Баталов Вадим Робертович – инженер-физик лаборатории ядерно-физических методов анализа центральной заводской лаборатории.
456784, Челябинская область, Озерск, ул. Ленина, д. 31
Vadim R. Batalov – Engineer-physicist, Laboratory of nuclear-physical methods of analysis of the Central Plant Laboratory, “Mayak” Production Association.
Lenina Str., 31, Ozersk, 456784
Ишунина Мария Владимировна – начальник группы радиохимического анализа.
Озерск
Mariya V. Ishunina – Head of Group, Southern Urals Biophysics Institute of the Federal Medical Biological Agency of Russia.
Ozersk
Ефимов Александр Владимирович – заведующий отделом радиационной безопасности и дозиметрии.
Озерск
Alexander V. Efimov – Head of Department of Radiation Safety and Dosimetry, Southern Urals Biophysics Institute of the Federal Medical Biological Agency of Russia.
Ozersk
Соколова Александра Борисовна – кандидат биологических наук, научный сотрудник.
Озерск
Alexandra B. Sokolova – Researcher, Candidate of Biological Sciences, Southern Urals Biophysics Institute of the Federal Medical Biological Agency of Russia.
Ozersk
В настоящий момент самыми распространенными методами для измерений активности трансурановых элементов в биологических пробах являются альфа-радиометрия и альфа-спектрометрия. Из них альфа-спектрометрия – наиболее чувствительный и избирательный метод. Однако данный метод не обладает достаточным уровнем чувствительности для контроля труднорастворимых соединений плутония в организме. К примеру, при поступлении труднорастворимых соединений плутония на уровне предельного годового поступления через год в суточном количестве мочи ожидается около 0,4 мБк Pu. Так как нижний предел измерений альфа-спектрометрического метода составляет около 0,5 мБк, то в течение как минимум первых 2 лет персонал, работающий с труднорастворимыми соединениями плутония, не обеспечен достоверным контролем уровней поступления. Для решения данной проблемы была разработана методика анализа, основанная на измерении активности плутония методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой. Методика позволяет измерять плутоний на масс-спектрометре в суточном количестве мочи и в пробах крови после отделения от интерферирующих изотопов методом анионообменной хроматографии. Этот метод обладает гораздо меньшим временем измерения и существенно более высокой чувствительностью по отношению к долгоживущим изотопам, что позволяет снизить нижний предел измерений в пять раз по сравнению с альфа-спектрометрическим методом. Также методика позволяет отдельно измерять активность изотопов плутония-239 и плутония-240, энергии которых неразличимы на альфа-спектре. Выполнены параллельные измерения активности плутония двумя методами в 88 пробах суточной мочи персонала федерального государственного унитарного предприятия «Производственного объединения «Маяк», работающего преимущественно с труднорастворимыми соединениями плутония. Анализ результатов измерений в этих пробах показал отсутствие статистически значимых различий между полученными результатами. