ISO 18990:2025
(Main)Measurement of radioactivity in urine-238Pu, 239Pu and 240Pu — Test method using alpha spectrometry or ICP-MS
Measurement of radioactivity in urine-238Pu, 239Pu and 240Pu — Test method using alpha spectrometry or ICP-MS
This document specifies approaches for the determination of plutonium isotopes (238Pu, 239Pu and 240Pu) in urine using alpha spectrometry or inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). It is applicable to the measurement of plutonium isotopes at levels which are appropriate for — workers handling plutonium in planned exposure situations, where detection limits are sufficiently low to be in accordance with dose limits, and — workers, members of the public and emergency responders in emergency exposure situations, where required detection limits can be much higher, and results need to be reported in a short timescale. This document does not provide information on when monitoring is carried out or the interpretation of the results in terms of dose or biological effects.
Mesurage de la radioactivité dans les urines-238Pu, 239Pu et 240Pu — Méthode d’essai utilisant la spectrométrie alpha ou l’ICP-MS
Le présent document spécifie des approches pour la détermination des isotopes du plutonium (238Pu, 239Pu et 240Pu) dans les urines utilisant la spectrométrie alpha ou la spectrométrie de masse avec plasma à couplage inductif (ICP-MS). Il est applicable au mesurage des isotopes de plutonium à des niveaux qui sont adaptés pour: — les travailleurs manipulant du plutonium dans des situations d’exposition planifiées, où les limites de détection sont suffisamment basses pour respecter les limites de dose; — aux travailleurs, au public et aux intervenants des services d’urgence dans des situations d’exposition d’urgence, où les limites de détection requises peuvent être bien plus élevées et où il est nécessaire de communiquer les résultats dans un délai court. Le présent document ne fournit pas d’informations sur le moment où mettre en place la surveillance ni sur l’interprétation des résultats en termes de dose ou d’effets biologiques.
General Information
Standards Content (Sample)
International
Standard
ISO 18990
First edition
Measurement of radioactivity in
238 239 240
2025-12
urine- Pu, Pu and Pu — Test
method using alpha spectrometry
or ICP-MS
238 239
Mesurage de la radioactivité dans les urines- Pu, Pu et
Pu — Méthode d’essai utilisant la spectrométrie alpha ou
l’ICP-MS
Reference number
© ISO 2025
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Published in Switzerland
ii
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Symbols . 2
5 Principle . 3
6 Chemical reagents and apparatus . 5
6.1 Chemical reagents .5
6.2 Apparatus .5
7 Sample preparation procedure . 6
7.1 General .6
7.2 Sample pre-concentration .6
7.3 Organics decomposition.6
7.4 Chemical separation .6
7.5 Sample preparation for measurement .7
7.5.1 Preparation for alpha spectrometry measurement .7
7.5.2 Preparation for ICP-MS measurement .7
8 Measurement . 7
8.1 Alpha spectrometer measurement .7
8.2 ICP-MS measurement .7
9 Expression of results . 7
10 Test report . 8
11 Quality assurance and quality control program . 8
11.1 General .8
11.2 Variables that can influence the measurement .9
11.3 Instrument verification .9
11.4 Contamination .9
11.5 Interference control .9
11.6 Method verification .9
11.7 Demonstration of analyst capability .10
Annex A (informative) Chemical separation of plutonium from 20 ml of urine sample .11
Annex B (informative) Chemical separation of plutonium from 100 ml of urine sample .13
Annex C (informative) Chemical separation of plutonium from a 24 h excretion urine sample .16
Annex D (informative) Preparation of the source by electrodeposition .20
Annex E (Informative) Preparation of the alpha source by lanthanide fluoride co-precipitation .23
Annex F (informative) Activity measurement and results expression when using the alpha
spectrometry method.25
Annex G (informative) Measurement and results expression when using the ICP-MS method .32
Bibliography .37
iii
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 document 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).
ISO draws attention to the possibility that the implementation of this document may involve the use of (a)
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this may not represent the latest information, which may be obtained from the patent database available at
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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 85, Nuclear energy, nuclear technologies, and
radiological protection, Subcommittee SC 2, Radiological protection.
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
Introduction
In the course of employment, individuals might work with radioactive materials that, under certain
circumstances, could be taken into the body. Minimising the risks to workers from incorporated radionuclides
requires the monitoring of potential or actual intakes. This monitoring involves the measurement of the
activity of the radionuclides in the body (in vivo measurement) and/or biological samples, e.g. urine or
faeces (in vitro measurement).
Analytical methods for plutonium urine bioassay are addressed in this document because of:
— the convenience of urine sampling and relatively easy sample processing. Urine bioassay is the most
commonly used in vitro measurement method for accurately assessing the magnitude of internal
contamination;
238 239 240
— the high radiotoxicity of Pu isotopes (e.g. Pu, Pu and Pu) due to their long half-lives, highly
energetic alpha emission and ability to accumulate into bone and organs;
— the major contribution of Pu isotopes to the internal contamination in many situations, and the relatively
low detection limits of Pu isotopes compared to the other highly radiotoxic actinides.
For routine individual monitoring, the detection of all exposures whose sum can lead to an annual dose
exceeding 1 mSv should be ensured according to ISO 20553. In emergency situations, the urine bioassay
techniques should be sufficiently sensitive to meet the maximum value for reference level of 0,1 Sv
[1][2][3]
recommended by the International Commission on Radiological Protection (ICRP) .
This document offers general requirements for sample processing and measurement of the activity
concentration of Pu isotopes in urine samples. Examples of detailed procedures are given in the annexes for
different monitoring situations.
v
International Standard ISO 18990:2025(en)
238 239
Measurement of radioactivity in urine- Pu, Pu and
Pu — Test method using alpha spectrometry or ICP-MS
1 Scope
238 239 240
This document specifies approaches for the determination of plutonium isotopes ( Pu, Pu and Pu) in
urine using alpha spectrometry or inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS).
It is applicable to the measurement of plutonium isotopes at levels which are appropriate for
— workers handling plutonium in planned exposure situations, where detection limits are sufficiently low
to be in accordance with dose limits, and
— workers, members of the public and emergency responders in emergency exposure situations, where
required detection limits can be much higher, and results need to be reported in a short timescale.
This document does not provide information on when monitoring is carried out or the interpretation of the
results in terms of dose or biological effects.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content constitutes
the 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 11929 (all parts), Determination of the characteristic limits (decision threshold, detection limit and limits of
the coverage interval) for measurements of ionizing radiation — Fundamentals and application
ISO 13167, Water quality — Plutonium, americium, curium and neptunium — Test method using alpha
spectrometry
ISO 15189, Medical laboratories — Requirements for quality and competence
ISO/IEC 17025, General requirements for the competence of testing and calibration laboratories
ISO 17294-1, Water quality — Application of inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) — Part 1:
General requirements
ISO 17294-2, Water quality — Application of inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) — Part 2:
Determination of selected elements including uranium isotopes
ISO 20553, Radiation protection — Monitoring of workers occupationally exposed to a risk of internal
contamination with radioactive material
ISO 20899, Water quality — Plutonium and neptunium — Test method using ICP-MS
ISO 28218, Radiation protection — Performance criteria for radiobioassay
ISO 80000-10, Quantities and units — Part 10: Atomic and nuclear physics
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 28218, ISO 20553, ISO 80000-10,
ISO 11929 (series), ISO 17924-1, ISO 20899 and the following apply.
ISO and IEC maintain terminology databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at https:// www .electropedia .org
3.1
reference level
dose criterion used to guide the optimisation process in existing and emergency exposure situations
-1
Note 1 to entry: Generally expressed in terms of individual annual dose (mSv∙year ), the value of a reference level
should be selected considering the appropriate time frame, individual dose distribution of the affected people, and the
tolerability of risk in the circumstances. An objective is to facilitate the identification of people for whom protective
efforts should be given priority.
3.2
spot urine sample
urine sample where the collection duration is shorter than 24 h (normally a single voiding)
3.3
sample turn-around time
total time for sample processing and measurement
3.4
sample preparation volume
volume of sample taken from the collected sample for pretreatment and subsequent analysis
4 Symbols
For the purposes of this document, the symbols given in ISO/IEC Guide 98-3, ISO 80000-10, ISO 11929-1 and
the following shall apply.
