ISO 13162:2021
(Main)Water quality — Carbon 14 — Test method using liquid scintillation counting
Water quality — Carbon 14 — Test method using liquid scintillation counting
This document specifies a method for the measurement of 14C activity concentration in all types of water samples by liquid scintillation counting (LSC) either directly on the test sample or following a chemical separation. The method is applicable to test samples of supply/drinking water, rainwater, surface and ground water, marine water, as well as cooling water, industrial water, domestic, and industrial wastewater. The detection limit depends on the sample volume, the instrument used, the sample counting time, the background count rate, the detection efficiency and the chemical recovery. The method described in this document, using currently available liquid scintillation counters and suitable technical conditions, has a detection limit as low as 1 Bq∙l−1, which is lower than the WHO criteria for safe consumption of drinking water (100 Bq·l-1). 14C activity concentrations can be measured up to 106 Bq∙l-1 without any sample dilution. It is the user’s responsibility to ensure the validity of this test method for the water samples tested.
Qualité de l’eau — Carbone 14 — Méthode d’essai par comptage des scintillations en milieu liquide
Le présent document spécifie une méthode de mesurage de l’activité volumique de 14C dans tous types d’échantillons d’eau par comptage des scintillations en milieu liquide (CSL), soit directement sur la prise d’essai, soit après séparation chimique. Cette méthode s’applique aux prises d’essai d’eau de distribution/potable, d’eau de pluie, d’eau de surface et souterraine, d’eau de mer, ainsi que d’eau de refroidissement, d’eau industrielle, d’eaux usées domestiques et industrielles. La limite de détection dépend du volume d’échantillon, de l’instrument utilisé, de la durée de comptage des échantillons, du taux de comptage du bruit de fond, du rendement de détection et de la récupération chimique. La méthode décrite dans le présent document, appliquée avec des compteurs à scintillations en milieu liquide actuellement sur le marché et dans des conditions techniques appropriées, présente une limite de détection de l’ordre de 1 Bq∙l−1, ce qui est inférieur aux critères de l’OMS pour une consommation sans risque d’eau potable (100 Bq∙l-1). L’activité volumique de 14C peut être mesurée jusqu’à 106 Bq∙l-1 sans aucune dilution d’échantillon. Il incombe à l’utilisateur de s’assurer que la méthode d’essai relative aux échantillons d’eau soumis à essai est valide.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 13162
Second edition
2021-06
Water quality — Carbon 14 — Test
method using liquid scintillation
counting
Qualité de l’eau — Carbone 14 — Méthode d’essai par comptage des
scintillations en milieu liquide
Reference number
©
ISO 2021
© ISO 2021
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Published in Switzerland
ii © ISO 2021 – All rights reserved
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms, definitions, symbols and abbreviations . 2
4 Principle . 3
5 Sampling and storage . 4
5.1 Sampling . 4
5.2 Sample storage . 4
6 Reagents and equipment . 4
6.1 Reagents. 4
6.1.1 Reference water for the blank . 4
6.1.2 Calibration source solution . 4
6.1.3 Scintillation solution. 5
6.1.4 Quenching agent. 5
6.2 Equipment . 5
7 Procedure. 5
7.1 Sample preparation . 5
7.2 Preparation of the counting vial . 5
7.3 Counting procedure . 6
7.4 Calibration and verification . 6
7.5 Measurement conditions . . 7
8 Expression of results . 7
8.1 General . 7
8.2 Calculation of activity concentration without sample preparation . 7
8.3 Calculation of activity concentration with sample preparation . 8
8.4 Decision threshold . 8
8.5 Detection limit . 9
8.6 Limits of the coverage intervals . 9
8.6.1 Limits of the probabilistically symmetric coverage interval. 9
8.6.2 Limits of the shortest coverage interval . 9
8.7 Calculations using the activity per mass .10
9 Test report .10
Annex A (informative) Extraction of total carbon by precipitation of calcium carbonate .12
Annex B (informative) Extraction of total carbon: absorption counting .15
Annex C (informative) Internal standard method .18
Annex D (informative) Numerical applications .20
Bibliography .22
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/ directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/ patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see www .iso .org/
iso/ foreword .html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 147, Water quality, Subcommittee SC 3,
Radioactivity measurements, in collaboration with the European Committee for Standardization (CEN)
Technical Committee CEN/TC 230, Water analysis, in accordance with the Agreement on technical
cooperation between ISO and CEN (Vienna Agreement).
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 13162:2011), which has been technically
revised. The main changes compared to the previous edition are as follows:
— Introduction developed;
— Scope updated;
— References updated;
— Sample preparation revised.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/ members .html.
iv © ISO 2021 – All rights reserved
Introduction
Radioactivity from several naturally-occurring and anthropogenic sources is present throughout
the environment. Thus, water bodies (e.g. surface waters, ground waters, sea waters) can contain
radionuclides of natural, human-made, or both origins:
40 3 14
— natural radionuclides, including K, H, C, and those originating from the thorium and uranium
226 228 234 238 210 210
decay series, in particular Ra, Ra, U, U, Po and Pb can be found in water for
natural reasons (e.g. desorption from the soil and washoff by rain water) or can be released from
technological processes involving naturally occurring radioactive materials (e.g. the mining and
processing of mineral sands or phosphate fertilizers production and use);
— human-made radionuclides such as transuranium elements (americium, plutonium, neptunium,
3 14 90
curium), H, C, Sr, and gamma emitting radionuclides can also be found in natural waters.
Small quantities of these radionuclides are discharged from nuclear fuel cycle facilities into the
environment as a result of authorized routine releases. Some of these radionuclides used for
medical and industrial applications are also released into the environment after use. Anthropogenic
radionuclides are also found in waters as a result of past fallout contaminations resulting from
the explosion in the atmosphere of nuclear devices and accidents such as those that occurred in
Chernobyl and Fukushima.
Radionuclide activity concentration in water bodies can vary according to local geological
characteristics and climatic conditions and can be locally and temporally enhanced by releases from
[1]
nuclear installation during planned, existing, and emergency exposure situations. Drinking-water
may thus contain radionuclides at activity concentrations which could present a risk to human health.
The radionuclides present in liquid effluents are usually controlled before being discharged into
[2]
the environment and water bodies. Drinking waters are monitored for their radioactivity as
[3]
recommended by the World Health Organization (WHO) so that proper actions can be taken to ensure
that there is no adverse health effect to the public. Following these international recommendations,
national regulations usually specify radionuclide authorized concentration limits for liquid effluent
discharged to the environment and radionuclide guidance levels for waterbodies and drinking waters
for planned, existing, and emergency exposure situations. Compliance with these limits can be assessed
using measurement results with their associated uncertainties as specified by ISO/IEC Guide 98-3 and
[4]
ISO 5667-20 .
Depending on the exposure situation, there are different limits and guidance levels that would result
in an action to reduce health risk. As an example, during a planned or existing situation, the WHO
-1 14
guidelines for guidance level in drinking water is 100 Bq∙l for C activity concentration.
