) correspondientes, y se ajustan los puntos experimentales a una funcióncuadrática o semejante.

c) Cálculo del índice de actividad alfa total

El índice de actividad alfa total se calcula mediante la siguiente expresión:

donde,

A es el índice de actividad alfa total de la muestra, en Bq·m-3;cpmalfa es la tasa de recuento alfa de la muestra, en cpm; cpmbalfa es la tasa de recuento alfa del blanco, en cpm; E es la eficiencia de recuento correspondiente a la muestra de calibrado de 241Am preparada en

el apartado 6.1.5.b, en tanto por uno;Fi es el factor de autoabsorción correspondiente al espesor másico de la muestra;V es el volumen de muestra, en m3.

d) Cálculo de la incertidumbre de recuento en la determinación del índice de actividad alfa total

La incertidumbre que se calcula en este apartado corresponde únicamente a la incertidumbreasociada al recuento de la muestra; hay otras fuentes de incertidumbre que deben considerarseen el cálculo de la incertidumbre total basada en ISO, IUPAC; EURACHEM, IFCC, IUPAP,OIML, IEC y BIPM.

La incertidumbre de recuento en la determinación del índice de actividad alfa total (parak=2) se calcula mediante la siguiente expresión:

Procedimientos

21

FEEi

i=

Acpm cpmb

E F Valfa alfa

i

=−

60 • • •

donde:

u(A) es la incertidumbre de recuento en la determinación del índice de actividad alfa total, enBq·m-3;

E es la eficiencia de recuento correspondiente a la muestra de calibrado de 241Am preparada enel apartado 6.1.5.b, en tanto por uno;

Fi es el factor de autoabsorción correspondiente al espesor másico de la muestra;V es el volumen de muestra, en m3;cpmalfa es la tasa de recuento alfa de la muestra, en cpm;cpmbalfa es la tasa de recuento alfa del blanco, en cpm;t(m) es el tiempo de medida de la muestra, en minutos;t(b) es el tiempo de medida del blanco, en minutos.

e) Cálculo de la actividad mínima detectable

La actividad mínima detectable del índice de actividad alfa total, para un nivel de confianza del95% (k=2), se calcula mediante la siguiente expresión según ISO 11929-7:

donde:

AMD es la actividad mínima detectable, en Bq·m-3;cpmbalfa es la tasa de recuento alfa del blanco, en cpm;t(b) es el tiempo de medida del blanco, en minutos;t(m) es el tiempo de medida de la muestra, en minutos;E es la eficiencia de recuento correspondiente a la muestra de calibrado preparada en el aparta-

do 6.1.5.b., en tanto por uno;Fi es el factor de autoabsorción;V es el volumen de muestra, en m3.

f) Expresión de los resultados del índice de actividad alfa total

Los resultados se expresan de la siguiente manera:

a) Actividad mayor o igual que la AMD

A ± U (indicando el valor de k para el nivel de confianza utilizado)

donde,

A es el índice de actividad alfa total de la muestra, en Bq·m-3;

U es la incertidumbre expandida, en Bq·m-3, que viene dada por la siguiente expresión:


22

u AE F V

cpm

t m

cpmb

t bi

alfa alfa( )( ) ( )• • •

•= +260

AMD

cpmb

t m

cpmb

t b t m t bE F V

alfa alfa

i

=+ +

+3 29 2 71 1

60

,( ) ( )

,( ) ( )

• •

• • •

U= k·uc;

donde,

k es el factor de cobertura;

uc es la incertidumbre combinada de la totalidad del proceso de análisis, calculada a partir de

las distintas contribuciones.

b) Actividad menor que la AMD

El resultado se expresa como <AMD.

6.2. Método de evaporación directa

6.2.1. Objetivo

Describir el método para la determinación del índice de actividad alfa total en muestras de agua.

Este índice aporta información del contenido, en la muestra, de radionucleidos emisores alfa no vo-

látiles en las condiciones de trabajo.

6.2.2. Definiciones

• Blanco: muestra preparada a partir de agua desionizada o destilada y utilizando el método

descrito en este procedimiento. Se expresa en cuentas por minuto, cpm.

• Curva de autoabsorción: función que relaciona el factor de autoabsorción con el espesor má-

sico de la muestra.

• Eficiencia de recuento: fracción de partículas emitidas por una muestra que es detectada por

un sistema de medida. Se expresa en tanto por uno.

