ISO 13166:2014

NORME ISO
INTERNATIONALE 13166
Première édition
2014-03-01
Qualité de l’eau — Isotopes de
l’uranium — Méthode d’essai par
spectrométrie alpha
Water quality — Uranium isotopes — Test method using alpha-
spectrometry
Numéro de référence
©
ISO 2014
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2014
Droits de reproduction réservés. Sauf indication contraire, aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni utilisée
sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie, l’affichage sur
l’internet ou sur un Intranet, sans autorisation écrite préalable. Les demandes d’autorisation peuvent être adressées à l’ISO à
l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Publié en Suisse
ii © ISO 2014 – Tous droits réservés

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 chimiques et matériel . 3
5.1 Généralités . 3
5.2 Réactifs chimiques . 3
5.3 Matériel . 4
6 Échantillonnage et échantillons . 4
6.1 Échantillonnage . 4
6.2 Conservation des échantillons . . 4
7 Séparation et mesurage . 5
7.1 Étapes chimiques . 5
7.2 Mesurage . 5
8 Expression des résultats. 6
8.1 Exploitation du spectre . 6
8.2 Calcul de l’activité volumique. 6
8.3 Incertitude-type . 6
8.4 Seuil de décision . 7
8.5 Limite de détection . 7
9 Rapport d’essai . 8
Annexe A (informative) Séparation chimique de l’uranium . 9
Annexe B (informative) Préparation de la source par électrodéposition .13
Annexe C (informative) Préparation de la source par co-précipitation .16
Annexe D (informative) Occurrence des isotopes de l’uranium .18
Bibliographie .19
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 procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/CEI, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/CEI, Partie 2 (voir www.
iso.org/directives).
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. Les détails concernant les
références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de l’élaboration
du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de brevets reçues par
l’ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la signification des termes et expressions spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de
la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion de l’ISO aux principes de l’OMC concernant
les obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: Avant-propos — Informations
supplémentaires.
Le comité chargé de l’élaboration du présent document est l’ISO/TC 147, Qualité de l’eau, sous–comité
SC 3, Méthodes radiologiques.
iv © ISO 2014 – Tous droits réservés