NOTE 1 The guidance level is the activity concentration with an intake of 2 l/d of drinking water for one year
that results in an effective dose of 0,1 mSv/a for members of the public. This is an effective dose that represents a
[3]
very low level of risk and which is not expected to give rise to any detectable adverse health effects .
[5]
In the event of a nuclear emergency, the WHO Codex Guideline Levels mentioned that the activity
-1 14
concentration might not be greater than 10 000 Bq∙l for C in foods other than for infant foods.
NOTE 2 The Codex guidelines levels (GLs) apply to radionuclides contained in foods destined for human
consumption and traded internationally, which have been contaminated following a nuclear or radiological
emergency. These GLs apply to food after reconstitution or as prepared for consumption, i.e., not to dried or
concentrated foods, and are based on an intervention exemption level of 1 mSv in a year for members of the
[5]
public (infant and adult) .
Thus, the test method can be adapted so that the characteristic limits, decision threshold, detection
limit and uncertainties ensure that the radionuclide activity concentrations test results can be verified
to be below the guidance levels required by a national authority for either planned/existing situations
[6][7]
or for an emergency situation .
Usually, the test methods can be adjusted to measure the activity concentration of the radionuclide(s)
in either wastewaters before storage or in liquid effluents before being discharged to the environment.
The test results will enable the plant/installation operator to verify that, before their discharge,
wastewaters/liquid effluent radioactive activity concentrations do not exceed authorized limits.
The test method(s) described in this document may be used during planned, existing and emergency
exposure situations as well as for wastewaters and liquid effluents with specific modifications that
could increase the overall uncertainty, detection limit, and threshold.
The test method(s) may be used for water samples after proper sampling, sample handling, and test
sample preparation (see the relevant part of the ISO 5667 series).
This document has been developed to support the need of test laboratories carrying out these
measurements, that are sometimes required by national authorities, as they may have to obtain a
specific accreditation for radionuclide measurement in drinking water samples.
This document is one of a set of International Standards on test methods dealing with the measurement
of the activity concentration of radionuclides in water samples.
vi © ISO 2021 – All rights reserved
INTERNATIONAL STANDARD ISO 13162:2021(E)
Water quality — Carbon 14 — Test method using liquid
scintillation counting
WARNING — Persons using this document should be familiar with normal laboratory practice.
This document does not purport to address all of the safety problems, if any, associated with its
use. It is the responsibility of the user to establish appropriate safety and health practices and to
determine the applicability of any other restrictions.
IMPORTANT — It is absolutely essential that tests conducted according to this document be
carried out by suitably trained staff.
1 Scope
This document specifies a method for the measurement of C activity concentration in all types of
water samples by liquid scintillation counting (LSC) either directly on the test sample or following a
chemical separation.
The method is applicable to test samples of supply/drinking water, rainwater, surface and ground water,
marine water, as well as cooling water, industrial water, domestic, and industrial wastewater.
The detection limit depends on the sample volume, the instrument used, the sample counting time, the
background count rate, the detection efficiency and the chemical recovery. The method described in
this document, using currently available liquid scintillation counters and suitable technical conditions,
−1
has a detection limit as low as 1 Bq∙l , which is lower than the WHO criteria for safe consumption of
-1 14 6 -1
drinking water (100 Bq·l ). C activity concentrations can be measured up to 10 Bq∙l without any
sample dilution.
It is the user’s responsibility to ensure the validity of this test method for the water samples tested.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 5667-1, Water quality — Sampling — Part 1: Guidance on the design of sampling programmes and
sampling techniques
ISO 5667-3, Water quality — Sampling — Part 3: Preservation and handling of water samples
ISO 5667-10, Water quality — Sampling — Part 10: Guidance on sampling of waste water
ISO 11929-1, Determination of the characteristic limits (decision threshold, detection limit and limits of
the coverage interval) for measurements of ionizing radiation — Fundamentals and application — Part 1:
Elementary applications
ISO 19361, Measurement of radioactivity — Determination of beta emitters activities — Test method using
liquid scintillation counting
ISO 80000-10, Quantities and units — Part 10: Atomic and nuclear physics
ISO/IEC 17025, General requirements for the competence of testing and calibration laboratories
ISO/IEC Guide 98-3:2008, Uncertainty of measurement — Part 3: Guide to the expression of uncertainty
in measurement (GUM: 1995) — Part 3: Guide to the expression of uncertainty in measurement (GUM: 1995)
ISO/IEC Guide 99:2007, International vocabulary of metrology — Basic and general concepts and
associated terms (VIM)
3 Terms, definitions, symbols and abbreviations
For the purposes of this document, the definitions, symbols and abbreviations given
in ISO/IEC Guide 99:2007, ISO/IEC Guide 98-3:2008, ISO 80000-10, and the following apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at http:// www .electropedia .org/
β Maximum energy for the beta emission keV
max
V
Volume of laboratory sample l
m
Mass of laboratory sample kg
-1
ρ
Density of the sample kg∙l
-1
c Activity concentration Bq∙l
A
-1
a
Activity per unit of mass Bq∙kg
A Activity of the calibration source Bq
A Activity of the internal standard solution Bq
s
n Number of counting -
N Number of the counted pulses for the background -
o
t Background counting time, in second s
N Number of the counted pulses for the sample -
g
t Sample counting time s
g
t Calibration counting time s
s
-1
r Background count rate s
-1
r Test sample count rate s
g
-1
r Calibration count rate s
s
ε
Detection efficiency -
Q Quench parameter -
f Quench factor -
q
ε Counting efficiency at quench parameter Q -
q
R Chemical recovery -
c
m Mass of total carbon in the sample kg
TC
m Mass of carbon in the precipitate kg
PC
m Mass of carbon in the carrier kg
CC
m Mass of sample carbon in the precipitate kg
SC
-1
Standard uncertainty associated with the measurement result Bq∙l
uc()
A
u Relative standard uncertainty -
rel
-1
c Possible or assumed true quantity values of the measurand Bq∙l
A
-1
Standard uncertainty of c Bq∙l
uc()
A
A
α, β Probability of a false positive and false negative decision, respectively -
2 © ISO 2021 – All rights reserved
k Quantile of the standardized normal distribution for the probability 1- α -
1−α
k Quantile of the standardized normal distribution for the probability 1- β -
1−β
-1
*
Decision threshold Bq∙l
c
A
-1
#
Detection limit Bq∙l
c
A
-1
Lower and upper limits of the probabilistically symmetric coverage interval Bq∙l
cc,
AA
-1
<>
Lower and upper limits of the shortest coverage interval Bq∙l
cc,
AA
-
γ/2 Probability of the measurand being smaller than c or larger than c
A A
1− γ Probability for the coverage interval of the measurand -
Φ Distribution function of the standardized normal distribution -
-
Distribution function of the standardized normal distribution of c /uc
ω ()
A A
Quantiles of the standardized normal distribution for the probabilities p and q, re- -
k k
p, q
spectively
-1
Bq∙l
U Expanded uncertainty, calculated by Uk=⋅uc() with k = 1, 2,…
A
4 Principle
The method described is for measurement of C in water samples by direct liquid scintillation counting.
