TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 8971:2011 VỀ THỰC PHẨM – XÁC ĐỊNH CESI-134 VÀ CESI-137 BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐO PHỔ GAMMA

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 8971:2011

THỰC PHẨM – XÁC ĐỊNH CESI-134 VÀ CESI-137 BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐO PHỔ GAMMA

Foodstuffs – Determination of cesium-134 and cesium-137 by gamma-ray spectrometric method

CẢNH BÁO – Khi áp dụng tiêu chuẩn này có thể cần phải sử dụng các vật liệu, thiết bị và các thao tác nguy hiểm. Tiêu chuẩn này không đề cập đến các vấn đề an toàn khi sử dụng chúng. Người sử dụng tiêu chuẩn này phải tự thiết lập các thao tác an toàn thích hợp và xác định khả năng áp dụng các giới hạn quy định trước khi sử dụng tiêu chuẩn.

1. Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định phương pháp xác định các nuclid phóng xạ cesi có chu kì phân rã trong thực phẩm ở mức lớn hơn 100 Bq/kg hoặc lớn hơn 100 Bq/I.

Phương pháp này cũng áp dụng cho các loại thực phẩm mà các sản phẩm phân hạch mới (ví dụ: bari-140, lantan-140, iot-131…) đã phân rã.

Phương pháp này không áp dụng cho các loại thực phẩm chưa biết rõ thành phần các nuclid phóng xạ và/hoặc các pic chưa tách tốt. Phương pháp này cũng không thích hợp để xác định Cs-134 nếu tỷ lệ hoạt độ phóng xạ giữa Cs-137 và Cs-134 lớn hơn 10.

Tham khảo Phụ lục A về kết quả thử liên phòng thử nghiệm.

2. Nguyên tắc

Đặt phần mẫu thử vào detector nhấp nháy natri iodua (Nal) đã hoạt hóa bằng tali (TI) và được che chắn. Detector được nối với máy đo phổ gamma đa kênh. Các photon được đếm trong thể tích đã biết. Sau khi xác định được các dải năng lượng photon đối với Cs-134 (pic cực đại 796 keV) và Cs-137 (pic cực đại 662 keV), tính diện tích cho từng nuclid phóng xạ đo được rồi tính nồng độ hoạt độ của Cs-134 và Cs-137.

3. Thuốc thử

Chỉ sử dụng thuốc thử loại tinh khiết phân tích và nước đã khử khoáng hoặc nước máy không chứa radon và các sản phẩm phân rã, trừ khi có quy định khác.

3.1. Dung dịch chuẩn gốc Cs-134 1⁾

Dung dịch chuẩn này có chứa hoạt độ phóng xạ gamma đã biết. Thành phần, nồng độ và tính ổn định theo quy định của nhà sản xuất. Bảo quản dung dịch này trong chai kín khí và tránh làm bay hơi nước.

3.2. Dung dịch chuẩn gốc Cs-137¹⁾

Dung dịch chuẩn này có chứa hoạt độ phóng xạ gamma đã biết. Thành phần, nồng độ và độ ổn định theo quy định của nhà sản xuất. Bảo quản dung dịch này trong chai kín khí và tránh làm bay hơi nước.

3.3. Dung dịch chuẩn đối chứng tia gamma ¹⁾

Dung dịch của các nuclid phóng xạ có chu kỳ bán rã tương đối dài, ví dụ, Cs-137, Co-60 hoặc Y-88, có chứa hoạt độ phóng xạ khoảng 185 kBq để hiệu chuẩn năng lượng detector. Thành phần, nồng độ và độ ổn định theo quy định của nhà sản xuất. Bảo quản dung dịch này trong chai kín khí và tránh làm bay hơi nước.

3.4. Dung dịch HCI-CsCI, có chứa 100 mg CsCI/ml (đồng vị Cs bền làm chất mang) trong dung dịch axit clohydric 0,1 M có chứa 100 mg CsCI/ml.

Hòa tan tất cả các chuẩn trong dung dịch HCI-CsCI này.

4. Thiết bị, dụng cụ

Sử dụng các thiết bị, dụng cụ của phòng thử nghiệm thông thường và các thiết bị, dụng cụ sau đây:

4.1. Máy đo phổ gamma đa kênh, được trang bị 4096 kênh và bộ khuếch đại chuyển đổi kỹ thuật số (ADC)2⁾.

4.2. Detector nhấp nháy Nal, được hoạt hóa bằng TI và được che chắn, ví dụ loại có kích thước (3 x 3) inch.

4.3. Buồng chì, dày 5 cm, đường kính ngoài 22 cm, đường kính trong 12 cm.

4.4. Cốc đếm, bằng chất dẻo, dung tích tối đa 520 ml.

5. Lấy mẫu

Mẫu gửi đến phòng thử nghiệm phải đúng là mẫu đại diện. Mẫu không bị hư hỏng hoặc thay đổi trong suốt quá trình vận chuyển hoặc bảo quản.

Việc lấy mẫu không được quy định trong tiêu chuẩn này, nên lấy mẫu theo các tiêu chuẩn cụ thể có liên quan.

6. Cách tiến hành

6.1. Hiệu chuẩn phổ năng lượng gamma

Thực hiện quy trình hiệu chuẩn phổ năng lượng gamma theo hướng dẫn của nhà sản xuất, sử dụng phổ năng lượng photon đã được ghi lại và được hiển thị bằng máy đo phổ gamma đa kênh (4.1). Sử dụng ít nhất 2 nuclid phóng xạ có các năng lượng pic khác nhau (ví dụ: Co-60 hoặc Y-88 với Cs-137).

CHÚ THÍCH Việc nhận biết một số pic trong phổ năng lượng sẽ khó khăn do độ phân giải của tinh thể Nal (TI) thấp. Các detector nhấp nháy Nal cần có độ phân giải của các phép đo Cs-137 từ 7 % đến 9 %. Định kỳ kiểm tra độ phân giải.

Chỉnh máy đo phổ gamma theo hướng dẫn của nhà sản xuất. Chỉnh máy đo phổ cho từng phép đo, một kênh là khoảng 2 keV. Pic 662 keV của Cs-137 phải nằm trong kênh 331. Nếu pic 662 keV khác nhiều hơn hai kênh từ kênh 331 (ví dụ: lớn hơn 4 keV), thì thực hiện quy trình hiệu chuẩn năng lượng gamma như sau: Chuẩn bị dung dịch hiệu chuẩn đối chứng tia gamma bằng cách pha loãng 1 ml dung dịch chuẩn đối chứng tia gamma (3.3) với nước đựng trong cốc đếm (4.4) đến khoảng 250 ml. Đặt bình lên trên detector (4.2) và đếm các photon trong khoảng 900 s (15 min). Giữ dung dịch hiệu chuẩn đối chứng tia gamma cho các phép đo bổ sung.

6.2. Xác định hiệu suất đếm

Chuẩn bị dung dịch chuẩn hiệu chuẩn như sau:

Dùng pipet lấy chính xác một lượng đã biết hoạt độ tia gamma của dung dịch chuẩn gốc nuclid phóng xạ i [ví dụ: 50 ml dung dịch chuẩn gốc Cs-134 (3.1) và/hoặc 50 ml dung dịch chuẩn gốc Cs-137 (3.2)] cho vào cốc đếm (4.4). Pha loãng bằng nước đến 250 ml. Đặt bình vào trong buồng chì (4.3), lên trên detector (4.2) và chỉnh dải năng lượng photon j yêu cầu.

CHÚ THÍCH Trong trường hợp không có các pic chồng nhau, phạm vi quét nên bao trùm toàn bộ pic cộng với 3 kênh trên một mặt. Trong trường hợp có các pic chồng lên nhau thì phạm vi quét nên bao trùm cả các pic chồng nhau và 3 kênh trên một mặt. Đối với các mẫu thử chứa Cs-134 và Cs-137, thì dải năng lượng được khuyến cáo là: đối với Cs-134 có các pic đã tách ở 795 keV từ kênh 358 đến 440 (716 keV đến 880 keV); đối với Cs-137, từ kênh 258 đến 357 (516 keV đến 714 keV) bao trùm phạm vi của cả hai pic Cs-134 và Cs-137. Năng lượng gamma cực đại đối với Cs-134 và Cs-137 là 796 keV và 662 keV tương ứng.

Đếm các photon được phát ra từ dung dịch chuẩn hiệu chuẩn ít nhất 900 s (t_s). Ghi lại số đếm diện tích (N(S>_i,j] của dung dịch chuẩn làm việc i đối với dải năng lượng photon j. Tính hiệu suất đếm của dung dịch chuẩn hiệu chuẩn (6.2) đối với dải năng lượng j như trong Điều 7. Nếu cần, lặp lại hiệu chuẩn, dùng các lượng nhỏ chất chuẩn hoặc thể tích mẫu thử đã biết. Định kỳ kiểm tra hiệu suất đếm và năng lượng hiệu chuẩn, sử dụng dung dịch hiệu chuẩn đối chứng tia gamma như trong 6.1.

6.3. Xác định hoạt độ của mẫu thử

Đồng hóa và cân một phần mẫu thử cho vào cốc đếm (4.4). Xác định thể tích của mẫu thử, v, và ghi lại khối lượng, m. Trước khi thực hiện phân tích định lượng, điều chỉnh dải năng lượng j đối với từng nuclid phóng xạ như trong 6.2. Đặt cốc đếm (4.4) trong buồng chì (4.3) lên trên detector Nal(TI) và đếm photon trong ít nhất 900 s (t_m) để thu được số đếm mong muốn. Tính số đếm diện tích tổng số [N(u)_ij] từ nuclid phóng xạ (i) trong mẫu thử (u) đối với dải năng lượng j.

7. Tính và biểu thị kết quả

7.1. Hiệu suất đếm của dung dịch chuẩn hiệu chuẩn

Tính hiệu suất đếm, e_i,j, của nuclid phóng xạ i đối với thể tích đếm, v, quan sát được trong dải năng lượng photon j đối với dung dịch chuẩn hiệu chuẩn, bằng phần trăm (%) theo công thức:

Trong đó:

N(s)_i,j là số lượng các số đếm riêng lẻ của dung dịch chuẩn hiệu chuẩn i quan sát được trong dải năng lượng j, tính bằng số đếm diện tích;

t_s là thời gian đếm đã hiệu chỉnh với thời gian đọc của dung dịch chuẩn hiệu chuẩn i, tính bằng giây (s);

A(s)_i là hoạt độ của dung dịch chuẩn hiệu chuẩn i có thể tích đếm đã biết (v) quan sát được trong dải năng lượng j, tính bằng becquerel (Bq).

7.2. Hoạt độ của mẫu thử

7.2.1. Trường hợp có một nuclid phóng xạ

Tính hoạt độ [A(u)_i] của nuclid phóng xạ i trong mẫu thử (u) đối với thể tích đếm đã dùng được quan sát trong dải năng lượng photon j đối với dung dịch chuẩn đối chứng, bằng becquerel (Bq), theo công thức sau:

Trong đó:

N(u)_i,j  là số đếm diện tích riêng lẻ của nuclid phóng xạ i quan sát được trong dải năng lượng j;

t_m là thời gian đếm của nuclid phóng xạ i trong mẫu thử, tính bằng giây (s);

Tính nồng độ hoạt độ [A(u)_i(m) hoặc A(u)_i(v)] của nuclid phóng xạ i trong mẫu thử (u), bằng becquerel trên kilogam (Bq/kg) hoặc becquerel trên lít (Bq/I) theo công thức sau:

A(u)_i (m) =                            hoặc     A(u)_i (v) = 

Trong đó:

m là khối lượng mẫu thử, tính bằng kilogam (kg);

v  là thể tích mẫu thử, tính bằng lít (l);

A_i là hoạt độ của nuclid phóng xạ i đối với thể tích đếm đã cho (v), tính bằng becquerel (Bq).