Introduction
La radioactivité provenant de sources d’origine naturelle et anthropique est présente partout dans
l’environnement. Par conséquent, les masses d’eau (par exemple eaux de surface, eaux souterraines, eau
de mer) peuvent contenir des radionucléides d’origine naturelle et/ou d’origine anthropique:
— les radionucléides naturels, y compris le potassium 40, et ceux provenant des chaînes de
désintégration du thorium et de l’uranium, notamment le radium 226, le radium 228, l’uranium 234,
l’uranium 238, le plomb 210, peuvent se trouver dans l’eau pour des raisons naturelles (par
exemple, désorption par le sol et lessivage par les eaux pluviales) ou ils peuvent être libérés par
des processus technologiques impliquant des matériaux radioactifs existant à l’état naturel (par
exemple, extraction minière et traitement de sables minéraux ou production et utilisation d’engrais
phosphatés);
— les radionucléides artificiels, tels que les éléments transuraniens (américium, plutonium, neptunium,
curium), tritium, carbone 14, strontium 90 et certains radionucléides émetteurs gamma peuvent
aussi se trouver dans les eaux naturelles en conséquence de leur libération périodique autorisée
dans l’environnement en faibles quantités dans l’effluent déversé par les installations concernant
le cycle du combustible nucléaire. Ils sont également libérés dans l’environnement suite à leur
utilisation dans le cadre d’applications médicales et industrielles. Ils peuvent également se trouver
dans l’eau du fait de la pollution par retombées d’éléments radioactifs rejetés dans l’atmosphère
lors de l’explosion de dispositifs nucléaires ou lors d’accidents nucléaires, tels que Tchernobyl et
Fukushima.
L’eau potable peut donc contenir des radionucléides dont l’activité volumique est susceptible de présenter
un risque pour la santé humaine. Afin d’évaluer la qualité de l’eau potable (y compris les eaux minérales et
les eaux de source) en ce qui concerne sa teneur en radionucléides et afin de fournir des lignes directrices
pour réduire les risques pour la santé humaine en prenant des dispositions destinées à réduire l’activité
volumique des radionucléides, la teneur en radioactivité des ressources en eau (eaux souterraines,
rivières, lacs, mers, etc.) et des eaux potables est surveillée conformément aux recommandations de
l’Organisation mondiale de la santé (OMS).
L’existence d’une Norme internationale décrivant une méthode d’essai concernant l’activité volumique
des isotopes de l’uranium dans les échantillons d’eau est justifiée pour les laboratoires d’essais réalisant
ces mesures et qui sont parfois tenus d’obtenir une accréditation spécifique de la part d’autorités
nationales pour la réalisation de mesures concernant les radionucléides dans les échantillons d’eau
potable.
L’activité volumique de l’uranium peut varier selon les caractéristiques géologiques et climatiques
locales (Annexe D). La limite indicative concernant l’uranium 238 et l’uranium 234 dans l’eau potable,
−1
conformément aux recommandations de l’OMS, est respectivement de 10 et 1 Bq · l . La limite indicative
−1
provisoire concernant la concentration en uranium dans l’eau potable est de 30 μg · l , en se basant sur
sa toxicité chimique, qui est prédominante par rapport à sa toxicité radiologique.
NOTE La limite indicative correspond à l’activité volumique (arrondie à l’ordre de grandeur le plus proche)
−1
avec incorporation de 2 l · j (litres par jour) d’eau potable pendant 1 an, aboutissant à une dose effective
−1
de 0,1 mSv an pour les personnes du public. Cette dose effective présente un niveau de risque très faible qui ne
devrait pas entraîner d’effets indésirables sur la santé.
La présente Norme internationale fait partie d’une série de Normes internationales spécifiant des
méthodes d’essai pour le mesurage de l’activité volumique des radionucléides dans des échantillons
d’eau.
NORME INTERNATIONALE ISO 13166:2014(F)
Qualité de l’eau — Isotopes de l’uranium — Méthode
d’essai par spectrométrie alpha
AVERTISSEMENT — Les utilisateurs du présent document sont en général familiarisés avec
les pratiques d’usage en laboratoire. Le présent document n’a pas la prétention d’aborder
tous les problèmes de sécurité concernés par son usage. Il incombe à l’utilisateur d’établir des
pratiques appropriées en matière d’hygiène et de sécurité et de s’assurer de la conformité à la
réglementation nationale en vigueur.
IMPORTANT — Les essais menés conformément au présent document doivent impérativement
être réalisés par du personnel compétent et dûment formé.
1 Domaine d’application
La présente Norme internationale spécifie les conditions relatives à la détermination de l’activité
volumique des isotopes de l’uranium dans des échantillons d’eau environnementale (y compris les
eaux de mer) par spectrométrie alpha en utilisant U comme traceur. Une séparation chimique est
nécessaire pour séparer et purifier l’uranium de la prise d’essai.
Les isotopes du plutonium peuvent interférer, s’ils sont présents, à des niveaux d’activité détectables
dans l’échantillon.
−1
Pour le mesurage d’une prise d’essai d’environ 500 ml, la limite de détection est d’environ 5 mBq · l
pour une durée de comptage de l’ordre de 200 000 s.
2 Références normatives
Les documents ci-après, dans leur intégralité ou non, sont des références normatives indispensables à
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 3696, Eau pour laboratoire à usage analytique — Spécification et méthodes d’essai
ISO 5667-1, Qualité de l’eau — Échantillonnage — Partie 1: Lignes directrices pour la conception des
programmes et des techniques d’échantillonnage
ISO 5667-3, Qualité de l’eau — Échantillonnage — Partie 3: Conservation et manipulation des échantillons
d’eau
ISO 11929, Détermination des limites caractéristiques (seuil de décision, limite de détection et extrémités
de l’intervalle de confiance) pour mesurages de rayonnements ionisants — Principes fondamentaux et
applications
ISO/CEI 17025, Exigences générales concernant la compétence des laboratoires d’étalonnages et d’essais
ISO 80000-10, Grandeurs et unités — Partie 10: Physique atomique et nucléaire
3 Termes, définitions et symboles
Pour les besoins du présent document, les termes, définitions et symboles donnés dans l’ISO 80000-10
et l’ISO 11929 ainsi que les suivants s’appliquent.
Tableau 1 — Symboles et définitions
Symbole Définition
A activité du traceur U ajouté, en becquerels, à la date du mesurage
238 235 234
c activité volumique de U ou U ou U, en becquerels par litre
A
*
seuil de décision, en becquerels par litre
c
A
#
limite de détection, en becquerels par litre
c
A