• Espesor másico (EM): masa de residuo seco de la muestra en la plancheta de acero inoxida-

ble donde se realiza el recuento. Se expresa en mg·cm-2.

• Factor de autoabsorción: valor que cuantifica la atenuación o pérdida de eficiencia debida al

espesor másico de la muestra. Se calcula como el cociente entre la eficiencia de recuento del

detector en la medida de las muestras de calibrado con un espesor másico concreto y la efi-

ciencia del equipo en el recuento de la muestra de calibrado de 241Am con un espesor mási-

co cero, preparada según este procedimiento.

Procedimientos

23

• Fondo: número de cuentas por unidad de tiempo debido a otros factores que no sean ni la mues-tra ni los reactivos utilizados en el procedimiento. Se expresa en cuentas por minuto, cpm.

• Índice de actividad alfa total: actividad alfa de la muestra, sin filtrar, referida a una muestra decalibrado de 241Am. Este índice es una estimación de la actividad alfa real de la muestra. Seexpresa en Bq·m-3.

• Índice de actividad alfa total en la fracción disuelta: actividad alfa debida únicamente a la frac-ción soluble de la muestra filtrada a través de un filtro de 0,45 µm de tamaño de poro, refe-rida a la muestra de calibrado de 241Am. Se expresa en Bq·m-3.

• Índice de actividad alfa total en la fracción no disuelta: actividad alfa total debida únicamentea la fracción insoluble de la muestra retenida en un filtro de 0,45 µm de tamaño de poro, re-ferida a la muestra de calibrado de 241Am. Se expresa en Bq·m-3.

6.2.3. Fundamento

La muestra de agua acidulada se concentra por evaporación evitando que llegue a ebullición y selleva a sequedad en la plancheta donde se realiza el recuento de las emisiones alfa del residuo obtenido.

6.2.4. Reactivos, materiales y equipos

Reactivos

a) Ácido nítrico concentrado, 65-69%;

b) agua desionizada o destilada;

c) solución de concentración de actividad certificada de 241Am;

d) sal sódica, preferentemente nitrato sódico.

Materiales

a) Sistema de evaporación, que puede ser:

• placa calefactora;

• baño de arena;

• estufa;

• lámpara.

b) planchetas de acero inoxidable con un fondo alfa inferior a 0,05 cpm;

c) desecador;

d) sistema de filtración a vacío;


24

e) filtros de 0,45 µm de tamaño de poro, con un fondo alfa inferior a 0,05 cpm;

f) soporte/s anular/es;

g) material de uso corriente en el laboratorio.

Equipos

a) Balanza analítica;

b) conductivímetro;

d) sistema de detección, que puede ser:

• contador proporcional de flujo continuo de gas de bajo fondo;• detector de centelleo sólido de sulfuro de cinc.

6.2.5. Procedimiento

a) Estimación del volumen de muestra a tomar para el análisis

Se estimará el volumen de muestra adecuado para obtener un espesor másico en la planchetadentro del intervalo de la curva de autoabsorción. Este volumen puede determinarse a partir dela medida de conductividad o del residuo seco.(10)

— A partir de la medida de conductividad

Se mide la conductividad de la muestra. El volumen adecuado se estima según la siguiente expresión:

donde,

V1 es el volumen de muestra a tomar para obtener el EMD, en ml;EMD es el espesor másico deseado, en mg·cm-2;A es el área interior de la plancheta, en cm2;Λ es la conductividad de la muestra, en µS·cm-1.

— A partir de la determinación del residuo seco

Se lleva a sequedad un volumen adecuado de muestra acidulada en un vaso de precipitados pre-viamente tarado y se calcula el volumen de muestra adecuado según la siguiente expresión:

10 Si la muestra llega al laboratorio acidulada se estima el volumen a partir del residuo seco.

Procedimientos

25

VEMD A

1

310≈ • •

Λ

VEMD V A

P32

1

≈ • •

donde,

V3 es el volumen de muestra a tomar para obtener el EMD, en ml;EMD es el espesor másico deseado, en mg·cm-2;V2 es el volumen de muestra tomado, en ml;A es el área interior de la plancheta, en cm2;P1 es el peso de residuo de la muestra correspondiente al volumen V2, en mg.

b) Preparación de la muestra

1. Se toma un volumen de muestra adecuado para no superar el espesor másico de la cur-va de autoabsorción (es aconsejable no superar un espesor másico de 5 mg·cm-2).(11)

2. Se acidula la muestra con ácido nítrico hasta un pH comprendido entre 1 y 4.(12)

3. Se evapora la muestra hasta un volumen aproximado de 3 a 5 mL en un recipiente devidrio sin que la muestra llegue a ebullición.(13)

4. Se numera la plancheta de acero inoxidable y se tara utilizando la balanza analítica (P2).

5. Se transfiere cuidadosamente el concentrado de la muestra a la plancheta.

6. Se lava el recipiente de vidrio con la menor cantidad de agua acidulada con ácido nítri-co y se transfiere a la plancheta.