The general principles of this method are described in ISO 19361.
This direct determination is applicable to the analysis of water samples that can produce a homogeneous
mixture between the test portion and a suitable scintillation cocktail.
The direct LSC method does not apply to waters containing micelles or large organic molecules
(e.g. lipids, fulvic acid, humic acid, etc.) that do not form homogeneous mixtures with scintillation
cocktails. In these cases, there is a risk that the beta particles could be attenuated. This reduces the
counting efficiency of the system and hence the results can be underestimated. For these samples,
the determination of C requires additional chemical processing (such as chemical oxidation or
combustion). Examples of methods of chemical preparation are described in Annexes A and B.
The choice of the analytical procedure (either with or without chemical preparation of the water sample
[17][18]
prior to determination) depends on the aim of the measurement and the sample characteristics
[19][20]
.
A prerequisite for the direct determination of C in a water sample is the absence of, or a negligible
contribution from, other beta-emitting radionuclides, such as Sr and Ra isotopes. When the
radionuclide content of the sample is unknown, the method specified in this document only provides a
C equivalent activity for the sample.
To determine the background count rate, a blank sample is prepared in the same way as the test portion.
The blank sample is prepared using a reference water of the lowest activity available, also sometimes
called “dead water”.
To determine the detection efficiency, it is necessary to measure a water sample having a known C
activity under conditions that are identical to those used for the test sample. This water shall be a
dilution of this mixture produced with the reference water, or a water with a traceable C activity
usable without dilution.
Where chemical quenching can affect the measurement results, it is necessary to correct the counting
data using a quench curve (see 7.4).
5 Sampling and storage
5.1 Sampling
Conditions of sampling and handling shall conform to ISO 5667-1, ISO 5667-3 and ISO 5667-10. Guidance
is given for the different types of water in References [8] to [15].
2- -
The samples shall not be acidified to avoid the destruction of the carbonic equilibrium (CO , HCO ,
3 3
H CO ), as specified in ISO 5667-3. Basification of the sample is recommended, for example between
2 3
pH 8 and 9.
It is important that the laboratory receives a representative sample, unmodified during transport or
storage and in an undamaged container. It is recommended that a glass container filled to the maximum
is used to minimize C exchange with atmospheric CO .
For low level activity measurements, it is important to minimize any contact between sample and
atmosphere during the sampling.
5.2 Sample storage
If required, the sample shall be stored in accordance with ISO 5667-3 for carbon dioxide. If the storage
duration exceeds that specified in ISO 5667-3, it is advisable to store the samples in glass containers.
6 Reagents and equipment
During the analysis, unless otherwise stated, use only reagents of recognized analytical grade.
6.1 Reagents
6.1.1 Reference water for the blank
The reference water for the blank should be as free as possible of chemical or radioactive impurities,
although it may have a low C activity concentration, at the time the samples are measured.
For example, obtain water with a C activity concentration as low as possible, e.g. (deep) subterranean
water. Distil the water. Keep the distillate in a well-sealed borosilicate glass bottle in the dark at a
temperature as constant as possible. This reference water shall be kept physically remote from any
14 14
C-containing material (see 6.1.2). Determine (7.4) the C activity concentration of this water, in
becquerel per litre, and note the date of this determination.
It is advisable to keep an adequate quantity of reference water in stock and to draw off small working
volumes from it for immediate use, as required. Contamination with C (e.g. from CO in the air) or
other radioactive species should be avoided.
−1
For measurement of activity concentrations close to 1 Bq∙l , water with a very low activity concentration
is necessary as reference water.
6.1.2 Calibration source solution
In order to avoid cross-contamination, prepare the calibration source solution in a suitable location
which is well removed from the area where the C analyses are to be carried out. Transfer a known
amount of C aqueous standard solution into a volumetric flask (e.g. of capacity 100 ml). Make up to
the mark with blank reference water and mix well. The calibration source solution shall have sufficient
C activity such that, when used to prepare counting sources, a suitable count rate to reach the
required measurement uncertainty is obtained. Calculate the C activity concentration of the resulting
calibration source solution, in becquerel per litre. Note the date at which the standard solution was
made up, to monitor the ageing of the solution.
4 © ISO 2021 – All rights reserved
It is recommended to select the standard source container size so as to minimize the volume of air
above the solution and therefore minimize the exchange of C with the atmosphere, when opening the
container.
6.1.3 Scintillation solution
Chose the scintillation cocktail according to the characteristics of the test sample to be analysed
[21][22]
(e.g. precipitate or alkaline) and according to the properties of the detection equipment .
It is recommended to use a hydrophilic scintillation cocktail for the direct measurement of
environmental water or waste water.
The characteristics of the scintillation cocktail shall ensure the mixture is homogeneous and stable at
the given mixing ratio and at the temperature of the counting system.
For the direct measurement of raw waters containing particles in suspension, it is recommended to use
a scintillation cocktail leading to a gel type mixture.
It is recommended to:
— store the scintillation cocktail in the dark and, particularly just before counting;
— avoid exposure to direct sunlight or fluorescent light in order to prevent interfering luminescence;
and
— comply with storage conditions specified by the scintillation cocktail supplier.
The mixtures of scintillation cocktail and test sample taken for testing should be disposed of as chemical
waste, and, depending on the levels of radioactivity, may require disposal as radioactive waste.
6.1.4 Quenching agent
Examples of chemical quenching agents (non-acid): organochloride compounds, nitromethane.
NOTE Some quenching agents are dangerous or toxic.
6.2 Equipment
Use the equipment specified in ISO 19361.
7 Procedure
7.1 Sample preparation
For the direct determination of C in a raw sample, measurement of the test sample is generally
performed without removal of any suspended matter if the sample has low levels of such material. If the
activity of a filtered or centrifuged sample is to be measured, the removal of suspended matter shall be
performed as soon as possible after sampling.
For the measurement of high alkaline samples (pH above 9) with a low-level activity of C, extract the
carbon from the sample (for example, see Annex A).
7.2 Preparation of the counting vial
Known quantities of test sample and scintillation cocktail are transferred into a counting vial.
After closing the vial, shake thoroughly to homogenize the mixture.
The sample identification shall be written on the top of the vial lid. The sample may require storage
before counting to allow photoluminescence or static electricity effects to decay. The storage
time depends upon the scintillation mixture, the mixture stability and the nature of the sample.
It is recommended that the measurement be performed as soon as any photoluminescence or static
electricity effects have become negligible (e.g. 12 h).
In order to reduce photoluminescence effects, it is recommended that the above-mentioned operations
take place in dimmed light (preferably light from an incandescent source or red light). In addition,
exposure of the vial to direct sunlight or fluorescent light should be avoided.
7.3 Counting procedure
The test sample and background measurement conditions (measurement time, number of cycles or
repetitions) are set according to the uncertainty and detection limit to be achieved.