limites basse et haute de l’intervalle de confiance, en becquerels par litre
c,c
AA
R rendement total du mesurage
r , r taux de comptage du bruit de fond par seconde dans les régions d’intérêt respectives (ROI) des
0 0T
analytes de l’uranium et du traceur du spectre de l’échantillon à blanc
R rendement chimique
c
r , r taux de comptage brut par seconde dans les régions d’intérêt respectives (ROI) des analytes de
g gT
l’uranium et du traceur du spectre de la prise d’essai
t durée de comptage du bruit de fond, en secondes
t durée de comptage de la prise d’essai, en secondes
g
U incertitude élargie, calculée par U = ku(c ) avec k = 1, 2 …, en becquerels par litre
A
u(c ) incertitude-type associée au résultat de mesure, en becquerels par litre
A
V volume de la prise d’essai, en litres
ε rendement de comptage
4 Principe
La prise d’essai est mélangée à une aliquote de traceur U, puis mis à l’équilibre avant l’analyse. Après
un cycle de valence pour ajuster les états d’oxydation, la purification chimique de l’uranium est obtenue
par une étape de concentration (par exemple une précipitation) suivie d’une étape de séparation
spécifique (par exemple par chromatographie d’échange d’ions).
226 228
Le thorium 230, Ra et Th peuvent être présents dans l’eau et interférer avec le comptage des
isotopes de l’uranium si aucune séparation chimique n’a été effectuée pour éliminer ces radionucléides
de la prise d’essai.
La source mince mesurée est préparée par électrodéposition ou co-précipitation et mesurée par
spectrométrie alpha à l’aide d’un appareillage de type chambre à grille ou semi-conducteur. Les
mesurages reposent sur l’interaction des particules alpha avec le milieu de détection. Cette interaction
génère une charge qui est amplifiée et transmise sous forme d’une impulsion de tension proportionnelle
à l’énergie déposée de la particule alpha entrante.
L’impulsion électrique provenant du détecteur est analysée par des systèmes électroniques. Le logiciel
d’analyse de données produit un spectre montrant le nombre d’impulsions (coups) enregistrés dans
chaque intervalle d’énergie.
L’analyse des taux de comptage dans les fenêtres d’énergie alpha des isotopes de l’uranium permet de
déterminer l’activité volumique de la prise d’essai pour l’uranium 238, l’uranium 235 et l’uranium 234,
après prise en compte des corrections liées au taux de comptage de l’essai à blanc, au volume de la prise
d’essai et au rendement total du mesurage (rendement chimique et rendement de détection).
Le rendement chimique et le rendement de détection ne sont pas nécessairement déterminés séparément,
mais sont déterminés ensemble en mesurant le rendement total du mesurage à partir du taux de
comptage net de U, ajouté comme traceur.
2 © ISO 2014 – Tous droits réservés

Pour quantifier toute interférence potentielle due aux réactifs, un échantillon à blanc est préparé de la
même manière que la prise d’essai. Cet échantillon à blanc est préparé en utilisant une eau de laboratoire
de référence.
Aux fins du contrôle de la qualité, pour quantifier les impuretés potentielles dans la solution de traceur,
un autre échantillon à blanc doit être préparé en ajoutant le traceur.
Les caractéristiques radioactives des principaux isotopes de l’uranium sont données dans le Tableau 2
(Références [7][8]).
Tableau 2
Isotope de Période Énergie d’émission principale Intensité
l’uranium années keV %
5 263,48 30,6
232 70,6 (±1,1)
5 320,24 69,1
4 783,5 13,2
233 159,1 (±0,2) × 10
4 824,2 84,3
4 722,4 28,42
234 2,455 (±0,006) × 10
4 774,6 71,37
4 366,1 18,8
235 704 (±1) × 10 4 397,8 57,19
4 414,9 3,01
4 445 26,1
236 23,43 (±0,06) × 10
4 494 73,8
4 151 22,33
238 4,468(±0,005) × 10
4 198 77,54
Avec une résolution spectrale (FWHM, largeur totale à mi-hauteur du maximum) d’environ 20 keV dans
233 234
les cas les plus favorables, la spectrométrie alpha peut difficilement faire la distinction entre U et U,
235 236 233
ou entre U et U, en raison de la similitude de leurs énergies d’émission respectives; toutefois, U
et U ne sont généralement pas présents dans les échantillons prélevés dans l’environnement.
5 Réactifs chimiques et matériel
5.1 Généralités
Les réactifs chimiques et le matériel utilisés pour le traitement chimique et la préparation de la source
sont décrits dans les Annexes A à C, qui proposent diverses alternatives. Lorsqu’il existe plusieurs
possibilités, au moins une d’entre elles doit être utilisée.
Utiliser uniquement des réactifs de qualité analytique reconnue.
5.2 Réactifs chimiques
5.2.1 Eau de laboratoire, utilisée comme blanc, aussi exempte que possible d’impuretés chimiques ou
radioactives (telles que des isotopes de l’uranium) et conforme à l’ISO 3696, qualité 3.
L’eau de pluie, récente, est un exemple d’eau présentant une très faible activité volumique d’uranium.
L’activité volumique de l’uranium de cette eau peut être évaluée en même temps que les interférences
dues aux réactifs ou en utilisant un autre type de mesurage de précision, par exemple l’ionisation
thermique ou la spectrométrie de masse avec plasma couplé par induction.
5.2.2 Solution de traceur uranium 232, utilisée pour déterminer le rendement total. Elle peut également
être utilisée pour calculer le rendement chimique. La solution est préparée par dilution d’un étalon
approprié pouvant être relié à des étalons nationaux et internationaux. La solution de traceur doit être
homogène et stable.
Il convient de calculer la concentration de la solution de traceur de manière à pouvoir ajouter une faible
quantité de cette solution pour atteindre la plage d’activité de la prise d’essai. Par exemple, l’activité
−1 −1
massique de la solution de traceur pourrait être comprise entre 0,05 Bq · g et 1 Bq · g .
Il est recommandé de vérifier l’activité et la pureté de la dilution de solution de traceur avant usage
et à intervalles réguliers après sa préparation. Cette vérification peut être effectuée, par exemple,
par comptage par scintillation liquide, mais il est nécessaire de tenir compte de la re-croissance des
descendants du radionucléide. Réaliser une analyse à blanc avec le traceur est l’une des méthodes
possibles pour détecter la présence d’analyte isotope de l’uranium dans le traceur.
Le thorium 228 peut être présent dans la solution de traceur U et a une énergie très proche de celle
de son parent U. Par conséquent, une séparation de Th et U est requise (Références [11][12]) pour
réduire au minimum l’interférence de Th afin de ne pas surestimer le rendement de comptage de
U (voir Article 4).
5.3 Matériel
Matériel courant de laboratoire et en particulier les éléments suivants:
5.3.1 Spectromètre alpha, de type chambre à grille (avec un rendement de détection élevé, mais une
faible résolution) ou de type semi-conducteur (avec un faible rendement de détection, mais une haute
résolution). Un fonctionnement à température constante est recommandé. Suivre les instructions du
fabricant.
Pour un appareillage de type semi-conducteur, les mesurages par spectrométrie alpha dépendent de
l’interaction des particules alpha avec le silicium à implantation ionique. Cette interaction fait varier
instantanément la conductivité du silicium, proportionnellement à l’énergie de la particule alpha
entrante. Pour obtenir des spectres ayant une résolution satisfaisante, le système de détection doit être
maintenu à une pression inférieure à 1 Pa. La résolution peut encore être améliorée en augmentant la
distance entre la source et le détecteur.
5.3.2 Pipette, adaptée au transfert exact de solution de traceur uranium 232 (par exemple, 100 μl)
avec une précision totale de ± 1 %.
5.3.3 Balance, par exemple, capable d’atteindre une précision de ± 0,1 mg.
6 Échantillonnage et échantillons
6.1 Échantillonnage
Les conditions d’échantillonnage doivent être conformes à l’ISO 5667-1.
Filtrer l’échantillon pour éliminer les solides, puis l’acidifier à un pH < 2 avec de l’acide nitrique ou de
l’acide chlorhydrique le plus tôt possible après l’échantillonnage et avant l’analyse, comme spécifié dans
l’ISO 5667-3. Une acidification avant filtration peut provoquer un lessivage de l’uranium des éléments
solides de l’échantillon.
Il est important que le laboratoire reçoive un échantillon représentatif, non modifié au cours du transport
ou de la conservation, et dans un récipient non endommagé.
6.2 Conservation des échantillons
Si nécessaire, l’échantillon doit être conservé conformément à l’ISO 5667-3.
4 © ISO 2014 – Tous droits réservés