7. Se evapora suavemente el concentrado de la muestra depositado sobre la plancheta pro-curando que el residuo obtenido sea lo más homogéneo posible.

8. Se seca la plancheta hasta peso constante (P3).

9. Se mantienen las planchetas en un desecador hasta su medida.

10. Se calcula el espesor másico (EM) según la siguiente expresión:

donde,

EM es el espesor másico, en mg·cm-2;P3 es el peso de la plancheta más el residuo seco de la muestra, en mg;P2 es la tara de la plancheta, en mg;A es el área interior de la plancheta, en cm2;

11 En el caso de que la muestra esté en medio clorhídrico o bien contenga una concentración importante de cloruros sedeberán eliminar para evitar el posible ataque de las planchetas de acero inoxidable (EPA, 1980).

12 En este paso se puede utilizar indicador de naranja de metilo (intervalo de viraje 3,2-4,4, cambio de color de rosado aamarillo).

13 Se debe evitar que la muestra llegue a sequedad ya que se pueden producir pérdidas importantes.


26

EMP P

A=

−( )3 2

11. Se miden las muestras transcurrido un mínimo de 2 días.

c) Preparación de la muestra con separación de las fracciones disuelta y no disuelta

Si se desea llevar a cabo la determinación del índice de actividad alfa total de la fracción disueltay de la fracción no disuelta se lleva a cabo el siguiente procedimiento:

1. Se toma un volumen de muestra adecuado para que, el residuo, no supere el espesor má-sico de 5 mg·cm-2 en el filtro.

2. Se filtra la muestra a través de un filtro de 0,45 µm de tamaño de poro previamentetarado.

3. Se deposita el filtro sobre una plancheta y se seca hasta peso constante.

4. Se coloca un soporte anular sobre el filtro que está en la plancheta para impedir que sedeforme durante la etapa de secado.

5. Se continúa a partir del punto 9 del apartado 6.2.5.b.

6. Se procede según el apartado 6.2.5.b con la fracción soluble.

d) Preparación del blanco

Se procede como se indica en el apartado 6.2.5.b sustituyendo la muestra por 50 mL de aguadesionizada o destilada.

e) Preparación de la muestra de calibrado con espesor másico cero

Se añade una actividad conocida de 241Am sobre una plancheta previamente tarada y se evapo-ra hasta peso constante.(14)

f) Preparación de muestras de calibrado para la elaboración de la curva de autoabsorción

1. Se prepara una serie de planchetas, previamente taradas, con una actividad conocida yconstante de 241Am y cantidades crecientes de una sal sódica.(15)

2. Se homogeneiza la disolución de patrón y de sal sódica.

3. Se evapora hasta peso constante.(16)

14 Se puede utilizar una plancheta con actividad certificada de 241Am, siempre que la geometría de la plancheta sea la misma.

15 En caso de que la disolución de 241Am esté en medio HCl será necesario cambiar a medio HNO3 para evitar que la plan-cheta se ataque (EPA, 1980).

16 Un posible rango de espesores másicos de la curva de autoabsorción puede estar comprendido entre 0 y un máximode 5 mg·cm-2.

Procedimientos

27

g) Recuento de muestras, muestras de calibrado y blancos

Se introduce la plancheta correspondiente en el portaplanchetas del contador proporcional deflujo de gas o centelleo sólido de sulfuro de cinc y se mide el tiempo necesario para obtener unaestadística adecuada.