7.4 Calibration and verification
Statistical control of the detection system shall be monitored by measurement of reference vials (e.g. a
3 14
set of flame-sealed vials for background count rate, H efficiency and C efficiency monitoring). These
are usually provided by the equipment supplier. Control charts can be created in accordance with
[16]
ISO 7870-2 .
The measurement of the blank reference water is performed before each test or each series of sample
tests under conditions representative of each type of m
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 13162
Deuxième édition
2021-06
Qualité de l’eau — Carbone 14 —
Méthode d’essai par comptage des
scintillations en milieu liquide
Water quality — Carbon 14 — Test method using liquid scintillation
counting
Numéro de référence
©
ISO 2021
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© ISO 2021
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être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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E-mail: copyright@iso.org
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii © ISO 2021 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes, définitions, symboles et abréviations . 2
4 Principe . 3
5 Échantillonnage et entreposage . 4
5.1 Échantillonnage . 4
5.2 Conservation des échantillons . . 4
6 Réactifs et équipement . 4
6.1 Réactifs . 4
6.1.1 Eau de référence pour l’essai à blanc . 4
6.1.2 Solution de source d’étalonnage . 5
6.1.3 Solution scintillante. 5
6.1.4 Agent d’affaiblissement lumineux . 5
6.2 Équipement . 5
7 Mode opératoire. 6
7.1 Préparation des échantillons . 6
7.2 Préparation du flacon de comptage . 6
7.3 Mode opératoire de comptage . 6
7.4 Étalonnage et vérification. 6
7.5 Conditions de mesurage . 7
8 Expression des résultats. 8
8.1 Généralités . 8
8.2 Calcul de l’activité volumique sans préparation de l’échantillon . 8
8.3 Calcul de l’activité volumique avec préparation de l’échantillon . 8
8.4 Seuil de décision . 9
8.5 Limite de détection . 9
8.6 Limites des intervalles élargis .10
8.6.1 Limites de l’intervalle élargi probabilistiquement symétrique .10
8.6.2 Limites de l’intervalle élargi le plus court .10
8.7 Calculs utilisant l’activité par unité de masse .11
9 Rapport d’essai .11
Annexe A (informative) Extraction du carbone total par précipitation de carbonate de calcium .13
Annexe B (informative) Extraction du carbone total: comptage par absorption .17
Annexe C (informative) Méthode de l’étalon interne .20
Annexe D (informative) Applications numériques .22
Bibliographie .24
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 (IEC) 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/IEC, 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/IEC, Partie 2 (voir www
.iso .org/ directives).
L’attention est attirée 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 nature volontaire des normes, 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’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir www .iso .org/ avant -propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 147, Qualité de l’eau, sous-comité
SC 3, Mesurages de la radioactivité, en collaboration avec le comité technique CEN/TC 230, Analyse de
l'eau, du Comité européen de normalisation (CEN) conformément à l’Accord de coopération technique
entre l’ISO et le CEN (Accord de Vienne).
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 13162:2011), qui a fait l’objet d’une
révision technique. Les principales modifications par rapport à l’édition précédente sont les suivantes:
— développement de l’introduction;
— mise à jour du domaine d’application;
— mise à jour des références;
— révision de la préparation des échantillons.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www .iso .org/ members .html.
iv © ISO 2021 – 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,
eaux de mer) peuvent contenir des radionucléides d’origine naturelle, d’origine anthropique ou les deux:
40 3 14
— les radionucléides naturels, y compris K, H, C, et ceux provenant des chaînes de désintégration
226 228 234 238 210 210
du thorium et de l’uranium, en particulier Ra, Ra, U, U, Po et Pb, 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 et traitement de sables minéraux ou
production et utilisation d’engrais phosphatés);
— les radionucléides artificiels, tels que les éléments transuranium (américium, plutonium, neptunium,
3 14 90
curium), H, C, Sr et les radionucléides émetteurs gamma peuvent aussi se trouver dans les eaux
naturelles. De petites quantités de ces radionucléides sont déversées dans l’environnement par les
installations à cycle de combustible nucléaire en conséquence de leur rejet périodique autorisé.
Certains de ces radionucléides utilisés dans le cadre d’applications médicales et industrielles sont
également rejetés dans l’environnement suite à leur utilisation. Les radionucléides anthropiques
peuvent également se trouver dans les eaux du fait de contaminations par retombées d’éléments
radioactifs rejetés dans l’atmosphère lors de l’explosion de dispositifs nucléaires ou lors d’accidents
nucléaires, tels que ceux de Tchernobyl et de Fukushima.
L’activité volumique des radionucléides dans les masses d’eau est variable en fonction des
caractéristiques géologiques et des conditions climatiques locales, et peut être renforcée localement
et dans le temps par les rejets d’installations nucléaires dans des situations d’exposition planifiée,
[1]
d’exposition d’urgence et d’exposition existante . L’eau potable peut alors contenir des radionucléides
à des valeurs d’activité volumique représentant potentiellement un risque sanitaire pour l’Homme.
Les radionucléides présents dans les effluents liquides sont habituellement contrôlés avant d’être
[2]
déversés dans l’environnement et les masses d’eau. La radioactivité des eaux potables est surveillée
[3]
conformément aux recommandations de l’Organisation mondiale de la santé (OMS) de manière à
ce que les actions appropriées puissent être conduites pour garantir l’absence d’effets indésirables sur
la santé du public. Conformément à ces recommandations internationales, les législations nationales
spécifient généralement des limites de concentration en radionucléides autorisées pour les effluents
liquides déversés dans l’environnement ainsi que des limites indicatives concernant les teneurs en
radionucléides dans les masses d’eau et les eaux potables dans les situations d’exposition planifiées,
existantes et d’urgence. La conformité à ces limites peut être évaluée à partir des résultats de mesure et
[4]
des incertitudes qui y sont associées, comme spécifié par le Guide 98‑3 de l’ISO/IEC et l’ISO 5667‑20 .
Selon la situation d’exposition, différentes limites et différents niveaux indicatifs entraîneront une
action pour réduire le risque sanitaire. À titre d’exemple, durant une situation planifiée ou existante,
-1
les lignes directrices de l’OMS concernant la limite indicative dans l’eau potable sont de 100 Bq∙l pour
l’activité volumique de C.
NOTE 1 La limite indicative correspond à l’activité volumique pour une consommation de 2 l/j d’eau
potable pendant un an, aboutissant à une dose efficace de 0,1 mSv/a pour les personnes du public. Cette dose
efficace présente un niveau de risque très faible qui ne devrait pas entraîner d’effets indésirables pour la santé
[3]
détectables .
[5]
En situation d’urgence nucléaire, les limites indicatives Codex de l’OMS spécifient que l’activité
14 -1
volumique de C ne devrait pas être supérieure à 10 000 Bq∙l dans les aliments autres que les aliments
pour nourrissons.
NOTE 2 Les limites indicatives Codex (LI) s’appliquent aux radionucléides contenus dans les aliments destinés
à la consommation humaine et commercialisés internationalement, qui ont été contaminés suite à une urgence
radiologique ou nucléaire. Ces limites indicatives s’appliquent aux aliments après reconstitution ou tels que
préparés pour la consommation, c’est-à-dire des aliments non séchés ou concentrés, et sont fondées sur un niveau
[5]
d’exemption d’intervention de 1 mSv en un an pour le public (nourrissons et adultes) .
