HJ 1126-2020 水中氚的分析方法

1 适用范围

本标准规定了水中氚的分析方法。

本标准适用于地表水、地下水、饮用水和海水等环境水体中氚的分析，对于核设施液态流出物中氚的分析，也可参照使用。

2 规范性引用文件

以下标准和规范所含条文，在本标准中被引用即构成本标准的条文，与本标准同效。凡是不注明日期的引用文件，其新版本适用于本标准。

HJ/T 61 辐射环境监测技术规范

3 方法原理

水样中加入高锰酸钾，经常压蒸馏后，馏出液与闪烁液按一定比例混合，待测试样中氚发射的β射线能量被闪烁液中的溶剂吸收并传递给闪烁体分子，闪烁体分子退激发射的可见光光子被液体闪烁计数器内的光电倍增管探测，从而测得样品中氚的计数率，经本底、探测效率校正后，得出水样中氚的活度浓度。对于部分环境水样，可采用碱式电解浓集或固体聚合物电解质电解浓集的方法，利用1H同位素比3H同位素更快被电解成气体的现象，将样品中氚浓集后进行分析和测量。

4 术语和定义

4.1 液体闪烁计数器 liquid scintillation counter

通过对辐射能量传递至液态闪烁体所产生的荧光进行计数，来检测和测量被分析样品中电离辐射强度的仪器。

4.2 电解浓集因子 electrolyte enrichment factor

本标准中所称的浓集因子，是指在电解浓集装置标定时，所使用的工作标准溶液电解浓集后的活度浓度（Cf），除以工作标准溶液初始活度浓度（Ci）所得的商，记作ηe。

4.3优值 figure of merit

表征液体闪烁计数器对特定样品体系测量性能的一个定量指标，简称FOM，由百分计数效率（E×100 ）的平方除以以min-1为单位的本底计数率（Nb）得到，即FOM= 2/Nb。

4.4 淬灭 quench

所有对射线能量转换为计数瓶中释放出的荧光这一过程产生干扰的现象。分为化学淬灭和颜色（光学）淬灭两种。

4.5 淬灭指示参数 quench indication parameter

指示样品淬灭水平的值，因液体闪烁计数器型号的不同，在测量结果中表示为SQP（外标谱淬灭参数）、tSIE（外标转换谱指数）、ESCR（外标道比）、TDCR（三双符合比） 和SIS（样品谱指数）等的数值。

5 试剂和材料

除非另有说明，分析时均使用符合国家标准的分析纯试剂和蒸馏水。

5.1 高锰酸钾，KMnO4。

5.2 闪烁液，由闪烁体和溶剂按一定比例配制，或选用合适的商用闪烁液。

5.3氢氧化钠，NaOH。

5.4 3H标准溶液，采用有证标准物质，不确定度≤3%。

5.5 本底水，氚计数率尽量低的水，通常采用与外界交换较少的深井水或冰川水。

5.6 二氧化碳，纯度≥99.9%。

5.7 液氮，纯度≥99.9%。

5.8 沸石或玻璃珠。

6 仪器和设备

6.1 低本底液体闪烁计数器（以下简称“液闪”），典型计数条件下，对水中氚的探测下限≤2.0 Bq/L。

6.2 分析天平，感量0.0001 g，量程大于100 g。

6.3 玻璃圆底烧瓶，500 mL。

6.4 玻璃圆底烧瓶，1 L。

6.5 蛇形冷凝管，250 cm。

6.6 磨口塞玻璃瓶，250 mL。

6.7 磨口塞玻璃瓶，500 mL。

6.8 容量瓶，1 L。

6.9 计数瓶，聚乙烯、聚四氟乙烯或低钾玻璃材质，20 mL。

6.10 碱式电解浓集装置，参考附录B（资料性附录）。

6.11 固体聚合物电解质（Solid Polymer Electrolyte, 以下简称SPE）电解装置，参考附录C（资料性附录）。

6.12 电导率仪，测量范围0～2×105µS/cm ，基本误差≤±1% 。

6.13 加液器，量取范围0~10 mL，误差≤±1% 。

6.14 量筒，1 L。

7 样品

7.1 水样的采集参照HJ/T 61《辐射环境监测技术规范》。

7.2 使用可避免同位素交换的容器贮存水样，样品采集时，水样应充满贮存容器，对于需要电解的样品，样品量一般要求为1 L以上；对于不需电解的样品，样品量应大于500 mL。