7.2.2. Trường hợp có hai nuclid phóng xạ

Tính tốc độ đếm (R₁ và R₂) đối với hai nuclid phóng xạ a và b trong dải năng lượng photon tương ứng 1 và 2, bằng số đếm diện tích trên giây, theo công thức sau:

 và 

Trong đó:

N₁, N₂ tương ứng là tổng của các số đếm diện tích riêng lẻ của hai nuclid phóng xạ quan sát được trong dải năng lượng photon 1 và 2.

Tính các hoạt độ của nuclid phóng xạ a và b [A(u)_a và A(u)_b, tương ứng] đối với thể tích đếm quan sát được trong các dải năng lượng photon tương ứng 1 và 2, bằng becquerel (Bq) từ công thức sau:

R₁ = [A(u)_a x e_a,1 x 0,01] + [A(u)_b x e_b,1  x 0,01]

R₂ = [A(u)_a x e_a,2 x 0,01] + [A(u)_b x e_b,2  x 0,01]

Trong đó:

e_a,1  là hiệu suất đếm của nuclid phóng xạ a đối với thể tích đếm đã cho quan sát được trong dải năng lượng photon 1, tính bằng phần trăm (%);

e_a,2  là hiệu suất đếm của nuclid phóng xạ a đối với thể tích đếm đã cho quan sát được trong dải năng lượng photon 2, tính bằng phần trăm (%);

e_b,1  là hiệu suất đếm của nuclid phóng xạ b đối với thể tích đếm đã cho quan sát được trong dải năng lượng photon 1, tính bằng phần trăm (%);

e_b,2 là hiệu suất đếm của nuclid phóng xạ b đối với thể tích đếm đã cho quan sát được trong dải năng lượng photon 2, tính bằng phần trăm (%).

CHÚ THÍCH Nếu đo kết hợp Cs-134 (nuclid phóng xạ a) và Cs-137 (nuclid phóng xạ b) thì hiệu suất đếm của một trong các nuclic phóng xạ này (Cs-137) sẽ bằng zero trong dải năng lượng photon 2 (e_b,2 = 0).

Tính nồng độ hoạt độ [A(u)_i(m) hoặc A(u)_i(v)] của nuclid phóng xạ a và b trong mẫu thử (u) bằng becquerel trên kilogam (Bq/kg) hoặc becquerel trên lít (Bq/I), theo công thức sau:

A(u)_i (m) =   hoặc  A(u)_i (v) = 

Trong đó:

A_i là hoạt độ của nuclid phóng xạ a hoặc b đối với thể tích đếm đã cho (v) quan sát được trong dải photon 1 và 2, tính bằng becquerel (Bq).

7.3. Biểu thị kết quả

Ghi lại kết quả nồng độ hoạt độ của các nuclid phóng xạ trong mẫu thử chính xác đến becquerel trên kilogam (Bq/kg) hoặc becquerel trên lít (Bq/I).

8. Báo cáo thử nghiệm

Báo cáo thử nghiệm phải ghi rõ:

a) mọi thông tin cần thiết để nhận biết đầy đủ về mẫu thử;

b) phương pháp lấy mẫu đã sử dụng, nếu biết;

c) phương pháp thử đã dùng, viện dẫn tiêu chuẩn này;

d) tất cả các chi tiết thao tác không quy định trong tiêu chuẩn này, hoặc tùy chọn cùng với các chi tiết bất thường nào khác có thể ảnh hưởng đến kết quả;

e) kết quả thử nghiệm thu được.

PHỤ LỤC A

(Tham khảo)

PHÉP THỬ LIÊN PHÒNG THỬ NGHIỆM

Một phép thử liên phòng thử nghiệm quốc tế gồm có 13 phòng thử nghiệm tham gia thực hiện trên 8 mẫu xác định, đã cho kết quả thống kê nêu trong Bảng A.1.

Bảng A.1 – Kết quả thử nghiệm liên phòng xác định Cs-134 và Cs-137 trong thực phẩm bằng phương pháp đo phổ gamma

THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] J. AOAC Int. 78, 1244(1995).

[2] J. AOAC Int. 80, 545(1997).