Ainsi, il est possible d’adapter la méthode d’essai de sorte que les limites caractéristiques, le seuil de
décision, la limite de détection et les incertitudes garantissent qu’il soit possible de vérifier que les
résultats d’essai relatifs à l’activité volumique des radionucléides sont inférieurs aux limites indicatives
requises par une autorité nationale soit pour des situations existantes/planifiées, soit pour une
[6] [7]
situation d’urgence .
En général, il est possible d’ajuster les méthodes d’essai pour mesurer l’activité volumique du ou des
radionucléides, soit dans les eaux usées avant stockage, soit dans les effluents liquides avant qu’ils
ne soient déversés dans l’environnement. Les résultats d’essai permettront à l’opérateur de l’usine/
de l’installation de vérifier que les concentrations d’activité radioactive des eaux usées/des effluents
liquides ne dépassent pas les limites autorisées, avant que ceux-ci ne soient rejetés.
La ou les méthodes d’essai décrites dans le présent document peuvent être utilisées dans des situations
d’exposition planifiées, existantes et d’urgence ainsi que pour les eaux usées et les effluents liquides,
avec des modifications spécifiques qui pourraient augmenter l’incertitude globale, la limite et le seuil de
détection.
La ou les méthodes d’essai peuvent être utilisées pour des échantillons d’eau après un échantillonnage,
une manipulation et une préparation de l’échantillon pour essai adaptés (voir la partie pertinente de la
série ISO 5667).
Le présent document a été élaboré pour répondre aux besoins des laboratoires d’essai réalisant ces
mesurages, qui sont parfois requis par les autorités nationales, car les laboratoires peuvent être dans
l’obligation d’obtenir une accréditation spécifique pour la réalisation de mesures de radionucléides
dans des échantillons d’eau potable.
Le présent document fait partie d’un ensemble de Normes internationales relatives aux méthodes
d’essai qui traitent du mesurage de l’activité volumique des radionucléides dans des échantillons d’eau.
vi © ISO 2021 – Tous droits réservés
NORME INTERNATIONALE ISO 13162:2021(F)
Qualité de l’eau — Carbone 14 — Méthode d’essai par
comptage des scintillations en milieu liquide
AVERTISSEMENT — Il convient que l’utilisateur du présent document connaisse bien les
pratiques courantes de laboratoire. Le présent document n’a pas pour but de traiter tous les
problèmes de sécurité qui sont, le cas échéant, liés à son utilisation. Il incombe à l’utilisateur
de ce document d’établir des pratiques appropriées en matière d’hygiène et de sécurité et de
déterminer l’applicabilité de toute autre restriction.
IMPORTANT — Il est absolument essentiel que les essais conduits conformément au présent
document soient exécutés par du personnel titulaire d’une qualification appropriée.
1 Domaine d’application
Le présent document spécifie une méthode de mesurage de l’activité volumique de C dans tous types
d’échantillons d’eau par comptage des scintillations en milieu liquide (CSL), soit directement sur la prise
d’essai, soit après séparation chimique.
Cette méthode s’applique aux prises d’essai d’eau de distribution/potable, d’eau de pluie, d’eau de
surface et souterraine, d’eau de mer, ainsi que d’eau de refroidissement, d’eau industrielle, d’eaux usées
domestiques et industrielles.
La limite de détection dépend du volume d’échantillon, de l’instrument utilisé, de la durée de comptage
des échantillons, du taux de comptage du bruit de fond, du rendement de détection et de la récupération
chimique. La méthode décrite dans le présent document, appliquée avec des compteurs à scintillations
en milieu liquide actuellement sur le marché et dans des conditions techniques appropriées, présente
−1
une limite de détection de l’ordre de 1 Bq∙l , ce qui est inférieur aux critères de l’OMS pour une
-1 14
consommation sans risque d’eau potable (100 Bq∙l ). L’activité volumique de C peut être mesurée
6 -1
jusqu’à 10 Bq∙l sans aucune dilution d’échantillon.
Il incombe à l’utilisateur de s’assurer que la méthode d’essai relative aux échantillons d’eau soumis à
essai est valide.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences 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 5667-1, Qualité de l'eau — Échantillonnage — Partie 1: Recommandations relatives à 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 5667-10, Qualité de l'eau — Échantillonnage — Partie 10: Lignes directrices pour l'échantillonnage des
eaux résiduaires
ISO 11929-1, Détermination des limites caractéristiques (seuil de décision, limite de détection et
extrémités de l'intervalle élargi) pour mesurages de rayonnements ionisants — Principes fondamentaux et
applications — Partie 1: Applications élémentaires
ISO 19361, Mesurage de la radioactivité — Détermination de l'activité des radionucléides émetteurs bêta —
Méthode d'essai par comptage des scintillations en milieu liquide
ISO 80000-10, Grandeurs et unités — Partie 10: Physique atomique et nucléaire
ISO/IEC 17025, Exigences générales concernant la compétence des laboratoires d'étalonnages et d'essais
Guide ISO/IEC 98-3:2008, Incertitude de mesure — Partie 3: Guide pour l’expression de l’incertitude de
me s ur e (GUM: 1995)
Guide ISO/IEC 99:2007, Vocabulaire international de métrologie — Concepts fondamentaux et généraux et
termes associés (VIM)
3 Termes, définitions, symboles et abréviations
Pour les besoins du présent document, les définitions, symboles et abréviations donnés
dans l’ISO/IEC Guide 99:2007, l’ISO/IEC Guide 98-3:2008, l’ISO 80000-10 ainsi que les suivants
s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse https:// www .electropedia .org/
β Énergie maximale pour l’émission bêta keV
max
V Volume de l’échantillon pour laboratoire l
m
Masse de l’échantillon pour laboratoire kg
-1
ρ
Masse volumique de l’échantillon kg∙l
-1
c Activité volumique Bq∙l
A
-1
a
Activité par unité de masse Bq∙kg
A Activité de la source d’étalonnage Bq
A Activité de la solution d’étalon interne Bq
s
n Nombre de comptages -
N Nombre d’impulsions comptées pour l’essai à blanc -
t Durée de comptage de l’essai à blanc s
N Nombre d’impulsions comptées pour l’échantillon -
g
t Durée de comptage de l’échantillon s
g
t
Durée de comptage pour l’étalonnage s
s
-1
r Taux de comptage de l’essai à blanc s
-1
r
Taux de comptage de la prise d’essai s
g
-1
r Taux de comptage pour l’étalonnage s
s
ε
Rendement de détection -
Q Paramètre d’affaiblissement lumineux -
f Facteur d’affaiblissement lumineux -
q
ε Rendement de détection au paramètre d’affaiblissement lumineux Q -
q
R
Récupération chimique -
c
m Masse de carbone total dans l’échantillon kg
TC
m
Masse de carbone dans le précipité kg
PC
m Masse de carbone dans l’élément entraîneur kg
CC
m
Masse de carbone échantillon dans le précipité kg
SC
2 © ISO 2021 – Tous droits réservés
-1
Incertitude-type associée au résultat de mesure Bq∙l
uc
()
A
u Incertitude-type relative -
rel
-1
c Valeurs vraies possibles ou supposées du mesurande Bq∙l
A
-1
Incertitude-type de c Bq∙l
uc
()
A
A
Probabilité de prise d’une décision respectivement positive fausse et négative -
α, β
fausse
k Quantile de la distribution normale réduite pour la probabilité 1- α -
1−α
k Quantile de la distribution normale réduite pour la probabilité 1- β -
1−β
-1
*
Seuil de décision Bq∙l
c
A
-1
#
Limite de détection Bq∙l
c
A
-1
Limites inférieure et supérieure de l’intervalle élargi probabilistiquement symétrique Bq∙l
cc,
AA
-1
< >
Limites inférieure et supérieure de l’intervalle élargi le plus court Bq∙l
cc,
AA
-
γ/2 Probabilité pour que le paramètre à déterminer soit inférieur à c ou supérieur à c
A A
1− γ Probabilité pour l’intervalle élargi du paramètre à déterminer -
Φ
Fonction de répartition de la distribution normale réduite -
-
ω Fonction de répartition de la distribution normale réduite de c /uc()
A A
k k Quantiles de la distribution normale réduite pour les probabilités p et q, respectivement -
p, q
-1
Bq∙l
U Incertitude élargie, calculée par Uk=⋅uc avec k = 1, 2,…
()
A
4 Principe
La méthode décrite vise à mesurer C dans des échantillons d’eau par comptage direct des scintillations
en milieu liquide. Les principes généraux de cette méthode sont décrits dans l’ISO 19361.