7 Séparation et mesurage
7.1 Étapes chimiques
Les stratégies proposées en matière de séparation et de préparation de la source sont décrites
respectivement dans les Annexes A, B et C.
7.2 Mesurage
7.2.1 Contrôle de la qualité
Les sources de contrôle de la qualité du matériel doivent être mesurées afin de vérifier que le matériel
de mesure fonctionne dans les limites convenues.
239/240 230 239 244 241
Une source mince de Pu (d’autres émetteurs alpha tels que Th, Pu, Cm, et Am
sont également possibles) peut être utilisée pour vérifier l’étalonnage énergétique et la résolution
(les émissions alpha se situent dans la région d’énergie de 5,10 MeV à 5,20 MeV), et il n’y aura pas de
décroissance notable pendant la durée de vie utile de la source.
7.2.2 Rendement chimique
Le rendement chimique peut être considéré comme un paramètre de contrôle de la qualité. En général,
le rendement chimique obtenu est de l’ordre de 90 %. Pour de très faibles rendements chimiques, le
laboratoire peut décider de recommencer l’analyse de l’échantillon.
Le rendement chimique R du processus peut être calculé à l’aide de la Formule (1):
c
R
R = (1)
c
ε
Le rendement total R est le produit du rendement chimique et du rendement de comptage ε.
Le rendement total, R, est calculé à partir du spectre de l’échantillon à l’aide de la Formule (2):
rr−
()
gT0T
R= (2)
A
7.2.3 Bruit de fond
Le taux de comptage du bruit de fond de chaque détecteur est déterminé avec un support de source vide;
cette opération doit durer au moins aussi longtemps que le comptage d’un échantillon.
Il peut être démontré que la durée optimale pour le mesurage du bruit de fond est égale à celle nécessaire
pour mesurer des sources de très faible activité.
La valeur obtenue lors de l’analyse de l’échantillon à blanc (c’est-à-dire l’analyse effectuée avec une eau
de la
...

МЕЖДУНАРОДНЫЙ ISO
СТАНДАРТ 13166
Первое издание
2014-03-01
Качество воды. Изотопы урана. Метод
определения с использованием альфа-
спектрометрии
Water quality — Uranium isotopes — Test method using alpha -
spactrometry
Ответственность за подготовку русской версии несёт GOST R
(Российская Федерация) в соответствии со статьёй 18.1 Устава

Ссылочный номер
©
ISO 2014
ДОКУМЕНТ ЗАЩИЩЕН АВТОРСКИМ ПРАВОМ

©  ISO 2014
Все права сохраняются. Если не задано иначе, никакую часть настоящей публикации нельзя копировать или использовать в
какой-либо форме или каким-либо электронным или механическим способом, включая фотокопии и микрофильмы, без
предварительного письменного согласия офиса ISO по адресу, указанному ниже, или членов ISO в стране регистрации
пребывания.
ISO copyright office
Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Опубликовано в Швейцарии
ii © ISO 2014 – Все права сохраняются

Содержание Страница
Предисловие. iv
Введение . v
1 Область применения . 1
2 Нормативные ссылки . 1
3 Термины, определения и обозначения . 2
4 Сущность метода . 2
5 Химические реактивы и оборудование . 3
5.1 Общие положения . 3
5.2 Химические реактивы . 4
5.3 Оборудование . 4
6 Отбор проб и пробы. 4
6.1 Отбор проб . 4
6.2 Хранение проб . 5
7 Разделение и измерение . 5
7.1 Химические этапы . 5
7.2 Измерение . 5
8 Обработка результатов . 6
8.1 Использование спектра . 6
8.2 Расчет удельной активности . 6
8.3 Стандартная неопределенность . 6
8.4 Порог принятия решения . 7
8.5 Предел обнаружения . 7
9 Протокол испытания . 8
Приложение А (информативное) Химическое выделение урана . 9
Приложение В (информативное) Подготовка источника альфа-частиц электроосаждением . 14
Приложение С (информативное) Подготовка источника совместным осаждением . 17
Приложение D (информативное) Распространение изотопов урана . 19
Библиография . 20

ISO 16191:2013(R)
Предисловие
Международная организация по стандартизации (ISO) всемирная федерация национальных органов
по стандартизации (комитеты-члены ISO). Работа по подготовке международных стандартов обычно
ведется через технические комитеты ISO. Каждый комитет-член ISO, проявляющий интерес к
тематике, по которой учрежден технический комитет, имеет право быть представленным в этом
комитете. Международные организации, государственные и негосударственные, имеющие связи с ISO,
также принимают участие в работе. ISO тесно сотрудничает с Международной электротехнической
комиссией (IEC) по всем вопросам стандартизации в области электротехники.
Процедуры, используемые для разработки данного документа, и процедуры, предусмотренные для его
дальнейшего ведения, описаны в Директивах ISO/IEC Directives, Part 1. В частности, следует отметить
различные критерии утверждения, требуемые для различных типов документов ISO. Проект данного
документа был разработан в соответствии с редакционными правилами Директив ISO/IEC Directives,
Part 2. www.iso.org/directives .
Необходимо обратить внимание на возможность того, что ряд элементов данного документа могут
быть предметом патентных прав. Международная организация ISO не должна нести ответственность
за идентификацию таких прав, частично или полностью. Сведения о патентных правах,
идентифицированных при разработке документа, будут указаны во Введении и/или в перечне
полученных ISO объявлениях о патентном праве. www.iso.org/patents .
Любое торговое название, использованное в данном документе, является информацией,
предоставляемой для удобства пользователей, а не свидетельством в пользу того или иного товара
или той или иной компании.
Для пояснения значения конкретных терминов и выражений, относящихся к оценке соответствия, а
также информации о соблюдении организацией ISO принципов ВТО по ТБТ (Техническим барьерам в
торговле). См. URL :Предисловие. Дополнительная информация.
Технический комитет, несущий ответственность за данный документ, ISO/TC 147, Качество воды,
Подкомитет SC 3, Радиологические методы.