Symbol Description Unit
A Activity of the certified calibration source, on the date of the measurement Bq
Activity of the tracer added on the measurement date Bq
A
T
α Probability of the false positive decision —
β Probability of the false negative decision —
-1
c Activity concentration of plutonium isotopes Bq∙l
A
*
-1
Decision threshold of the measurand Bq∙l
c
A
# -1
Decision limit of the measurand Bq∙l
c
A
Lower and upper limits of the probabilistically symmetric coverage interval of the
-1
Bq∙l
c , c
A A measurand, respectively
< > -1
Lower and upper limits of the shortest coverage interval of the measurand, respectively Bq∙l
c , c
A A
-1
Possible or assumed true quantity values of the measurand Bq∙l
c
A
-1
c Activity concentration of the tracer solution at the moment of separation Bq∙g
AT
ε Counting efficiency —
Φ Distribution function of the standardized normal distribution —
1-γ Probability for the coverage interval of the measurand —
—
I Summation of alpha emission intensity
α
The probability per unit time that an individual radioactive nucleus will decay, as —
λ
defined by the exponential decay law (decay constant).
Symbol Description Unit
m Mass of tracer solution g
ST
Number of counts measured of the background on the alpha spectrum for a given
N Counts
time in the region of interest of the measurand.
Number of counts measured of the background on the alpha spectrum for a given
N Counts
0T
time in the region of interest of the tracer.
Number of counts measured on the alpha spectrum for a given time in the region
N
Counts
g
of interest of the measurand.
Number of counts measured on the alpha spectrum for a given time in the region
Counts
N
T
of interest of the tracer.
P Probability of the isotope decaying by alpha particle emission (branching ratio) —
α
-1
1∙s
Background count rate in the region of interest of the measurand
r
-1
1∙s
r Background count rate of the detection efficiency region
0ε
-1
1∙s
Background count rate in the tracer region of interest of the tracer
r
0T
R Total measurement yield —
—
Chemical recovery
R
C
-1
1∙s
r
Gross count rate per second for the tracer and plutonium isotopes
g
-1
1∙s
r Gross count rate of the detection efficiency region
gε
-1
1∙s
r Net count rate of the measurand
net
-1
1∙s
Net count rate of the tracer
r
netT
-1
1∙s
r Gross count rate in the region of interest of the tracer
T
Counting time of the background by alpha spectrometry s
t
t
Sample counting time by alpha spectrometry s
g
U(x) Expanded uncertainty —
u(x) Standard uncertainty —
—
Relative standard uncertainty
u
rel
-1
uc Standard uncertainty of the activity concentration of the measurand Bq∙l
A
Standard uncertainty of the estimator c as a function of an assumed true value
A
-1
uc Bq∙l
A
c of the measurand
A
V Sample volume l
5 Principle
238 239 240
This document introduces the methods for the determination of plutonium ( Pu, Pu and Pu) in urine
by alpha spectrometry or inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). The sample preparation
volume and measurement method can be selected according to the required detection limit, the sample
turn-around time to be observed and isotopes to be determined.
Based on the reference level of 100 mSv for responders on-site (effective dose, during the early and during
[1][2][3]
the intermediate phase in an accident emergencies, recommended by the ICRP ), the derived daily
238 239 240 -3 -1
urinary excretions of Pu, Pu or Pu on the third day after the intake would be 7 × 10 Bq∙l .
NOTE 1 Assuming the form of Pu is Type S, and 5 μm activity median aerodynamic diameter aerosols inhaled by a
reference worker.
NOTE 2 Assuming 1,6 l daily urine excretion for a reference man.
Based on the recording level of 1 mSv (5 % of the annual dose limit of 20 mSv, 50 year committed effective
[4] 238 239 240
dose) in routine monitoring , the derived daily urinary excretions of the Pu, Pu and Pu would be
-4 -1 238 -4 -1 239 240
1,5 × 10 Bq∙l for Pu and 1,3 × 10 Bq∙l for Pu and Pu with an annual monitoring frequency
(365 days ± 30 days monitoring interval).
NOTE 1 Assuming the form of Pu is Type M, and 5 μm activity median aerodynamic diameter aerosols inhaled by a
reference worker.
NOTE 2 Assuming 1,6 l daily urine excretion for a reference man.
In case of exposure to more than one radionuclide, the required detection limit and the measurement
238 239 240
frequency for Pu, Pu and Pu should be adjusted accordingly.
The detection limit depends on the sample preparation volume, the efficiency of chemical separation, the
performance of the measurement device, and the counting time of alpha spectrometry.
In accident situations, a large number of workers, members of the public and emergency responders may
need to be assessed in a short timescale. In that case, spot urine samples can be collected and processed
to quickly estimate the level of contamination for screening purposes i.e. to provide information for the
initiation and support of any appropriate health surveillance.
Spot sampling should not be done within 4 h after the contamination incident as sufficient time is needed for
radionuclides to pass through the systemic circulation into the urine.
In the individual monitoring of occupational exposure (e.g. routine monitoring, special monitoring,
confirmatory monitoring, and task-related monitoring), 24 h urine excretion can be collected.
NOTE If medical interventions are administered, the first post-intervention urine sample should be collected
preferentially.
Since internal dose calculations with biokinetic models require excreted activity per day, it will be necessary
[4]
to have a method to normalise the results from spot urine samples to a 24 h period. ICRP recommends
that if a 24 h sample is less than 500 ml, it is doubtful that it has been collected over a full 24 h period and
normalization should be considered.
[5][6]
Methods for normalization include by measuring creatinine concentration, by volume (with or without
[7] [4]
a correction for specific gravity ) and by the length of the sampling interval . The reference volumes are
-1
1,6 l and 1,2 l for males and females respectively, and the reference values of creatinine excreted are 1,7 g∙d
-1 [8]
and 1,0 g∙d for males and females, respectively .
The urine sample should be subjected to chemical separation before measurement to eliminate potential
interferences, including
— the salt content of the urine sample (in order to prepare a thin α counting source and achieve the desired
energy resolution and counting efficiency for alpha spectrometry, or to avoid signal suppression for ICP-
MS measurement).
241 228
— other potential α-emitters radionuclides, such as Am (5,44 to 5,49) MeV and Th (5,35 to 5,42) MeV,
whose emissions can overlap with Pu (5,46 to 5,50) MeV.
— the organic matrix of urine, which can seriously suppress the detection efficiency of Pu isotopes in both
alpha spectrometry and ICP-MS measurement.
+ + +
— the interferences at m/z = 239, 240 from U peak tailing, UH , UH and other isobaric or polyatomic ions
when measuring plutonium isotopes with ICP-MS.
238 238
Due to its relatively short half-life and the isobaric interference of U, measurement of Pu by ICP-
MS would not in practice meet the required detection limits, and alpha spectrometer measurement is
recommended.
239 240
Given that the alpha particle energies of Pu (5,11 to 5,16) MeV and Pu (5,12 to 5,17) MeV are similar,
and their spectral peaks overlap significantly, the alpha spectrometry method is only applicable to the
239+240
analysis of Pu activity. Where this is appropriate, the alpha spectrometry measurement method may
239 240
be selected. If the individual activities of Pu and Pu are required, the ICP-MS measurement method
shall be selected.
The mass concentrations obtained by ICP-MS can be converted into activity concentrations of the different
isotopes.
6 Chemical reagents and apparatus
6.1 Chemical reagents
The chemical reagents for specific chemical separations are described in Annexes A, B and C, for the
preparation of the deposited sources in Annexes D and E, and for alpha spectrometry measurement and ICP-
MS measurement in Annexes F and G.
242 236 244
6.1.1 Tracer, Pu is commonly used, but Pu and Pu can also be chosen. The tracer solution should
be traceable to national or international measurement certified standards and can be obtained from a
number of commercial suppliers and national measurement institutes.
6.1.2 Ultrapure water, resistivity >18,2 Ω·cm.
6.2 Apparatus
Usual laboratory apparatus and in particular, the following equipment.
6.2.1 Alpha spectrometer, semiconductor detector equipped with vacuum pump. For obtaining a well-
resolved spectrum, the chamber should be maintained at a high vacuum during the measurement, and the
distance between the detector and the source should be appropriate.
6.2.2 ICP-MS apparatus with associated software, installed in an air-conditioned room with argon gas
supply.