Cette détermination directe s’applique à l’analyse d’échantillons d’eau pouvant produire un mélange
homogène composé de la prise d’essai et d’un cocktail scintillant approprié.
La méthode de comptage direct des scintillations en milieu liquide ne s’applique pas aux eaux contenant
des micelles ou de grosses molécules organiques (par exemple, lipides, acide fulvique, acide humique,
etc.) qui ne forment pas de mélanges homogènes avec les cocktails scintillants. Dans ces cas-là, il
existe un risque que les particules bêta soient atténuées. Cela affaiblit le rendement de détection du
système et, par conséquent, les résultats peuvent s’en trouver sous-évalués. Pour ces échantillons, la
détermination du C nécessite un traitement chimique supplémentaire (tel qu’une oxydation chimique
ou une combustion). Des exemples de méthodes avec préparation chimique sont décrits dans les
Annexes A et B.
Le choix du mode opératoire d’analyse (avec ou sans préparation chimique de l’échantillon d’eau avant
[17] [18] [19]
la détermination) dépend de l’objectif du mesurage et des caractéristiques de l’échantillon
[20]
.
Un prérequis pour la détermination directe de C dans un échantillon d’eau est l’absence ou une
contribution négligeable d’autres émetteurs bêta tels que Sr et les isotopes du radium. Quand le
contenu en radionucléides de l’échantillon est inconnu, la méthode spécifiée dans le présent document
ne fournit qu’une activité équivalente en C pour l’échantillon.
Pour déterminer le taux de comptage du bruit de fond, un essai à blanc est préparé dans des conditions
identiques à celles de la prise d’essai. L’essai à blanc est préparé avec une eau de référence d’activité
aussi basse que possible, parfois appelée «eau morte».
Pour déterminer le rendement de détection, il est nécessaire de mesurer un échantillon d’eau ayant une
activité de C connue, dans des conditions identiques à celles utilisées pour la prise d’essai. Cette eau
doit être une dilution du mélange réalisé avec de l’eau de référence, ou une eau avec une activité de C
traçable, utilisable sans dilution.
Lorsque l’affaiblissement lumineux chimique est susceptible d’affecter les résultats de mesure, il
est nécessaire de corriger les données de comptage à l’aide d’une courbe d’affaiblissement lumineux
(voir 7.4).
5 Échantillonnage et entreposage
5.1 Échantillonnage
Les conditions d’échantillonnage et de manipulation doivent être conformes à l’ISO 5667-1, l’ISO 5667-3
et l’ISO 5667-10. Des recommandations sont données pour les différents types d’eau aux Références [8]
à [15].
2-
Les échantillons ne doivent pas être acidifiés afin d’éviter la destruction de l’équilibre carbonique (CO
-
, HCO , H CO ), comme spécifié dans l’ISO 5667‑3. La basification de l’échantillon est recommandée,
3 2 3
par exemple de manière à obtenir un pH compris entre 8 et 9.
Il est important que le laboratoire reçoive un échantillon représentatif, non modifié au cours du
transport ou de l’entreposage, et dans un récipient non endommagé. Il est recommandé d’utiliser un
récipient en verre et de le remplir à ras bord afin de réduire au minimum l’échange de C avec le CO
atmosphérique.
Pour les mesurages de faibles activités, il est important de réduire au minimum tout contact entre
l’échantillon et l’atmosphère au cours de l’échantillonnage.
5.2 Conservation des échantillons
Si nécessaire, l’échantillon doit être conservé conformément à l’ISO 5667-3, par rapport au dioxyde de
carbone. Si la durée d’entreposage dépasse la durée spécifiée dans l’ISO 5667‑3, il est recommandé de
conserver les échantillons dans des récipients en verre.
6 Réactifs et équipement
Au cours de l’analyse, sauf indication contraire, utiliser uniquement des réactifs de qualité analytique
reconnue.
6.1 Réactifs
6.1.1 Eau de référence pour l’essai à blanc
Il convient que l’eau de référence utilisée pour l’essai à blanc contienne le moins possible d’impuretés
chimiques ou radioactives, bien qu’elle puisse avoir une faible activité volumique de C au moment où
sont mesurés les échantillons.
Par exemple, se procurer une eau ayant une activité volumique de C aussi faible que possible, comme
de l’eau souterraine (profonde). Distiller l’eau. Conserver le distillat dans une bouteille en verre
borosilicaté hermétiquement fermée, maintenue à l’obscurité à une température aussi constante que
possible. Cette eau de référence doit être conservée physiquement à l’écart de tout matériau contenant
14 14
de C (voir 6.1.2). Déterminer (voir 7.4) l’activité volumique de C de cette eau, en becquerels par litre,
et noter la date de cette détermination.
Il est judicieux de conserver une quantité suffisante d’eau de référence et d’en constituer de petites
aliquotes prêtes à l’emploi, que l’on peut utiliser au fur et à mesure des besoins. Il convient d’éviter toute
contamination par le C (par exemple, en provenance du CO de l’atmosphère) ou d’autres espèces
radioactives.
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−1
Pour des activités volumiques voisines de 1 Bq∙l , il est nécessaire d’utiliser une eau ayant une très
faible activité volumique comme eau de référence.