iv © ISO 2014– Все права сохраняются

Введение
В окружающей среде присутствует радиоактивность ряда встречающихся в природе и антропогенных
источников. Таким образом, водные объекты (например, поверхностные воды, грунтовые воды,
морские воды) могут содержать радионуклиды естественного и искусственного происхождения:
— Природные радионуклиды, включая калий 40, и радионуклиды, обязанные происхождением
урановому и ториевому радиоактивным семействам, в частности, радий 226, радий 228, уран 234,
уран 238, свинец 210, можно обнаружить в воде по естественным причинам (например, в
результате десорбции из почвы и вымывания дождевой водой) или в результате технологических
процессов, включая встречающиеся в природе радиоактивные материалы (например, разработка
и переработка минеральных песков или производство и применение фосфатных удобрений);
— Искусственные радионуклиды, например, трансурановые элементы (амереций, плутоний,
нептуний, кюрий), тритий, углерод 14, стронций 90 и некоторые гамма-излучающие радионуклиды,
также можно обнаружить в природных водах в результате разрешенных плановых выбросов в
окружающую среду в малых количествах вместе со сточными водами производств ядерного
топливного цикла. Они также выделяются в окружающую среду после использования в
негерметичных источниках для применения в медицине и промышленности. Их также
обнаруживают в воде в результате заражения радиоактивными осадками при взрыве в атмосфере
ядерных установок и аварий, например, в Чернобыле и Фукусиме.
Питьевая вода, таким образом, может содержать радионуклиды при удельной активности, которая
может представлять риск для здоровья людей. Чтобы оценить качество питьевой воды (включая
минеральные и родниковые воды) в отношении содержания в ней радионуклидов и представить
руководство по уменьшению риска для здоровья посредством принятия мер по снижению удельной
активности радионуклидов, водные ресурсы (грунтовые воды, речная, озерная, морская вода и т.д.) и
питьевую воду подвергают мониторингу на радиоактивность в соответствии с рекомендациями
Всемирной организации по здравоохранению [ВОЗ].
Международный стандарт на метод определения удельной активности изотопа урана в пробах воды
утвержден для испытательной лаборатории, выполняющей такие измерения, иногда требуют
национальные органы власти, так как лаборатории могли бы получить специальную аккредитацию для
измерений радионуклидов в пробах питьевой воды.
Удельная активность урана может изменяться в зависимости от геологических и климатических
характеристик местности (Приложение D).Рекомендованный ВОЗ указательный уровень урана-238 и
-1
урана-234 в питьевой воде составляет 10 и 1 Бк · l , соответственно. Временное нормативное
-1
значение для концентрации урана в питьевой воде составляет 30 мкг · l на основе его химической
токсичности, которая превосходит его радиологическую токсичность.
ПРИМЕЧАНИЕ Указательный уровень представляет собой удельную активность (округленную до порядка
-1
величины) при потреблении 2 л · д (литров в день) питьевой воды в течение 1 года, что дает эффективную дозу
-1
0,1 мЗв·год для населения;, эффективную дозу, представляющую очень низкий уровень риска, который не
приведет к обнаружимому неблагоприятному воздействию на здоровье.
Данный международный стандарт является одним из серии международных стандартов на методы
испытания, касающихся измерения удельной активности радионуклидов в пробе воды.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ СТАНДАРТ ISO 13166:2014(R)

Качество воды. Изотопы урана. Метод определения с
использованием альфа-спектрометрии
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ — Пользователи данного международного стандарта должны быть знакомы
с обычной лабораторной практикой. Настоящий стандарт не преследует цели рассмотреть все
вопросы, связанные с безопасностью, если они возникают при его использовании.
Пользователь сам несет ответственность за разработку соответствующих правил техники
безопасности и охраны здоровья, а также за обеспечение соответствия условиям
национальных регламентов.
ВНИМАНИЕ! – Самое главное, чтобы анализ в соответствии с настоящим международным
стандартом выполнялся обученным персоналом.
1 Область применения
Данный международный стандарт устанавливает условия определения удельной активности изотопов
урана в пробах природных вод (включая морскую воду) методом альфа-спектрометрии и U в
качестве индикатора. Требуется химическое разделение для выделения и очистки урана из пробы.
Изотопы плутония, если присутствуют в обнаруживаемой концентрации в пробе, могут помешать
определению.
Предел обнаружения для измерения пробы объемом примерно 500 мл составляет приблизительно
−1
5 мБк · l с временем подсчета порядка 200 000 с.
2 Нормативные ссылки
Нижеследующие нормативные документы являются обязательными для применения настоящего
документа. В отношении датированных ссылок действительными являются только указанные издания.
В отношении недатированных ссылок применимо последнее издание ссылаемого документа, включая
любые изменения к нему.
ISO 3696, Вода для лабораторного анализа. Технические условия и методы испытаний
ISO 5667-1, Качество воды. Отбор проб. Часть 1: Руководство по составлению программ и
методик отбора проб
ISO 5667-3, Качество воды. Отбор проб. Часть 3: Консервация и обработка проб воды
ISO 11929, Определение предельных характеристик (порога принятия решения, предела
обнаружения и пределов доверительного интервала) для измерений ионизирующего излучения.
Основы и применение
ISO/IEC 17025, Общие требования к компетентности испытательных и калибровочных
лабораторий
ISO 80000-10, Величины и единицы. Часть 10. Атомная и ядерная физика
3 Термины, определения и обозначения
В данном документе используются термины, определения и обозначения, приведенные в ISO 80000-10
и ISO 11929, а также следующие.
Таблица 1 — Обозначения и определения
Обозначение Определение
A активность добавленного индикатора U, в беккерелях, на момент измерения
238 235 234
c
A удельная концентрация U или U или U, в беккерелях на литр
*
порог принятия решения, в беккерелях на литр
c
A
#
предел обнаружения, в беккерелях на литр
c
A

верхняя и нижняя граница доверительного интервала, в беккерелях на литр
cc,
AA
R общий результат измерений
скорость счета фона в секунду для урановых аналитов и индикатора в соответствующих
r , r
0 0T
исследуемых областях (ROI) спектра холостой пробы
R химический выход
c
общая скорость счета в секунду для урановых аналитов и индикатора в соответствующих
r , r
g gT
исследуемых областях (ROI) спектра измеряемой пробы
t время счета фона, в секундах
t время счета пробы, в секундах
g
U расширенная неопределенность, рассчитанная по U = ku(c ) при k = 1, 2 …, в беккерелях на литр
A
u(cA) стандартная неопределенность, связанная с результатом измерения; в беккерелях на литр
V объем испытуемой пробы, в литрах
ε эффективность счета
4 Сущность метода
Испытуемую пробу смешивают с аликвотным количеством индикатора U, после доведения пробы до
равновесного состояния перед анализом. После цикла оценки валентности для согласования
состояний окисления, химически выделяют уран посредством концентрирования (например,
осаждения) с последующим выделением конкретных изотопов (например, используя метод
ионообменной хроматографии).
226 228
Ra и Th могут присутствовать в воде и мешать счету изотопов урана, если не провести
Торий-230,
химическое разделение для удаления этих радионуклидов из пробы для анализа.
Тонкий источник (альфа-частиц) для измерения готовят посредством электролитического осаждения
или совместным осаждением и измеряют методом альфа-спектрометрии, используя приборы с
сетчатой камерой или полупроводникового типа. Принцип измерения основан на взаимодействии
альфа-частиц со средой обнаружения. При таком взаимодействии создается заряд, который
усиливается, и выходной сигнал в форме импульса напряжения, пропорционального энерговкладу
входящей альфа-частицы.
Электрический импульс от детектора анализируют с помощью электронных систем. Программа
анализа данных дает спектр, в котором показано число зарегистрированных в каждом диапазоне
энергии импульсов (счет).
2 © ISO 2014 – Все права сохраняются

Анализ скорости счета в окнах энергии альфа-частиц для изотопов урана позволяет определить
удельную активность испытуемой пробы для урана-238, урана-235 и урана-234, после введения
поправки на скорость счета в холостом опыте, объем испытуемой пробы и общий результат измерения
(химический выход и эффективность обнаружения).
Химический выход и эффективность обнаружения необязательно определять по отдельности, можно
определить их вместе измерением общего результата измерения по чистой скорости счета для U,
добавленного в качестве индикатора химического выхода.
Чтобы количественно определить все потенциальные помехи от реактивов, готовят холостую пробу,
также как испытуемую пробу. Эту холостую пробу готовят на базе эталонной воды.
Для контроля качества, чтобы количественно определить потенциальные примеси в растворе
индикатора, необходимо приготовить еще одну холостую пробу с добавлением индикатора.
Характеристики радиоактивности основных изотопов урана приведены в Таблице 2 (Ссылки [7][8]).
Таблица 2
Изотоп Период полураспада Энергия основного излучения Интенсивность
урана лет кэВ %
5 263,48 30,6
232 70,6 (± 1,1)
5 320,24 69,1
4 783,5 13,2
233 159,1 (± 0,2) × 10
4 824,2 84,3
4 722,4 28,42
234 2,455 (± 0,006) × 10
4 774,6 71,37
4 366,1 18,8
235 704 (± 1) × 10 4 397,8 57,19
4 414,9 3.01
4 445 26,1
236 23,43 (± 0,06) × 10
4 494 73,8
4 151 22,33
238 4,468(± 0.005) × 10
4 198 77,54
При спектральном разрешении (FWHM полная ширина, на середине максимальной высоты) порядка
233 234 235
20 кэВ в лучшем случае, альфа-спектрометрия с трудом различает U и U, и не различает U и
236 233 236
U, ввиду схожести их соответствующих энергий излучения; в то же время, U и U обычно не
встречаются в пробах из окружающей среды.
5 Химические реактивы и оборудование
5.1 Общие положения
Химические реактивы и оборудование, использующиеся для химической обработки и подготовки
источника, описаны в Приложениях A - C, дающих различные варианты. Там где существуют варианты,
необходимо использовать, по крайней мере, один из представленных вариантов.
Используют реактивы только признанной аналитической чистоты.
5.2 Химические реактивы
5.2.1 Вода для лабораторного анализа, используемая в качестве холостой пробы, максимально
свободная от химических или радиоактивных примесей (например, изотопов урана), соответствующая
классу 3 по ISO 3696.
Свежая дождевая вода является примером воды с очень низкой удельной активностью урана.
Удельную активность урана в такой воде можно оценить одновременно как помехи от реактивов или, с
помощью другого типа прецизионного измерения, например, масс-спектрометрию с термоионизацией
или ионизацией в индуктивно связанной плазме.
5.2.2 Раствор индикатора урана-232, используется для определения общего выхода. Его также
можно использовать для расчета химического выхода. Этот раствор готовят разбавлением
подходящего стандарта, что обеспечивает прослеживаемость до национальных или международных
стандартов. Раствор индикатора должен быть гомогенным и стабильным.
Следует рассчитать удельную активность раствора индикатора и добавлять небольшие количества
этого раствора, чтобы оставаться в диапазоне активности, присущей испытуемой пробе. Например,
−1 −1
удельная активность раствора индикатора может быть от 0,05 Бк · г до 1 Бк · г .
Рекомендуется проверять активность и чистоту разбавленного раствора индикатора до использования
и через равномерные интервалы после приготовления. Это можно осуществить, например,
посредством жидкостного сцинтилляционного счетчика, но при этом необходимо учесть прирост
продуктов распада радионуклидов. Выполнение холостого опыта с индикатором изотопов является
потенциальным путем идентификации любого присутствия аналитов изотопов урана в индикаторе.
Торий-228 может присутствовать в растворе индикатора U и обладает энергией, очень близкой к
материнскому изотопу U. Поэтому требуется разделить Th и U (Ссылки [11],[12]) для минимизации
228 232
влияния Th, так чтобы результат счета U не оказался завышенным (см. Раздел 4).
5.3 Оборудование
Обычное лабораторное оборудование и, в частности, следующее:
5.3.1 Альфа-спектрометр, с сетчатой ионизационной камерой (с высоким уровнем детектирования,
но более низким разрешением) или полупроводникового типа (с более низким уровнем детектирования,
но более высоким разрешением). Рекомендуется работа при постоянной температуре. Необходимо
следовать инструкциям изготовителя.
Для прибора полупроводникового типа измерения методом альфа-спектрометрии зависят от
взаимодействия альфа-частиц с кремнием с имплантированными ионами. Такое взаимодействие
постоянно изменяет проводимость кремния, пропорциональную энергии входящей альфа-частицы.
Чтобы получить спектры с хорошим разрешением, необходимо поддерживать детекторную систему
при давлении <1 Пa. Далее разрешение можно улучшить, увеличивая расстояние между источником и
детектором.
5.3.2 Пипетка, пригодная для точного переноса (например, 100 мкл) раствора индикатора урана-232
при общей точности в пределах ±1 %.
5.3.3 Весы, например, дающие точность взвешивания ±0,1 мг.
6 Отбор проб и пробы
6.1 Отбор проб
Условия пробоотбора должны соответствовать требованиям ISO 5667-1.
4 © ISO 2014 – Все права сохраняются