6.2.3 Balance, accurate to 0,1 mg.
6.2.4 Vacuum filtration system.
6.2.5 Filters, of pore size 0,45 µm or smaller.
6.2.6 Metal discs with a sticky side.
6.2.7 Centrifuge.
6.2.8 Multi-hole vacuum box, for example 12 positions. (optional)
6.2.9 Centrifuge tubes/bottles, for example 50 ml and 500 ml in volume.
6.2.10 Hot plate.
6.2.11 Magnetic stirring plate.
6.2.12 Magnetic stirrer bars.
In addition, the apparatuses for specific chemical separation and sample measurement are listed in
Annexes A, B, C, D and E.
7 Sample preparation procedure
7.1 General
The urine sample shall be acidified to ensure that the pH is less than 2, and shall be analysed as soon as
possible or stored in the refrigerator at 0-5 °C.
NOTE Specimens should be handled in a safe manner and according to applicable legal requirements or guidance.
The volume of urine sample preparation can be chosen based on the monitoring situation (e.g. emergency
situations, the individual monitoring of occupational exposure), the requirements of detection limits and
sample turn-around time.
In emergency situations, spot urine samples (<50 ml) can be collected for Pu concentration measurement for
screening purposes. Two examples of sample preparation procedures for emergency monitoring using 20 ml
and 100 ml of spot urine sample are described in Annex A and Annex B, respectively.
In the individual monitoring of occupational exposure (routine monitoring, special monitoring, confirmatory
monitoring, and task-related monitoring), a 24 h urine sample can be used. An example sample preparation
method for routine monitoring using 24 h urine sample (approximately 1,6 l) is shown in Annex C.
7.2 Sample pre-concentration
The chemical recovery tracer is added during this initial sample pre-treatment phase.
The sample should be well mixed, and the isotopic equilibrium between the analyte radionuclides and the
tracer should be ensured.
For small-volume urine samples (<50 ml), pre-concentration may not be necessary.
For samples of greater than 50 ml volume, pre-concentration steps are necessary, which can be carried
out through evaporation or co-precipitation. If an evaporation step is performed, the resultant residue is
dissolved with an acidic solution. If a co-precipitation is performed, it is often useful to add a carrier to the
sample to aid collection of the precipitate. After centrifugation or filtration, the precipitate is dissolved with
an acidic solution.
Co-precipitation is an effective method for processing large-volume samples. For example, calcium
phosphates [Ca (PO ) ], bismuth phosphate (BiPO ), iron hydroxide [Fe(OH) or Fe(OH) ], calcium oxalate
3 4 2 4 2 3
(CaC O ), titanium hydroxide [Ti(OH) ], manganese oxide (MnO ), and fluorides can be added to co-
2 4 3 2
precipitate the plutonium isotopes. Two examples of co-precipitation with titanium hydroxide for different
volumes of urine samples is described in Annex B and Annex C.
7.3 Organics decomposition
Organics decomposition is necessary for urine samples of greater than 100 ml in order to achieve a good
chemical recovery and method performance. This step is recommended to be performed after sample pre-
concentration, which can reduce reagent usage and shorten sample preparation time.
2+
Acid digestion methods, such as Fenton’s reaction using H O and an Fe catalyst, heating with HNO or
2 2 3
HNO + H O , or microwave mineralization, are commonly used to decompose organics in urine. An example
3 2 2
of organics decomposition by heating with HNO + H O is described in Annex C.
3 2 2
7.4 Chemical separation
To achieve identical chemical behaviour for the tracer and the target radionuclides, a valence adjustment
step is necessary to bring the Pu isotopes to a suitable oxidation state. Various reagents, such as H O ,
2 2
NaNO , hydroxylamine hydrochloride (NH OH·HCl), silver oxide (Ag O), ascorbic acid (C H O ), titanium
2 2 2 6 8 6
chloride (TiCl ), sodium sulfite (Na SO ), potassium metabisulfite (K S O ), ferrous sulfate (FeSO ), ferrous
3 2 3 2 2 5 4
sulfamate [Fe(NH SO ) ], and ammonium persulfate [(NH ) S O ], have been used to converted Pu to a
2 3 2 4 2 2 8
suitable oxidation state, e.g. the (+IV) oxidation state or the (+III) oxidation state.
The subsequent chemical separation of plutonium is usually conducted by chromatography using either
anion exchange resins or solid-phase extraction (SPE) resins. The separation/purification processes using
anion exchange and extraction chromatography resins are presented in Annexes A, B and C for examples.
For large-volume urine samples (>1 l), multiple column separation/purification steps are necessary to
remove the interferences for plutonium measurement. An example of the separation process is given in
Annex C.
7.5 Sample preparation for measurement
7.5.1 Preparation for alpha spectrometry measurement
The thin-layer alpha counting sources are usually prepared by electro-deposition or co-precipitation method.
The electro-deposition method is presented in Annex D, and the co-precipitation method is presented in
Annex E.
7.5.2 Preparation for ICP-MS measurement
The sample solution can be filtered by a membrane filter (6.2.5) to prevent blockage of the ICP-MS injection
tube. If the sample introduction system is not resistant to hydrofluoric acid, the sample should be evaporated
-1
to dryness and then redissolved in 10 g·kg nitric acid. The sample can then be measured.
8 Measurement
Alpha spectrometry and ICP-MS are commonly used for measuring Pu isotopes. The measurement methods
can be selected according to the requirements of detection limit, sample turn-around time and radionuclides
need to be determined.
8.1 Alpha spectrometer measurement
238 239+240
The alpha spectrometry method is recommended for the measurement of Pu and Pu.
In situations where a lower detection limit required, such as in routine monitoring, it may be necessary to
extend the measurement time to a few days.
The measurement method of alpha spectrometry is given in Annex F.
8.2 ICP-MS measurement
239 240
When the individual concentrations of Pu and Pu are required, the ICP-MS measurement method shall
be selected.
The ICP-MS method is recommended when a large number of samples need to be measured within a short
timescale, and for the monitoring programme with a requirement of low detection limit.
The measurement method of ICP-MS is given in Annex G.
9 Expression of results
-1 [9]
Measurement results are expressed as activity concentrations in Bq·l with associated uncertainties ,
presented in a test report. The coverage factor for the expanded uncertainty is specified in the presentation
of results.
The calculation of results and characteristic limits measured by alpha spectrometry are given in Annex F.
The calculation of results and characteristic limits measured by ICP-MS are given in Annex G.
10 Test report
The test report shall conform to ISO/IEC 17025 requirements or to ISO 15189 requirements for medical
laboratories. It shall contain the following information:
a) a reference to this document, i.e. ISO 18990:2025;
b) the method used;
c) identification of the sample;
1) assigned number;
2) total volume of sample;
3) reference date(s) and start and stop times of sample collection and analysis;
4) sample preservation;
5) date of sample receipt by the service laboratory;
6) condition of package;
-1
d) test result, expressed as the activity concentrations, Bq·l , including the uncertainty with the coverage
factor, k, and units in which the results are expressed;
e) any deviation from the procedure;
f) any unusual features observed;
g) identification of the individual responsible for the report.
Complementary information can be provided such as
a) probabilities α , β and (1-γ ); special precautions shall be taken to minimize the influence of quantities
that can affect the measurement results;
b) the detection limit;
c) if the detection limit exceeds the guideline value, it shall be documented that the method is not suitable
for the measurement purpose;
d) mention of any relevant information likely to affect the results.
11 Quality assurance and quality control program
11.1 General
Quality control operations shall meet the requirements of ISO/IEC 17025.
The laboratory shall have procedures for the transportation, receipt, handling, protection, storage, retention,
and disposal or return of the sample, and chain-of-custody processes shall be maintained throughout these
procedures to ensure samples are not lost or confused. Precautions shall be taken to avoid deterioration,
contamination, loss or damage to the sample during the testing.
Upon receipt of the sample, deviations from specified conditions shall be recorded. When there is doubt
about the suitability for the test, the laboratory shall consult the prescriber for further instructions before
sample preparation and shall record the results of this consultation. The sample storage conditions shall be
maintained, monitored and recorded.
Measurement methods shall be performed by suitably skilled staff under a quality assurance program.
11.2 Variables that can influence the measurement
Special care shall be taken in order to limit as much as possible the influence of parameters that may bias
the measurement and lead to a non-representative result. Failure to take sufficient precautions may require
corrective factors to be applied to the measured result. Variables influencing the measurement can affect the
following stages: sampling, transportation and storage, sample preparation procedure, and measurement.
Special precautions shall be taken to minimize the influence of the following on the measurement results:
— a spike of tracer with an inappropriate activity (too small or too large). The amount of tracer added
should be considered according to the sensitivity or the detection efficiency of the instrument, to ensure
the signal of the tracer is sufficiently high to minimize the uncertainty of the analysis results;
— presence in the test sample of the tracer isotope. If a small amount of the isotope that is used as the
242 236 244
tracer, e.g. Pu, is present in the test sample, Pu or Pu can be used as a tracer instead, or an un-
spiked sample aliquot can be processed to correct Pu present in the sample.
11.3 Instrument verification
Major instrumental parameters (e.g. detection efficiency, calibration, background signal) shall be
periodically verified within a quality assurance program established by the laboratory and in accordance
with the manufacturer's instructions.
11.4 Contamination
The absence of reagent contamination shall be verified through the periodic performance of reagent blank
analysis. Laboratory procedures shall ensure that laboratory and equipment contamination as well as
sample cross contamination are avoided.
11.5 Interference control
It is the user’s responsibility to ensure that all potential interferents have been removed. The removal of
potential interferences is determined by the decontamination factor of the method and the instrumental
239 240 238
capabilities. The main interferents for Pu and Pu measurements by ICP-MS are the tailing of U and
238 239+240
uranium hydrides. The main interferences in the measurement of Pu and Pu by alpha spectrometry
223 224 243 232 210 228
are Ra, Ra, Am, U, Po and Th.
11.6 Method verification
The chemical recovery and the detection limit should be calculated as part of the quality control. In general,
the chemical recovery obtained should be more than 50 % for the procedures in Annexes A, B and C. For very
low chemical recoveries, the laboratory may decide to repeat the sample processing. If the chemical recovery
is lower than a previously defined level and if it is relevant, the laboratory should take appropriate actions
such as repeating the separation, possibly using alternative procedures which are validated in accordance
with the requirements of ISO/IEC 17025.
Procedural blanks, at least 10 % of the test samples in number, should be tested following the same procedure
as urine samples. Additionally, it is recommended to include batched spikes at a frequency of 1 in 10 samples
and parallel sample analysis as routine quality control measures.
Periodic verification of the method accuracy shall be conducted. This may be accomplished by
— participating in inter-laboratory comparison exercises, and
— analysing reference materials or spiked urine samples.
The method repeatability shall also be checked, e.g. by replicate measurements.
For ICP-MS measurement of each batch of samples, verification of the measurement accuracy shall be
conducted by
— measuring a blank solution at constant interval in a sample sequence. The obtained value shall be
subtracted from the measured sample values. If the blank value exceeds the expected background value
(within measurement limits), follow the recommendations of the instrument manufacturer and improve
the rinsing sequence. In addition, all the results of the measurement obtained before the failing blank
and the last valid blank are considered invalid; thus, ideally a blank solution should be measured after
each sample measurement.
— measuring a quality control solution at constant interval in a sample sequence. It is verified that the
value of the concentration does not deviate from the expected value (within measurement limits). If the
deviation exceeds the established measurement limits (optimum sensitivity, optimum stability), follow
the recommendations of the instrument manufacturer and perform the optimization of the parameters
again. In addition, all the results of the measurement obtained before the failing control and the last valid
control are considered invalid; thus, ideally a control solution should be measured before each sample.
11.7 Demonstration of analyst capability
If an analyst has not performed this procedure before, a precision and bias test should be performed by
running a duplicate measurement of a reference or spiked material. Acceptance limits should be defined by
the laboratory.
A similar evaluation should be performed by the analysts who routinely apply this procedure, with a
periodicity defined by the laboratory. Acceptance limits should be defined.
Annex A
(informative)
Chemical separation of plutonium from 20 ml of urine sample
A.1 Principle
This procedure describes a method for the separation and purification of plutonium in 20 ml of urine sample.
Plutonium is separated from urine matrix using a chromatographic extraction resin in a column in a nitric
acid medium.
When the sample volume is 0,02 l, the achievable detection limits are:
-1 239 240 [9][10]
— 0,42 mBq∙l for Pu and Pu by ICP-MS ;
NOTE A single-quadrupole ICP-MS can struggle to achieve such low detection limits, and triple quadrupole
inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS/MS) or sector field inductively coupled plasma mass
spectrometry (SF-ICP-MS) can be used.
-1 238 239+240 [9][10]
— 15 mBq∙l for Pu and Pu by alpha spectrometry .
A.2 Apparatus
Usual laboratory apparatus and the following.
A.2.1 Resin columns, containing the extractant resin TEVA (100 to 150) μm, 3 ml volume, in Ø (1 × 3,8) cm
1)
column in general .
A.2.2 Balance, to an accuracy of 0,1 mg.
A.2.3 Centrifuge tubes/bottles, for example, 50 ml in volume.
A.2.4 Multi-hole vacuum box, for example, 12 positions. (optional)
A.2.5 Pipettes.
A.3 Reagents
A.3.1 Tracer solution.
A.3.2 Ultrapure water, grade 3 quality as specified in ISO 3696, resistivity >18,2 Ω·cm.
-1
A.3.3 Nitric acid (HNO ), concentrated, c(HNO ): 650 g∙kg minimum.
3 3
-1 -1
A.3.4 Nitric acid containing NaNO , 8 mol∙l HNO + 0,02 mol∙l NaNO .
2 3 2
-1
A.3.5 Hydrofluoric acid (HF), concentrated, c(HF): 400 g∙kg minimum.
1) TEVA is an example of a suitable product available commercially. This information is given for the convenience of
users of this document and does not constitute an endorsement by ISO of this product.
WARNING — Toxic and corrosive. Use PPE and fume hood. Immediate medical attention is required
following contact with skin or inhalation of the fumes.
-1 -1
A.3.6 Hydrochloric acid (HCl), concentrated, c(HCl): 370 g∙kg minimum, and 9 mol∙l .
-1 -1
A.3.7 Mixed diluted acid, 0,1 mol∙l HCl + 0,01 mol∙l HF, prepared using concentrated HF (A.3.5) acid
-1
and 370 g∙kg HCl (A.3.6).
-1
A.3.8 Hydrogen peroxide (H O ), c(H O ): 300 g∙kg .
2 2 2 2
-1
A.3.9 Sodium nitrite (NaNO ), c(NaNO ): 3 mol∙l .
2 2
A.4 Procedure
A.4.1 General
This procedure is carried out with two main steps: extraction and elution of plutonium. Batch sample
processing with a vacuum box system is therefore very helpful.
A.4.2 Chemical separation
a) Transfer 20 ml of urine sample into a 50 ml centrifuge tube (A.2.3).
b) Add ~50 mBq of Pu as tracer to the urine sample when using the alpha spectrometry method, and
~10 pg of Pu when using ICP-MS.
c) Add 20 ml of concentrated HNO (A.3.3) to the sample.
-1
d) Add 0,5 ml of 300 g∙kg H O (A.3.8) to the sample.
2 2
-1
e) Adjust valences of Pu to the oxidation state (IV) by adding 0,3 ml of 3 mol∙l NaNO (A.3.9).
f) Set up a TEVA resin column (A.2.1).
-1 -1
g) Condition the resin by passing 15 ml of 8 mol∙l
...
Norme
internationale
ISO 18990
Première édition
Mesurage de la radioactivité dans
238 239 240
2025-12
les urines- Pu, Pu et Pu —
Méthode d’essai utilisant la
spectrométrie alpha ou l’ICP-MS
238 239 240
Measurement of radioactivity in urine- Pu, Pu and Pu —
Test method using alpha spectrometry or ICP-MS
Numéro de référence
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publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
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CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: +41 22 749 01 11
E-mail: copyright@iso.org
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 2
4 Symboles . 2
5 Principe. 3
6 Réactifs chimiques et appareillage . 5
6.1 Réactifs chimiques .5
6.2 Appareillage .5
7 Mode opératoire de préparation de l’échantillon . 6
7.1 Généralités .6
7.2 Préconcentration de l’échantillon . .6
7.3 Décomposition des matières organiques .7
7.4 Séparation chimique .7
7.5 Préparation d’échantillons pour le mesurage .7
7.5.1 Préparation pour le mesurage par spectrométrie alpha .7
7.5.2 Préparation pour le mesurage par ICP-MS .7
8 Mesurage . 7
8.1 Mesurage par spectrométrie alpha .8
8.2 Mesurage par ICP-MS .8
9 Expression des résultats . 8
10 Rapport d’essai . 8
11 Programme d’assurance qualité et de contrôle qualité . 9
11.1 Généralités .9
11.2 Facteurs susceptibles d’influencer le mesurage .9
11.3 Vérification de l’instrument .9
11.4 Contamination .10
11.5 Contrôle des interférences .10
11.6 Vérification de la méthode .10
11.7 Démonstration de l’aptitude de l’opérateur .10
Annexe A (informative) Séparation chimique du plutonium à partir de 20 ml d’échantillon
d’urine .12
Annexe B (informative) Séparation chimique du plutonium à partir de 100 ml d’échantillon
d’urine . 14
Annexe C (informative) Séparation chimique du plutonium à partir d’un échantillon d’urine
recueilli sur 24 h . 17
Annexe D (informative) Préparation de la source par électrodéposition.21
Annexe E (informative) Préparation de la source alpha par coprécipitation au fluorure de
lanthanide .24
Annexe F (informative) Mesurage et expression des résultats en utilisant la méthodepar
spectrométrie alpha .26
Annexe G (informative) Mesurage et expression des résultats en utilisant la méthode par ICP-
MS .33
Bibliographie .39
iii
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’ISO attire l’attention sur le fait que la mise en application du présent document peut entraîner l’utilisation
d’un ou de plusieurs brevets. L’ISO ne prend pas position quant à la preuve, à la validité et à l’applicabilité
de tout droit de brevet revendiqué à cet égard. À la date de publication du présent document, l’ISO n’avait
pas reçu notification qu’un ou plusieurs brevets pouvaient être nécessaires à sa mise en application.
Toutefois, il y a lieu d’avertir les responsables de la mise en application du présent document que des
informations plus récentes sont susceptibles de figurer dans la base de données de brevets, disponible à
l’adresse www.iso.org/brevets. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne pas avoir identifié de tels
droits de brevet.
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 85, Énergie nucléaire, technologies
nucléaires, et radioprotection, sous-comité SC 2, Radioprotection.
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/fr/members.html.
iv
Introduction
Certains professionnels travaillent parfois avec des matières radioactives qui, dans certaines circonstances,
peuvent pénétrer dans l’organisme. Pour réduire au minimum les risques liés aux radionucléides incorporés
pour les travailleurs, il est nécessaire de surveiller les incorporations potentielles ou réelles. Cette
surveillance implique le mesurage de l’activité des radionucléides dans le corps (mesurage in vivo) et/ou
dans des échantillons biologiques, notamment les urines ou les fèces (mesurage in vitro).
Les méthodes analytiques pour les analyses radiotoxicologiques du plutonium dans les urines sont abordées
dans le présent document en raison de:
— la facilité d’échantillonnage des urines et le traitement relativement simple de l’échantillon. Les analyses
radiotoxicologiques des urines sont les plus fréquemment utilisées en tant que méthode de mesurage
in vitro pour évaluer avec exactitude l’ampleur de la contamination interne;
238 239 240
— la radiotoxicité élevée des isotopes du Pu (par exemple, Pu, Pu et Pu), en raison de leurs longues
demi-vies, des émissions alpha hautement énergétiques et de leur capacité à s’accumuler dans les os et
les organes;
— la contribution majeure des isotopes du Pu à la contamination interne dans de nombreuses situations et
les limites de détection des isotopes du Pu qui sont relativement basses par rapport à celles des autres
actinides hautement radiotoxiques.
Pour la surveillance individuelle de routine, il convient que la détection de toutes les expositions qui peuvent
mener à une dose annuelle dépassant 1 mSv soit réalisée conformément à l’ISO 20553. Dans les situations
d’urgence, il convient que les techniques d’analyse radiotoxicologique des urines soient suffisamment
sensibles pour atteindre la valeur maximale du niveau de référence de 0,1 Sv recommandée par la
[1][2][3]
Commission internationale de protection radiologique (CIPR) .
Le présent document fournit des exigences générales concernant le traitement des échantillons et le
mesurage de l’activité volumique des isotopes du Pu dans les échantillons d’urine. Des exemples de modes
opératoires détaillés sont fournis dans les annexes relatives aux différentes situations de surveillance.
v
Norme internationale ISO 18990:2025(fr)
238 239
Mesurage de la radioactivité dans les urines- Pu, Pu et
Pu — Méthode d’essai utilisant la spectrométrie alpha ou
l’ICP-MS
1 Domaine d’application
Le présent document spécifie des approches pour la détermination des isotopes du plutonium ( Pu,
239 240
Pu et Pu) dans les urines utilisant la spectrométrie alpha ou la spectrométrie de masse avec plasma à
couplage inductif (ICP-MS).
Il est applicable au mesurage des isotopes de plutonium à des niveaux qui sont adaptés pour:
— les travailleurs manipulant du plutonium dans des situations d’exposition planifiées, où les limites de
détection sont suffisamment basses pour respecter les limites de dose;
— aux travailleurs, au public et aux intervenants des services d’urgence dans des situations d’exposition
d’urgence, où les limites de détection requises peuvent être bien plus élevées et où il est nécessaire
de communiquer les résultats dans un délai court.
Le présent document ne fournit pas d’informations sur le moment où mettre en place la surveillance ni sur
l’interprétation des résultats en termes de dose ou d’effets biologiques.
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 11929 (toutes les parties), 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
ISO 13167, Qualité de l'eau — Plutonium, américium, curium et neptunium — Méthode d'essai par spectrométrie
alpha
ISO 15189, Laboratoires médicaux — Exigences concernant la qualité et la compétence
ISO/IEC 17025, Exigences générales concernant la compétence des laboratoires d'étalonnages et d'essais
ISO 17294-1, Qualité de l’eau — Application de la spectrométrie de masse avec plasma à couplage inductif (ICP-
MS) — Partie 1: Exigences générales
ISO 17294-2, Qualité de l'eau — Application de la spectrométrie de masse avec plasma à couplage inductif (ICP-
MS) — Partie 2: Dosage des éléments sélectionnés y compris les isotopes d'uranium
ISO 20553, Radioprotection — Surveillance professionnelle des travailleurs exposés à un risque de contamination
interne par des substances radioactives
ISO 20899, Qualité de l'eau — Plutonium et neptunium — Méthode d'essai par ICP-MS
ISO 28218, Radioprotection — Critères de performance pour l'analyse radiotoxicologique
ISO 80000-10, Grandeurs et unités — Partie 10: Physique atomique et nucléaire
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et les définitions de l’ISO 28218, l’ISO 20553, l’ISO 80000-10,
la série ISO 11929, l’ISO 17924-1, l’ISO 20899 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
3.1
niveau de référence
critère de dose utilisé pour orienter le processus d’optimisation dans les situations d’exposition existantes
et d’urgence
−1
Note 1 à l'article: Généralement exprimée sous forme de dose annuelle individuelle (mSv∙an ), il convient que la
valeur d’un niveau de référence soit choisie en tenant compte de la période appropriée, de la distribution des doses
individuelles des personnes concernées et de la tolérabilité du risque dans les circonstances données. Un des objectifs
est de faciliter l’identification des personnes auxquelles il convient de donner la priorité dans la mise en place de
mesures de protection.
3.2
échantillon d’urine ponctuel
échantillon d’urine dont la durée de recueil est inférieure à 24 h (généralement une seule miction)
3.3
délai de traitement de l’échantillon
durée totale requise pour le mesurage et le traitement de l’échantillon
3.4
volume de préparation de l’échantillon
volume d’échantillon prélevé à partir de l’échantillon recueilli pour prétraitement et analyse ultérieure
4 Symboles
Pour les besoins du présent document, les symboles donnés dans le Guide ISO/IEC 98-3, l’ISO 80000-10,
l’ISO 11929-1 ainsi que les suivants doivent s’appliquer.
Symbole Description Unité
A Activité de la source d’étalonnage certifiée à la date du mesurage Bq
A Activité du traceur ajouté à la date du mesurage Bq
T
α Probabilité de la fausse décision positive —
β Probabilité de la fausse décision négative —
−1
C Activité volumique des isotopes du plutonium Bq∙l
A
* −1
Seuil de décision du mesurande Bq∙l
c
A
# −1
Limite de décision du mesurande Bq∙l
c
A
Limites respectivement inférieure et supérieure de l’intervalle élargi probabilistiquement
−1
Bq∙l
c , c
A A
symétrique du mesurande
Limites respectivement inférieure et supérieure de l’intervalle élargi le plus court du me-
< >
−1
Bq∙l
c , c
A A surande
−1
Valeurs vraies possibles ou présumées du mesurande Bq∙l
c
A
−1
c Activité volumique de la solution de traceur au moment de la séparation Bq∙g
AT
ε Efficacité du comptage —
Symbole Description Unité
Φ
Fonction de distribution de la loi normale centrée réduite —
1-γ Probabilité associée à l’intervalle élargi du mesurande —
—
Somme de l’intensité d’émission alpha
I
α
Probabilité par unité de temps qu’un noyau radioactif individuel subisse une décroissance, —
λ telle que définie par la loi de décroissance exponentielle
(constante de décroissance)
m Masse de la solution de traceur g
ST
Nombre de coups mesuré du bruit de fond sur le spectre alpha sur une durée donnée
N Coups
dans la région étudiée du mesurande
Nombre de coups mesuré du bruit de fond sur le spectre alpha sur une durée donnée
N Coups
0T
dans la région étudiée du traceur
Nombre de coups mesuré sur le spectre alpha sur une durée donnée dans la région étudiée
N
Coups
g
du mesurande
Nombre de coups mesuré sur le spectre alpha sur une durée donnée dans la région étudiée
Coups
N
T
du traceur
Probabilité de décroissance de l’isotope par émission de particules alpha
—
P
α
(rapport d’embranchement)
−1
1∙s
Taux de comptage du bruit de fond dans la région étudiée du mesurande
r
−1
1∙s
r Taux de comptage du bruit de fond dans la région du rendement de détection
0ε
−1
1∙s
Taux de comptage du bruit de fond dans la région de traceur étudiée du traceur
r
0T
R Rendement total des mesurages —
—
R Rendement chimique
C
−1
1∙s
r Taux de comptage brut par seconde pour le traceur et les isotopes de plutonium
g
−1
1∙s
r
Taux de comptage brut dans la région du rendement de détection
gε
−1
1∙s
Taux de comptage net du mesurande
r
net
−1
1∙s
r Taux de comptage net du traceur
netT
−1
1∙s
Taux de comptage brut dans la région étudiée du traceur
r
T
t Temps de comptage du bruit de fond par spectrométrie alpha s
t Temps de comptage de l’échantillon par spectrométrie alpha s
g
U(x) Incertitude élargie —
u(x) Incertitude-type —
—
Incertitude-type relative
u
rel
−1
uc Incertitude-type de l’activité volumique du mesurande Bq∙l
A
Incertitude-type de l’estimateur c , fonction d’une valeur vraie présumée c du mesu-
A A −1
uc Bq∙l
A
rande
V Volume de l’échantillon l
5 Principe
238 239
Le présent document spécifie les méthodes de détermination des isotopes du plutonium ( Pu, Pu et
Pu) dans les urines employant la spectrométrie alpha ou la spectrométrie de masse à plasma induit (ICP-
MS). Le volume de préparation de l’échantillon et la méthode de mesurage peuvent être sélectionnés en
fonction de la limite de détection requise, du délai de traitement de l’échantillon à observer et des isotopes à
déterminer.
Sur la base du niveau de référence de 100 mSv pour les intervenants sur site (dose efficace, pendant les
[1]
phases initiale et intermédiaire d’une situation d’urgence en cas d’accident, recommandée par la CIPR
[2][3] 238 239 240
), les excrétions urinaires quotidiennes résultantes de Pu, Pu ou Pu au troisième jour après
−3 −1
l’incorporation seraient de 7 × 10 Bq∙l .
NOTE 1 En présumant que la forme de Pu est de type S et que le diamètre aérodynamique médian en activité est
de 5 μm pour les aérosols inhalés par un travailleur de référence.
NOTE 2 En présumant une excrétion urinaire quotidienne de 1,6 l pour un homme de référence.
Sur la base du niveau d’enregistrement de 1 mSv (5 % de la limite de dose annuelle de 20 mSv, dose efficace
[4]
engagée sur 50 ans) lors de la surveillance de routine , les excrétions urinaires quotidiennes résultantes
238 239 240 −4 −1 238 −4 −1 239 240
de Pu, Pu et Pu seraient de 1,5 × 10 Bq∙l pour Pu et de 1,3 × 10 Bq∙l pour Pu et Pu
avec une fréquence de surveillance annuelle (365 j ± 30 j d’intervalle de surveillance).
NOTE 1 En présumant que la forme de Pu est de type M et que le diamètre aérodynamique médian en activité est
de 5 μm pour les aérosols inhalés par un travailleur de référence.
NOTE 2 En présumant une excrétion urinaire quotidienne de 1,6 l pour un homme de référence.
En cas d’exposition à plusieurs radionucléides, il convient que la limite de détection et la fréquence de
238 239 240
mesurage requises pour Pu, Pu et Pu soient ajustées en conséquence.
La limite de détection dépend du volume de préparation de l’échantillon, du rendement de la séparation
chimique, des performances du dispositif de mesure et du temps de comptage de la spectrométrie alpha.
Dans les situations d’accident, un grand nombre de travailleurs, de personnes et d’intervenants d’urgence
peuvent nécessiter des analyses dans un court laps de temps. Dans ce cas, des échantillons d’urine ponctuels
peuvent être recueillis et traités afin d’estimer rapidement le niveau de contamination à des fins de dépistage,
notamment pour fournir des informations pour l’initiation et la prise en charge de toute surveillance
médicale appropriée.
Il convient de ne pas procéder à un échantillonnage ponctuel dans les 4 h qui suivent l’incident de
contamination, car un certain temps est nécessaire pour que les radionucléides se retrouvent dans l’urine
après être passés par la circulation systémique.
Lors de la surveillance individuelle de l’exposition professionnelle (par exemple, surveillance de routine,
surveillance spéciale, surveillance de contrôle et surveillance de chantier), l’excrétion des urines sur 24 h
peut être recueillie.
NOTE Si des interventions médicales sont pratiquées, il convient de recueillir de préférence le premier échantillon
d’urine après l’intervention.
Étant donné que les calculs de dose interne basés sur des modèles biocinétiques nécessitent de connaître
l’activité excrétée par jour, il est nécessaire de disposer d’une méthode permettant de normaliser les
[4]
résultats obtenus à partir d’échantillons d’urine ponctuels sur une période de 24 h. La CIPR estime qu’un
échantillon recueilli sur 24 h dont le volume est inférieur à 500 ml est susceptible de ne pas avoir été recueilli
sur une période complète de 24 h et recommande alors d’envisager une normalisation.
[5][6]
Les méthodes de normalisation comprennent la mesure de la concentration de créatinine par volume
[7] [4]
(avec ou sans correction pour la densité relative ) et par la durée de l’intervalle d’échantillonnage .
Les volumes de référence sont respectivement de 1,6 l pour les hommes et 1,2 l pour les femmes, et les
−1 −1
valeurs de référence de la créatinine excrétée sont respectivement de 1,7 g∙j pour les hommes et 1,0 g∙j
[8]
pour les femmes .
Il convient de soumettre l’échantillon d’urine à une séparation chimique avant le mesurage afin d’éliminer
les interférences potentielles, notamment:
— la teneur en sel de l’échantillon d’urine, afin de préparer une source de comptage α en couche mince
et d’obtenir la résolution en énergie et l’efficacité de comptage souhaitées pour la spectrométrie alpha,
ou d’éviter la suppression du signal pour le mesurage par ICP-MS;
241 228
— d’autres radionucléides émetteurs α potentiels, tels que le Am (5,44 à 5,49) MeV et le Th (5,35 à
5,42) MeV, dont les émissions peuvent interférer avec celles du Pu (5,46 à 5,50) MeV;
— la matrice organique de l’urine, qui peut sérieusement diminuer le rendement de détection des isotopes
du Pu en spectrométrie alpha et en mesurage par ICP-MS;
+ + +
— les interférences à m/z = 239, 240 à partir du pic de traîne des ions U , UH , UH et d’autres ions isobares
ou polyatomiques lors du mesurage des isotopes du plutonium par ICP-MS.