6.1.2 Solution de source d’étalonnage
Pour éviter une contamination croisée, préparer la solution de source d’étalonnage dans un endroit
adapté, suffisamment éloigné de la zone dans laquelle les analyses de C doivent être effectuées.
Transférer une quantité connue de solution étalon aqueuse de C dans une fiole jaugée (par exemple,
d’une capacité de 100 ml). Compléter au trait avec l’eau de référence pour l’essai à blanc et bien mélanger.
La solution de source d’étalonnage doit présenter une activité de C suffisante, de sorte que, lorsqu’elle
est utilisée pour préparer les sources de comptage, un taux de comptage approprié soit obtenu pour
atteindre l’incertitude de mesure requise. Calculer l’activité volumique de C dans la solution de source
d’étalonnage obtenue, en becquerels par litre. Noter la date à laquelle la solution étalon a été préparée,
afin de suivre son vieillissement.
Il est recommandé de sélectionner la taille du récipient contenant la solution de source d’étalonnage de
manière à réduire au minimum le volume d’air au-dessus de la solution, et donc de réduire au minimum
l’échange de C avec l’atmosphère à chaque ouverture du récipient.
6.1.3 Solution scintillante
Choisir le cocktail scintillant en fonction des caractéristiques de la prise d’essai à analyser (par exemple,
[21] [22]
en précipité ou alcaline) et en fonction des propriétés de l’équipement de détection .
Il est recommandé d’utiliser un cocktail scintillant hydrophile pour le mesurage direct d’eau
environnementale ou d’eaux usées.
Les caractéristiques du cocktail scintillant doivent garantir que le mélange est homogène et stable pour
le rapport de mélange donné et à la température du système de comptage.
Pour le mesurage direct d’eaux brutes contenant des particules en suspension, il est recommandé
d’utiliser un cocktail scintillant permettant d’obtenir un mélange de type gel.
Il est recommandé de:
— conserver le cocktail scintillant à l’obscurité et ce, en particulier, juste avant le comptage;
— éviter toute exposition directe à la lumière du soleil ou à une lumière fluorescente de façon à
empêcher toute luminescence interférente;
— se conformer aux conditions d’entreposage spécifiées par le fournisseur du cocktail scintillant.
Il convient d’éliminer les mélanges de cocktail scintillant et de prise d’essai comme des déchets
chimiques, et, en fonction des niveaux de radioactivité, il peut être nécessaire d’éliminer ces mélanges
comme des déchets radioactifs.
6.1.4 Agent d’affaiblissement lumineux
Exemples d’agents d’affaiblissement lumineux chimique (non acides): composés organochlorés,
nitrométhane.
NOTE Certains agents d’affaiblissement lumineux sont dangereux ou toxiques.
6.2 Équipement
Utiliser l’équipement spécifié dans l’ISO 19361.
7 Mode opératoire
7.1 Préparation des échantillons
Pour la détermination directe de C dans un échantillon brut, le mesurage de la prise d’essai est
généralement réalisé sans séparation s’il provient d’une eau peu chargée en matières en suspension. Si
l’on désire mesurer l’activité d’un échantillon filtré ou centrifugé, il doit être procédé à la séparation le
plus tôt possible après le prélèvement.
Pour le mesurage d’échantillons hautement alcalins (pH supérieur à 9) présentant un faible niveau
d’activité de C, extraire le carbone de l’échantillon (par exemple, voir Annexe A).
7.2 Préparation du flacon de comptage
La prise d’essai et le cocktail scintillant sont transférés en quantité connue dans un flacon de comptage.
Après fermeture, agiter vigoureusement le flacon pour homogénéiser le mélange.
L’identification du flacon doit être notée sur la partie supérieure du couvercle. L’échantillon
peut nécessiter d’être entreposé avant le comptage afin de permettre la dissipation des effets de
photoluminescence ou d’électricité statique. Le temps d’entreposage dépend du mélange scintillant, de
la stabilité du mélange et de la nature de l’échantillon. Il est recommandé de procéder au mesurage
dès que les effets de photoluminescence ou d’électricité statique ont atteint un niveau négligeable (par
exemple, 12 h).
Pour réduire les effets de photoluminescence, il est recommandé de réaliser les opérations mentionnées
ci-dessus sous lumière tamisée (de préférence, éclairage fourni par une source incandescente ou une
lumière rouge). De plus, il convient d’éviter toute exposition directe à la lumière du soleil ou à une
lumière fluorescente.
7.3 Mode opératoire de comptage
Les conditions de mesurage de la prise d’essai et de l’essai à blanc (durée de mesurage, nombre de cycles
ou répétitions) sont déterminées en fonction de l’incertitude et de la limite de détection recherchées.
7.4 Étalonnage et vérification
Le contrôle statistique du système de détection et sa surveillance doivent être assurés par le mesurage
de flacons de référence (par exemple, un jeu de flacons scellés à la flamme pour le contrôle du taux de
3 14
comptage de l’essai à blanc, du rendement au H et du rendement au C). Ceux-ci sont généralement
fournis par le vendeur de l’équipement. Des cartes de contrôle peuvent être établies conformément à
[16]
l’ISO 7870-2 .
Le mesurage de l’eau de référence pour l’essai à blanc est réalisé avant chaque mesure ou chaque série
de mesures d’échantillons, dans les conditions représentatives de chaque type de mesurage (Article 4).
Il est essentiel d’établir une courbe d’affaiblissement lumineux pour chaque type de matrice mesuré. La
courbe d’affaiblissement lumineux n’est valable que pour:
— un type donné de matériel de mesure;
— un type donné de cocktail scintillant;
— des proportions données entre le cocktail scintillant et la prise d’essai;
— une fenêtre d’énergie donnée;
— une matrice donnée, par exemple de l’eau, un précipité, du CO absorbé, une solution de Na CO , etc.
2 2 3
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La courbe d’affaiblissement lumineux est obtenue à partir d’une série d’étalons de travail (10, par
exemple) à niveaux d’affaiblissement lumineux variables. La matrice des étalons de travail est
représentative de la matrice des prises d’essai à mesurer (même liquide scintillant, mêmes proportions
de liquide scintillant et de prise d’essai). Les étalons de travail peuvent être préparés de la manière
suivante:
— introduire une quantité similaire d’étalon de C (par exemple, solution aqueuse, précipité,
solution de Na CO , etc.) dans chaque flacon. L’activité de l’étalon doit être suffisante pour que le
2 3
taux de comptage puisse atteindre une fidélité statistique connue, même en présence d’un fort
affaiblissement lumineux;
— ajouter de l’eau de référence pour l’essai à blanc jusqu’à ce que le volume souhaité soit atteint;
— le cocktail scintillant est ajouté pour obtenir les proportions voulues;
— au moins un étalon de travail est utilisé sans ajout d’agent d’affaiblissement lumineux. Des
quantités croissantes d’agent d’affaiblissement lumineux sont ajoutées aux autres étalons de travail
pour reproduire la plage des valeurs d’affaiblissement lumineux prévues analogues à celles des
échantillons à mesurer.
Les étalons sont soumis à un comptage des scintillations en milieu liquide pour déterminer le taux de
comptage net de C dans la fenêtre de comptage à utiliser pour les prises d’essai. Pour chaque flacon,
le rendement de détection (ε ) au paramètre d’affaiblissement lumineux Q est calculé. Le paramètre
q
d’affaiblissement lumineux, Q, est généré par le spectromètre. Calculer f pour chaque étalon avec agent
q
d’affaiblissement lumineux:
ε
q
f =
q
ε
où ε est le rendement de détection du flacon sans agent d’affaiblissement lumineux.
La courbe d’affaiblissement lumineux est réalisée en traçant un graphique établissant la relation
entre Q et f au moyen d’une courbe de régression polynomiale. Le facteur d’affaiblissement lumineux f
q q
de la prise d’essai peut alors être déduit par interpolation à partir de son paramètre d’affaiblissement
lumineux.
Pour les échantillons à haute activité et à haut affaiblissement lumineux ou les échantillons à
affaiblissement lumineux de couleur, il peut être commode d’utiliser une méthode d’étalon interne, telle
que décrite à l’Annexe C.
7.5 Conditions de mesurage
La salle de comptage utilisée doit être adaptée au matériel de mesure et aux niveaux d’activité des
échantillons.
Le mesurage est effectué dans une fenêtre d’énergie se situant au-delà de la limite supérieure d’énergie
à laquelle le tritium est détecté, jusqu’à β de C (156 keV). Il est recommandé de déterminer les
max
discriminateurs de la fenêtre d’énergie de manière à optimiser le facteur de mérite (ε /r ).
La présence d’autres radionucléides peut être contrôlée en observant le taux de comptage sur toute la
fenêtre d’énergie, par exemple de 0 keV à 2 000 keV.
Pour vérifier la distribution statistique des données de comptage, il est recommandé, pour les
échantillons à haute activité, de procéder plusieurs fois de suite au comptage du premier échantillon
(nombre de répétitions), puis le deuxième échantillon est compté à son tour de la même manière, et
ainsi de suite.
Pour le mesurage de faibles activités, il est recommandé de procéder au comptage de chaque échantillon
par séquences: tous les échantillons sont comptés une première fois, puis le comptage recommence
pour le deuxième cycle, et ainsi de suite.
Le comptage séquentiel permet de détecter les effets d’interférence aléatoires ou transitoires
(luminescence, électricité statique) qui ne sont pas automatiquement corrigés par le matériel de mesure
et de tenir compte d’éventuelles perturbations, ponctuelles ou cycliques (par exemple, l’alternance
jour-nuit), associées à l’environnement du matériel de mesure.
8 Expression des résultats
8.1 Généralités
Pour le mesurage de C, les incertitudes liées aux paramètres suivants uniquement doivent être prises
en compte:
a) incertitudes liées au comptage pour les flacons d’échantillon et d’essai à blanc;
b) rendement de détection dans la fenêtre d’énergie considérée pour un indicateur d’affaiblissement
lumineux donné;
c) paramètre d’affaiblissement lumineux;
d) volume ou masse de la prise d’essai;
e) récupération chimique.
Les autres incertitudes peuvent être négligées en première approximation (volume ou masse de cocktail
scintillant, durée de comptage, etc.). Un exemple de calcul est donné à l’Annexe D.
8.2 Calcul de l’activité volumique sans préparation de l’échantillon
Le calcul de l’activité volumique par comptage direct des scintillations en milieu liquide est spécifié
dans l’ISO 19361.
8.3 Calcul de l’activité volumique avec préparation de l’échantillon
Les symboles utilisés sont définis à l’Article 3.
L’activité volumique de C présent dans l’échantillon est calculée selon la Formule (1):
rr−
g 0 1
c = =−rr w (1)
()
A g 0
Vfε R
qc
où
w= et
Vfε R
qc
rr−
s0
ε=
A
L’incertitude composée est calculée selon les Formules (2) et (3):
r
r
g
22 2 22 2 22
uc =+wu ()ru ()rc+ uw() =+w +ccu ()w (2)
()
A gA0 rel A rel
t t
g 0
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22 22 2
uw()=uu()ε + ()Vu+ fu+ R (3)
() ()
relrel relrel q rel c
et l’incertitude-type relative de ε pour chaque valeur d’affaiblissement lumineux est calculée selon la
Formule (4):
rt//+ rt
() ()
ss 00
22 2 2
uu()ε =−()rr +=uA() +u ()A (4)
s 0
relrel rel rell
()rr−
s 0
Toutes les incertitudes liées à la source d’étalonnage, à savoir celles de la solution étalon et de la
préparation de la source d’étalonnage, sont incluses dans uA() .
rel
Le terme uf dépend du modèle mathématique utilisé pour représenter la courbe d’affaiblissement
()
q
rel
lumineux.
Le terme uR dépend du type de préparation utilisée pour rendre la matière en état d’être comptée.
()
rel c
Pour calculer les limites caractéristiques selon l’ISO 11929-1, on a besoin de uc(), c’est-à-dire de
A
l’incertitude-type de c en fonction de sa valeur vraie, calculée selon la Formule (5):
A
2 2 2
uc()=⋅wc()()(/wr++)/tr /(tc+⋅uw) (5)
AA 00gA0 rel
Si le calcul de l’activité par unité de masse est effectué en multipliant l’activité massique par la masse
volumique ρ, en kilogrammes par litre, un paramètre associé à la détermination de la masse volumique
doit apparaître dans l’expression de l’activité et de l’incertitude associée.
8.4 Seuil de décision
*
Conformément à l’ISO 11929, le seuil de décision, c , est obtenu à partir de la Formule (5) pour c =0 .
A A
Ce qui donne:
*
ck=⋅uk()0 =⋅wr⋅+tr t (6)
Ag11−−αα 00 0
α = 0,05 avec k = 1,65 sont souvent choisis par défaut.
1−α
8.5 Limite de détection
#
Conformément à l’ISO 11929-1, la limite de détection, c , est calculée par:
A
#* #* 2 ##2 2
cc=+ku⋅ cc=+kw⋅⋅ cw//+rt +rt +c ⋅⋅uw() (7)
() ()
()
AA 11-ββAA - Ag00 0 A rel
β = 0,05 avec k = 1,65 sont souvent choisis par défaut.
1−β
#
La limite de détection peut être calculée par résolution de la Formule (7) pour c ou, plus simplement,
A
# *
par itération avec approximation initiale cc=2 .
A A
En prenant α = β, alors k = k = k et la solution de la Formule (7) est donnée par la Formule (8):
1−α 1−β
* 2
2ck+ wt/
()
Ag
#
c = (8)
A
1-ku ()w
rel
8.6 Limites des intervalles élargis
8.6.1 Limites de l’intervalle élargi probabilistiquement symétrique
Les limites inférieure, c , et supérieure, c , de l’intervalle élargi sont calculées en utilisant les
A A
Formules (9) et (10) (voir l’ISO 11929-1):
c = c - k ·uc ; p=⋅
...
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