6.2.6. Cálculos y expresión de los resultados

a) Cálculo de la eficiencia de recuento

La eficiencia de recuento se calcula mediante la siguiente expresión:

donde,

E es la eficiencia de recuento correspondiente a la muestra de calibrado, en tanto por uno;cpmalfa es la tasa de recuento alfa de la muestra de calibrado, en cpm;cpmbalfa es la tasa de recuento alfa del blanco, en cpm;dpmpatrón son las desintegraciones por minuto de la muestra de calibrado de 241Am, en dpm.

b) Cálculo del factor de autoabsorción

El factor de autoabsorción se determina según la siguiente expresión:

donde,

Fi es el factor de autoabsorción para las diferentes muestras de calibrado preparadas según elapartado 6.2.5.f;

Ei es la eficiencia de recuento de cada una de las muestras de calibrado preparadas según el apar-tado 6.2.5.f.;

E es la eficiencia de recuento correspondiente a la muestra de calibrado preparada en el apar-tado 6.2.5.e, en tanto por uno;

Una vez obtenidos los diferentes factores de autoabsorción (Fi), se representan frente a los es-pesores másicos (mg·cm-2) correspondientes, y se ajustan los puntos experimentales a una funcióncuadrática o semejante.

c) Cálculo del índice de actividad alfa total

El índice de actividad alfa total se calcula mediante la siguiente expresión:


28

Ecpm cpmb

dpmalfa alfa

patrón

=−

FEEi

i=

Acpm cpmb

E F Valfa alfa

i

=−

60 • • •

donde,

A es el índice de actividad alfa total de la muestra, en Bq·m-3;

cpmalfa es la tasa de recuento alfa de la muestra, en cpm;

cpmbalfa es la tasa de recuento alfa del blanco, en cpm;

E es la eficiencia de recuento correspondiente a la muestra de calibrado preparada en el aparta-do 6.2.5.e, en tanto por uno;

Fi es el factor de autoabsorción correspondiente al espesor másico de la muestra;

V es el volumen de muestra, en m3.

d) Cálculo de la incertidumbre de recuento en la determinación del índice de actividad alfa total

La incertidumbre que se calcula en este apartado corresponde únicamente a la incertidumbreasociada al recuento de la muestra; hay otras fuentes de incertidumbre que deben considerarseen el cálculo de la incertidumbre total basada en ISO, IUPAC; EURACHEM, IFCC, IUPAP,OIML, IEC y BIPM.

La incertidumbre de recuento en la determinación del índice de actividad alfa total para unfactor de cobertura k=2, se calcula mediante la siguiente expresión:

donde,

u(A) es la incertidumbre de recuento en la determinación del índice de actividad alfa total, en Bq·m-3;

E es la eficiencia de recuento correspondiente a la muestra de calibrado preparada en el aparta-do 6.2.5.e., en tanto por uno;

Fi es el factor de autoabsorción correspondiente al espesor másico de la muestra;

V es el volumen de muestra, en m3;

cpmalfa es la tasa de recuento alfa de la muestra, en cpm;

cpmbalfa es la tasa de recuento alfa del blanco, en cpm;

t(m) es el tiempo de medida de la muestra, en minutos;

t(b) es el tiempo de medida del blanco, en minutos;

e) Cálculo de la actividad mínima detectable

La actividad mínima detectable del índice de actividad alfa total, para un nivel de confianza del95% (k=2), se calcula mediante la siguiente expresión según ISO 11929-7:

Procedimientos

29

u AE F V

cpm

t m

cpmb

t bi

alfa alfa( )( ) ( )• • •

•= +260

AMD

cpmb

t m

cpmb

t b t m t bE F V

alfa alfa

i

=+ +

+3 29 2 71 1

60

,( ) ( )

,( ) ( )

• •

• • •

donde:

AMD es la actividad mínima detectable, en Bq·m-3;cpmbalfa es la tasa de recuento alfa del blanco, en cpm;t(b) es el tiempo de medida del blanco, en minutos;t(m) es el tiempo de medida de la muestra, en minutos;E es la eficiencia de recuento correspondiente a la muestra de calibrado preparada en el aparta-

do 6.2.5.e, en tanto por uno;Fi es el factor de autoabsorción;V es el volumen de muestra, en m3.

f) Expresión de los resultados del índice de actividad alfa total

Los resultados se expresan de la siguiente manera:

a) Actividad mayor o igual que la AMD

A ± U (indicando el valor de k para el nivel de confianza utilizado)

donde,

A es el índice de actividad alfa total de la muestra, en Bq·m-3;U es la incertidumbre expandida, en Bq·m-3, que viene dada por la siguiente expresión:

U= k·uc;

donde,

k es el factor de cobertura;uc es la incertidumbre combinada de la totalidad del proceso de análisis, calculada a partir de

las distintas contribuciones.

b) Actividad menor que la AMD

El resultado se expresa como <AMD


30

7. Referencias

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32

Documents

Procedimientos para la determinación del índice de actividad alfa