238 238
En raison de sa demi-vie relativement courte et de l’interférence isobare de U, le mesurage du Pu par
ICP-MS ne permettrait pas, dans la pratique, d’atteindre les limites de détection requises et un mesurage par
spectrométrie alpha est donc recommandé.
239 240
Étant donné que les énergies d’émission des particules alpha du Pu (5,11–5,16) MeV et du Pu (5,12 à
5,17) MeV sont similaires et que leurs pics spectraux se chevauchent de manière significative, la méthode de
239+240
spectrométrie alpha n’est applicable qu’à l’analyse de l’activité du Pu. La méthode de mesurage par
spectrométrie alpha peut être choisie lorsque cela est approprié. Si les activités individuelles de Pu et
Pu sont requises, la méthode de mesurage par ICP-MS doit être sélectionnée.
Les concentrations massiques obtenues par ICP-MS peuvent être converties en activités volumiques pour
les différents isotopes.
6 Réactifs chimiques et appareillage
6.1 Réactifs chimiques
Les réactifs chimiques utilisés pour les séparations chimiques spécifiques sont décrits dans les Annexes A,
B et C, dans les Annexes D et E pour la préparation des sources déposées et dans les Annexes F et G pour
le mesurage par spectrométrie alpha et par ICP-MS.
242 236 244
6.1.1 Traceur, le Pu est couramment utilisé, mais le Pu et le Pu peuvent également être choisis.
Il convient de prévoir des solutions de traceur dont la conformité aux étalons certifiés de mesure nationaux
ou internationaux peut être tracée et qui peuvent être obtenues auprès d’un certain nombre de fournisseurs
commerciaux et d’instituts de mesure nationaux.
6.1.2 Eau ultrapure, résistivité > 18,2 Ω·cm.
6.2 Appareillage
Matériel courant de laboratoire et, en particulier, l’équipement qui suit.
6.2.1 Spectromètre alpha, détecteur à semi-conducteur équipé d’une pompe à vide. Pour obtenir un
spectre avec une bonne résolution, il convient de maintenir la chambre sous vide poussé pendant le mesurage
et que la distance entre le détecteur et la source soit appropriée.
6.2.2 Spectromètre ICP-MS avec logiciel, installé dans une salle climatisée avec une alimentation en
argon.
6.2.3 Balance, précise à 0,1 mg près.
6.2.4 Système de filtration sous vide.
6.2.5 Filtres, d’une porosité de 0,45 µm ou inférieure.
6.2.6 Disque de métal avec une face adhésive.
6.2.7 Centrifugeuse.
6.2.8 Boîte à dépression à multiples emplacements, par exemple 12 positions (facultatif).
6.2.9 Tubes à centrifuger, par exemple 50 ml et 500 ml de volume.
6.2.10 Plaque chauffante.
6.2.11 Plaque d’agitation magnétique.
6.2.12 Agitateurs magnétiques.
De plus, les appareillages pour la séparation chimique spécifique et le mesurage des échantillons sont
répertoriés dans les Annexes A, B, C, D et E.
7 Mode opératoire de préparation de l’échantillon
7.1 Généralités
L’échantillon d’urine doit être acidifié afin de garantir que le pH est inférieur à 2 et doit être analysé dès que
possible ou conservé au réfrigérateur à une température comprise entre 0 °C et 5 °C.
NOTE Il convient que les éprouvettes soient manipulées avec précaution et conformément aux exigences ou
recommandations légales applicables.
Le volume de préparation de l’échantillon d’urine peut être choisi en fonction de la situation de surveillance
(par exemple, situations d’urgence, surveillance individuelle de l’exposition professionnelle), des exigences
relatives aux limites de détection et au délai de traitement de l’échantillon.
Dans les situations d’urgence, des échantillons d’urine ponctuels (<50 ml) peuvent être recueillis pour
mesurer la concentration en Pu à des fins de dépistage. Deux exemples de modes opératoires de préparation
d’échantillons pour la surveillance d’urgence utilisant des échantillons d’urine ponctuels de 20 ml et de
100 ml sont décrits respectivement dans l’Annexe A et l’Annexe B.
Lors de la surveillance individuelle de l’exposition professionnelle (surveillance de routine, surveillance
spéciale, surveillance de contrôle et surveillance de chantier), un échantillon d’urine sur 24 h peut être
utilisé. Un exemple de méthode de préparation d’échantillon pour la surveillance de routine utilisant un
échantillon d’urine sur 24 h (environ 1,6 l) est présenté à l’Annexe C.
7.2 Préconcentration de l’échantillon
Le traceur utilisé pour estimer le rendement chimique est ajouté pendant cette phase initiale de
prétraitement de l’échantillon.
Il convient de bien mélanger l’échantillon afin de garantir l’équilibre isotopique entre les radionucléides de
la substance à analyser et le traceur.
Pour les échantillons d’urine de faible volume (<50 ml), une préconcentration peut ne pas être nécessaire.
Pour les échantillons d’un volume de plus de 50 ml, des étapes de préconcentration sont nécessaires, qui
peuvent être réalisées par évaporation ou par coprécipitation. Si une étape d’évaporation est effectuée,
le résidu résultant est dissous avec une solution acide. En cas de coprécipitation, il est souvent utile d’ajouter
un entraîneur à l’échantillon pour faciliter le recueil du précipité. Après centrifugation ou filtration, le
précipité est dissous avec une solution acide.
La coprécipitation est une méthode efficace pour traiter des échantillons de grand volume. Par exemple,
du phosphate de calcium [Ca (PO ) ], du phosphate de bismuth (BiPO ), de l’hydroxyde de fer [Fe(OH)
3 4 2 4 2
ou Fe(OH) ], de l’oxalate de calcium (CaC O ), de l’hydroxyde de titane [Ti(OH) ], de l’oxyde de manganèse
3 2 4 3
(MnO ) et des fluorures peuvent être ajoutés pour coprécipiter les isotopes du plutonium. Deux exemples
de coprécipitation avec l’hydroxyde de titane pour différents volumes d’échantillons d’urine sont décrits
aux Annexes B et C.
7.3 Décomposition des matières organiques
La décomposition des composés organiques est nécessaire pour les échantillons d’urine de plus de 100 ml
afin d’obtenir un bon rendement chimique et de bonnes performances de la méthode. Il est recommandé
d’effectuer cette étape après la préconcentration de l’échantillon, ce qui peut réduire l’utilisation des réactifs
et réduire le temps de préparation de l’échantillon.
2+
Les méthodes de digestion acide, telles que la réaction de Fenton utilisant du H O et un catalyseur Fe ,
2 2
le chauffage des urines avec du HNO ou du HNO + H O ou la minéralisation par micro-ondes, sont
3 3 2 2
couramment utilisées pour décomposer les composés organiques présents dans l’urine. Un exemple de
décomposition des composés organiques par chauffage avec du HNO +H O est décrit dans l’Annexe C.
3 2 2
7.4 Séparation chimique
Pour obtenir un comportement chimique identique pour le traceur et les radionucléides cibles, une
étape d’ajustement de la valence est nécessaire pour amener les isotopes du Pu à un état d’oxydation
approprié. Divers réactifs, tels que le peroxyde d’hydrogène H O , NaNO , le chlorhydrate d’hydroxylamine
2 2 2
(NH OH·HCl), l’oxyde d’argent (Ag O), l’acide ascorbique (C H O ), le chlorure de titane (TiCl ), le sulfite
2 2 6 8 6 3
de sodium (Na SO ), le disulfite de potassium (K S O ), le sulfate ferreux (FeSO ), le sulfamate ferreux
2 3 2 2 5 4
[Fe(NH SO ) ] et le persulfate d’ammonium [(NH ) S O ], ont été utilisés pour convertir le Pu à un état
2 3 2 4 2 2 8
d’oxydation approprié, par exemple l’état d’oxydation (+IV) ou (+III).