Фильтруют пробу, чтобы удалить твердые частицы, затем подкисляют до < pH 2 азотной кислотой или
соляной кислотой, максимально быстро после отбора пробы перед анализом, в соответствии с
ISO 5667-3. Подкисление перед фильтрованием может привести к вымыванию урана из твердых
компонентов пробы.
Важно, чтобы лаборатория получила репрезентативную пробу, не претерпевшую изменения в
процессе транспортирования и хранения, и в неповрежденном контейнере.
6.2 Хранение проб
Если требуется, пробу необходимо хранить в соответствии с требованиями ISO 5667-3.
7 Разделение и измерение
7.1 Химические этапы
Предложенные стратегии разделения и подготовки источника описаны в приложениях A, B и C
соответственно.
7.2 Измерение
7.2.1 Контроль качества
Необходимо измерить источники для контроля качества оборудования, чтобы подтвердить, что
измерительное оборудование работает в согласованных пределах.
239/240
Тонкий источник Pu (также можно пользоваться другими излучателями альфа-частиц, такими как
230 239 244 241
Th, Pu, Cm, и Am) можно применить для проверки калибровки энергии и разрешения (альфа-
излучатели находятся в диапазоне от 5,10 MэВ до 5,20 MэВ), и значительной задержки на протяжении
срока службы источника не наблюдается.
7.2.2 Химический выход
Химический выход можно рассматривать как параметр контроля качества. Обычно химический выход
получается порядка 90 %. При очень низких химических выходах лаборатория может принять решение
о повторном выполнении анализа пробы.
Химический выход R процесса можно рассчитать по формуле (1):
c
R
R = (1)
c
ε
Общий выход R представляет собой произведение химического выхода на эффективность счета ε.
Общий выход, R, вычисляют по спектру пробы, используя формулу (2):
rr−
( )
gT 0T
R= (2)
A
7.2.3 Фон
Фоновая величина каждого детектора определяется с пустой подставкой для источника, а
продолжительность определения должна быть не меньше продолжительности измерения пробы.
Можно показать, что оптимальное время измерения фонового источника близко к времени измерения
фона источников с очень низкой активностью.
Результат анализа холостой пробы (т.e. анализ, выполненный с лабораторной водой, не содержащей
определяемых изотопов урана и без добавления индикатора изотопов) должен быть сопоставим с
суммой фоновых значений, полученных от того же самого детектора.
Это значение может быть сравнимым с фоновым значением, измеренным с пустой подставкой для
источника в диапазонах энергии урановых изотопов и индикатора, если реактив и лабораторное
оборудование не загрязнены.
r является холостым значением или может быть фоновым значением подобного детектора.
8 Обработка результатов
8.1 Использование спектра
Удельную активность различных изотопов урана рассчитывают путем интегрирования числа
импульсов в соответствующей области интереса (ROI) каждого аналита урановых изотопов и в
диапазоне ROI, соответствующем пику индикатора.
Результаты интегрирования деля на продолжительность счета и получают брутто-скорости счета.
Брутто-скорости счета корректируют на фон или, при нео
...