7.3 为防止化学淬灭干扰，用于氚分析的样品不能酸化，样品取回实验室后，应尽快分析。

8 分析步骤

8.1 样品处理

8.1.1 取300 mL水样，放入圆底烧瓶（6.3）中，加入约0.5 g高锰酸钾（5.1），放入几粒沸石或玻璃珠（5.8）以防爆沸，盖好磨口玻璃塞，装好蛇形冷凝管（6.5），开始常压蒸馏，收集电导率低于10μS/cm的馏出液约150~200 mL于磨口塞玻璃瓶（6.6）中，记作“常压蒸馏样品”，密封保存，待用。一般情况下，弃去的是前50mL馏出液，收集的馏出液处于中间段。

8.1.2 对用于碱式电解浓集的样品，放入圆底烧瓶（6.4）中的初始水样体积为600 mL， 弃去约50毫升初始馏出液，将中间的500 mL馏出液收集于磨口塞玻璃瓶（6.7）中，弃去后的50mL馏出液，密封保存，待用。

8.1.3 对用于SPE电解浓集的样品，放入圆底烧瓶（6.4）的初始水样体积为600 mL，用电导率仪（6.12）测量馏出液电导率，收集电导率低于5 μS/cm的馏出液约500 mL于磨口塞玻璃瓶（6.7）中，密封保存，待用。

8.2 电解浓集

8.2.1 碱式电解浓集

8.2.1.1 调节碱式电解浓集装置（图 B.1）阳*位置，使电解后剩下的浓集液体积为 10~20 mL。

8.2.1.2 用量筒（6.14）量取一定体积的馏出液（8.1.2），倒入电解槽（图 B.1）中，并加入一定量的氢氧化钠（5.3）。

8.2.1.3 将电解槽（图 B.1）放入水槽（图 B.1）内，开启冷却水循环装置（图 B.1），连接线路，接通电源，设置电解电流和冷却温度，开始电解。

8.2.1.4 电解结束后，以 10~20 mL/min 的流速，向电解槽（图 B.1）内缓慢地通入二氧化碳（5.6），至浓集液被中和。

8.2.1.5 真空冷凝蒸馏

对被中和后的浓集液，开展真空冷凝蒸馏，步骤如下：

a）把称重过的收集瓶（图 B.2）放入液氮（5.7）中冷却 5 min 后取出，与放在井形电炉（图 B.3）中的电解槽（图 B.1）连接。打开收集瓶上（图 B.2）的阀门，抽真空，在 100 ℃ 以内加热电解槽，冷凝蒸馏 30 min。

b）再次称重收集瓶，确定浓集液被蒸馏后的净重，待用。

8.2.2 SPE电解浓集

8.2.2.1 设置 SPE 电解浓集装置（图 C.1）停止液位的位置，使电解后剩下的浓集液体积为10~20 mL。

8.2.2.2 用量筒（6.14）量取一定体积的本底水（5.5），倒入储样瓶（图 C.1）中，打开电解开关，对 SPE 电解浓集装置（图 C.1）进行 10 min 左右的清洗，打开浓集液出口（图 C.1） 阀门，排出本底水。重复以上步骤 3 次左右，直至电解单元中残留的氚被清洗完毕。

8.2.2.3 将一定体积的馏出液（8.1.3），倒入储样瓶（图 C.1）内。

8.2.2.4 设置冷却单元（图C.1）温度为 1～2℃，开启冷却单元。

8.2.2.5 设置好电解电流，启动电解，电解浓集液到达停止液位后，电解自动停止，一般需2～3 天。

8.2.2.6 关闭电解电源（图C.1）和冷却单元（图C.1）电源，打开浓集液出口（图 C.1）阀门，将浓集液放入磨口塞玻璃瓶（6.6）中，待用。

8.2.2.7 重复 8.2.2.2 的清洗步骤，以备下次电解。

8.3 制备试样

8.3.1 水样与闪烁液配比确定

制备用于测量的试样之前，需要确定水样与闪烁液（5.2）的质量体积配比（g:mL），以20 mL 计数瓶为例，说明如下：