La séparation chimique ultérieure du plutonium est généralement réalisée par chromatographie en utilisant
soit des résines échangeuses d’anions, soit des résines d’extraction en phase solide (SPE). Les procédés de
séparation/purification utilisant des résines chromatographiques d’échange d’anions et d’extraction sont
présentés aux Annexes A, B et C à titre d’exemples.
Pour les échantillons d’urine de grand volume (>1 l), plusieurs étapes de séparation/purification de la
colonne sont nécessaires pour éliminer les interférences lors du mesurage du plutonium. Un exemple de
processus de séparation est donné à l’Annexe C.
7.5 Préparation d’échantillons pour le mesurage
7.5.1 Préparation pour le mesurage par spectrométrie alpha
Les sources de comptage alpha en couche mince sont généralement préparées par électrodéposition ou
coprécipitation. La méthode d’électrodéposition est présentée à l’Annexe D et la méthode de coprécipitation
est présentée à l’Annexe E.
7.5.2 Préparation pour le mesurage par ICP-MS
La solution de l’échantillon peut être filtrée à l’aide d’une membrane filtrante (6.2.5) pour éviter l’obstruction
du tube d’injection ICP-MS. Si le système d’introduction de l’échantillon ne résiste pas à l’acide fluorhydrique,
il convient de laisser évaporer l’échantillon jusqu’à dessication, puis de le redissoudre dans de l’acide nitrique
−1
à 10 g·kg . L’échantillon peut ensuite être mesuré.
8 Mesurage
La spectrométrie alpha et l’ICP-MS sont couramment utilisées pour mesurer les isotopes du Pu. Les méthodes
de mesurage peuvent être sélectionnées en fonction des exigences de limite de détection requise, du délai
de traitement de l’échantillon et des radionucléides à déterminer.
8.1 Mesurage par spectrométrie alpha
238 239+240
La méthode par spectrométrie alpha est recommandée pour le mesurage du Pu et du Pu.
Dans les situations où une limite de détection inférieure est requise, comme dans le cadre d’une surveillance
de routine, il peut être nécessaire d’augmenter la durée de mesurage à plusieurs jours.
La méthode de mesurage par spectrométrie alpha est décrite à l’Annexe F.
8.2 Mesurage par ICP-MS
239 240
Lorsque les concentrations séparées de Pu et Pu sont requises, la méthode de mesurage par ICP-MS
doit être sélectionnée.
La méthode par ICP-MS est recommandée lorsqu’un grand nombre d’échantillons nécessitant d’être mesurés
dans un court laps de temps et pour les programmes de surveillance impliquant l’exigence d’une limite
de détection basse.
La méthode de mesurage par ICP-MS est décrite à l’Annexe G.
9 Expression des résultats
−1 [9]
Les résultats de mesurage sont exprimés en activités volumiques en Bq·l avec leurs incertitudes associées
et consignés dans un rapport d’essai. Le facteur d’élargissement de l’incertitude élargie est spécifié dans
le rapport de présentation des résultats.
Les calculs des résultats et des limites caractéristiques mesurés par spectrométrie alpha sont décrits dans
l’Annexe F.
Le calcul des résultats pour l’ICP-MS est décrit dans l’Annexe G.
10 Rapport d’essai
Le rapport d’essai doit être conforme aux exigences de l’ISO/IEC 17025 ou aux exigences de l’ISO 15189 pour
les laboratoires de biologie médicale. Il doit contenir les informations suivantes:
a) une référence au présent document, c’est-à-dire l’ISO 18990:2025;
b) la méthode utilisée;
c) l’identification de l’échantillon;
1) le numéro attribué;
2) le volume total de l’échantillon;
3) la ou les dates de référence et les heures de début et de fin du recueil et de l’analyse des échantillons;
4) la conservation de l’échantillon;
5) la date de réception de l’échantillon par le laboratoire de service;
6) l’état de l’emballage;
−1
d) le résultat d’essai, exprimé sous forme d’activité volumique en Bq·l , y compris l’incertitude avec le
facteur d’élargissement k, et les unités dans lesquelles les résultats sont exprimés;
e) tout écart par rapport au mode opératoire;
f) toute caractéristique inhabituelle observée;
g) l’identification de la personne responsable du rapport.
Des informations complémentaires peuvent être fournies, telles que:
a) les probabilités α , β et (1-γ ); des précautions particulières doivent être prises pour réduire autant
que possible l’influence des grandeurs pouvant affecter les résultats de mesurage;
b) la limite de détection;
c) si la limite de détection dépasse la valeur indicative, le rapport doit mentionner que la méthode n’est pas
adaptée à l’objectif du mesurage;
d) la mention de toute information pertinente susceptible d’avoir une incidence sur les résultats.
11 Programme d’assurance qualité et de contrôle qualité
11.1 Généralités
Les opérations de contrôle qualité doivent satisfaire aux exigences de l’ISO/IEC 17025.
Le laboratoire doit disposer de modes opératoires pour le transport, la réception, la manipulation, la
protection, le stockage, la conservation et l’élimination ou le retour de l’échantillon, et des processus de
chaîne de contrôle doivent être appliqués tout au long de ces modes opératoires afin d’empêcher toute perte
ou tout endommagement des échantillons. Des précautions doivent être prises pour éviter la détérioration,
la contamination, la perte ou l’endommagement de l’échantillon pendant les essais.
À la réception de l’échantillon, les écarts par rapport aux conditions spécifiées doivent être consignés. En
cas de doute sur la compatibilité pour l’essai, le laboratoire doit consulter le prescripteur pour obtenir
des instructions supplémentaires avant la préparation de l’échantillon et doit consigner les résultats de
cette consultation. Les conditions de stockage des échantillons doivent être maintenues, surveillées et
enregistrées.
Les méthodes de mesure doivent être réalisées par du personnel ayant une qualification appropriée,
dans le cadre d’un programme d’assurance qualité.
11.2 Facteurs susceptibles d’influencer le mesurage
Des précautions particulières doivent être prises pour limiter autant que possible l’influence des
paramètres qui peuvent fausser le mesurage et aboutir à un résultat non représentatif. Si des précautions
suffisantes ne sont pas prises, il peut s’avérer nécessaire d’appliquer des facteurs de correction au résultat
de mesure. Les facteurs influant sur le mesurage peuvent avoir une incidence sur les étapes suivantes:
l’échantillonnage, le transport et le stockage, le mode opératoire de préparation des échantillons et le
mesurage.
Des précautions particulières doivent être prises pour réduire autant que possible l’influence des facteurs
suivants sur les résultats de mesurage des éléments suivants:
— un ajout de traceur avec une activité inappropriée (trop faible ou trop importante). Il convient de tenir
compte de la quantité de traceur ajoutée en fonction de la sensibilité ou du rendement de détection
de l’instrument, afin de s’assurer que le signal du traceur est suffisamment élevé pour réduire autant
que possible l’incertitude des résultats d’analyse;
— la présence du traceur isotopique dans l’échantillon pour essai. Si une petite quantité de l’isotope utilisé
242 236 244
comme traceur, par exemple Pu, est présente dans l’échantillon pour essai, Pu ou Pu peut être
utilisée comme traceur ou une aliquote d’échantillon non marquée peut être traitée pour corriger le
Pu présent dans l’échantillon.
11.3 Vérification de l’instrument
Les principaux paramètres instrumentaux (par exemple rendement de détection, étalonnage, signal de bruit
de fond) doivent être vérifiés périodiquement dans le cadre d’un programme d’assurance qualité établi par
le laboratoire et conformément aux instructions du fabricant.
11.4 Contamination
L’absence de contamination des réactifs doit être vérifiée par la réalisation périodique d’une analyse de
blanc de réactif. Les modes opératoires du laboratoire doivent permettre d’éviter toute contamination du
laboratoire et de l’appareillage ainsi que toute contamination croisée entre échantillons.
11.5 Contrôle des interférences
Il incombe à l’utilisateur de s’assurer que tous les interférents potentiels ont été éliminés. L’élimination des
interférences potentielles est déterminée par le facteur de décontamination de la méthode, ainsi que par
239 240
les capacités de l’instrument. Les principaux interférents pour les mesurages de Pu et Pu par ICP-MS
238 238
sont la traîne de U et des hydrures d’uranium. Les principales interférences lors du mesurage de Pu et
239+240 223 224 243 232 210 228
Pu par spectrométrie alpha sont Ra, Ra, Am, U, Po et Th.
11.6 Vérification de la mé
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.