Liquid Scintillation Spectrometric Analysis of Tritium in Drinking Wa-ter and Preparation of Uncertainty Budget

Abstract

The fact that the quality of a product or service is dependent on the reliable measurements inevitable in a rapidly developing and growing economic competition. Because many important decisions are based on the results of chemical analysis. The results are used to check materials according to legal limits or to estimate the monetary value. Therefore, when decisions are based on analytical results, the importance of making a reported measurement result with the uncertainty value increases. In this study, analysis of tritium radioi-sotope in drinking water by liquid scintillation spectrometric method is briefly mentioned and the uncer-tainty components that affect the results of the analysis and the contribution of each parameter to the total uncertainty are examined separately. A standard tritium solution with tritium-free water of about 16.33 Bq/kg was prepared and subjected to distillation in accordance with ASTM D 4107-08 to determine the counting efficiency, counting time, sample volume and recovery factor of the method. Tritium activity measurements of the samples were performed using Quantulus 1220 Model Ultra Low Level liquid scintil-lation spectrometer. Ultima Gold LLT was used as scintillator and 20 mL teflon coated polyethylene vials were used for counting samples. The counting window for the tritium of the spectrometer was adjusted in the range of 5-450 channels in the low-energy beta spectrum region and spectra were analyzed using EASY View Spectrum Software. It was seen that the major source being the statistical counting uncertainty as expected and the combined relative standard uncertainty was calculated as 3.47 Bq⁄kg (k=2).

Keywords

• Drinking water,liquid scintillation spectrometry,measurement uncertainty,radioactivity,tritium

Sıvı Sintilasyon Spektrometrik Yöntemle İçme Sularında Trityum Anali-zi ve Belirsizlik Bütçesinin Hazırlanması

Abstract

Hızla gelişen ve büyüyen ekonomik rekabet ortamında bir ürünün veya sunulan bir hizmetin kalitesinin güvenli ölçümlere bağlı olduğu gerçeği kaçınılmazdır. Çünkü alınan birçok önemli karar kimyasal analizin sonuçlarına dayanmaktadır ve bu sonuçlar, malzemelerin yasal sınırlara uygunluğunu kontrol etmek veya parasal değeri tahmin etmek gibi çeşitli amaçlar için kullanılır. Bu nedenle kararlar analitik sonuçlara dayandığında, rapor edilen bir ölçüm sonucunun belirsizlik değeri ile birlikte verilmesinin önemi daha da artırmaktadır. Bu çalışmada, sıvı sintilasyon spektrometrik yöntemle içme sularında trityum radyoizotopunun analizinden kısaca bahsedilmiş ve analiz sonuçları üzerine etkisi olan belirsizlik bileşenleri ve her bir parametrenin toplam belirsizliğe katkıları da ayrı ayrı incelenmiştir. Cihazın sayım verimini, sayım süresini, numune hacmini ve uygulanan yöntemin geri kazanma faktörünü belirlemek amacıyla trityum içermeyen su (ölü su) kullanılarak trityum aktivite derişimi 16,33 Bq⁄kg olan spike içme suyu numunesi hazırlandı ve ASTM D 4107-08 standardına uygun olarak distilasyon işlemine tabi tutuldu. Numunelerin trityum aktivite ölçümleri Quantulus 1220 Model çok düşük zemin sayımlı sıvı sintilasyon spektrometresi kullanılarak yapıldı. Sintilatör olarak Ultima Gold LLT, örneklerin sayımında ise 20 mL hacimli teflon kaplı polietilen vialler kullanıldı. Cihazın trityum için sayım penceresi düşük enerjili beta spektrumunda 5-450 kanal aralığına ayarlandı ve spektrumlar, EASY View Spektrum Yazılımı kullanılarak analiz edildi. Analiz sonucuna etkisi olan belirsizlik parametreleri arasından numunenin sayım belirsizliğinin beklenildiği gibi en önemli belirsizlik bileşeni olduğu görüldü ve birleşik bağıl standart belirsizlik değeri 3,47 Bq⁄kg (k=2) olarak hesaplandı.

Keywords

• İçme suyu,ölçüm belirsizliği,radyoaktivite,sıvı sintilasyon spektrometresi,trityum

References

1. Altay, T. ve Çifter, C. (1996). Trityum laboratuvarı el kitabı, DSİ TAKK Dairesi Başkanlığı, Ankara, İZ-90, 55s Erişim adresi: www.academia.edu > Gülcan top -Sıvı Sintilasyon Cihazı ile İçme Sularında Trityum Seviyelerinin Belirlenmesi
2. Anonymous. (2005). ENISO/IEC 17025, General requirements for the competence of testing and calibration laboratories, CEN Managment Centre, Brussels. Erişim adresi: https://www.iso.org/standard/39883.html
3. ASTM D 4107-08. (2013). Standard test method for tritium in drinking water. Erişim adresi: https://www.astm.org/Standards/D4107.htm
4. DSİ Genel Müdürlüğü, Toprak Su Kaynakları. Erişim adresi: http://www.dsi.gov.tr/toprak-ve-su-kaynaklari
5. Environmental Isotopes in the Hydrological Cycle. (March 2000). Principles and Applications. Water Resources Programme, International Atomic Energy Agency and United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization, Paris / Vienna. Vol. 1, s. 84. Erişim adresi: http://www-naweb.iaea.org/napc/ih/documents/global_cycle/Environmental_Isotopes
6. Grau Malonda, A., Garcia-Toran˜o, E. (1982). Evaluation of counting efficiency in liquid scintillation counting of pure beta-ray emitters. The International Journal of Applied Radiation and Isotopes, 33(4), 249-253. Erişim adresi: http://www.nipne.ro/rjp/2011_56_9-10/1148_1155.pdf
7. Grau Malonda, A., Garcia-Toran˜o, E., Los Arcos, J. M. (1985). Liquid-scintillation counting efficiency as a function of the figure of merit for pure beta-particle emitters. International Journal of Applied Radiation and Isotopes, 36(2), 157–158. Erişim adresi: http://www.nipne.ro/rjp/2011_56_9-10/1148_1155.pdf
8. International Organization for Standardization. ISO 15189:2003. Medical laboratories–Particular requirements for quality and competence. International Organization for Standardization, Geneva. Erişim adresi: https://www.iso.org/standard/26301.html

9. NPAAC, National Pathology Accreditation Advisory Council. (2007) Requirements for the estimation of measurement uncertainty. Common wealth Department of Health and Ageing, Canberra. Erişim adresi: https://www.apfcb.org/umnpaac.pdf Benliay, A. PLANT, Peyzaj ve Süs Bitkiciliği Dergisi. (2019). Erişim adresi: https://www.plantdergisi.com/yrd-doc-dr-ahmet-benliay/su-varligi.html
10. Roether, W. (1967). Estimating the tritium input to ground water from wine samples: ground-water and direct run-off contribution to central European surface waters, Proc. IAEA Conference on Isotopes in Hydrology, IAEA, Vienna, 73–90. Erişim adresi:https://inis.iaea.org/search/search.aspx?orig_q=RN:38061056
11. Thomas, B. C., William, M. A., Robert, S. N., Milton, M.H. (1987). Nuclear Weapons Data Book, Vol II, U.S. Nuclear Warhead Production, Appendix C, Tritium Inventory, 179-182. Erişim adresi: https://fas.org/pubs/_docs/nuclear_weapons_databook_v1.pdf
12. Turkish Ministry of Health. Regulation about natural mineral waters. Official Gazette No: 25657,02004. Erişim adresi: https://www.researchgate.net/publication/6258866
13. Wallac Quantulus 1220™. (2002). Ultra low level liquid scintillation spectrometer. Instrument Manual, Wallac, Perkin Elmer, 1220-931-06. Erişim adresi: https://www.perkinelmer.com/content/manuals/gde_quantulusinstrumentmanual.pdf
14. Xiaolin, H. ve Per, R. (2008). Critical comparison of radiometric and mass spectrometric methods for the determination of radionuclides in environmental, biological and nuclear waste samples. Analytica Chemica Acta, 608: 105-139. Erişim adresi: https://doi.org/10.1016/j.aca.2007.12.012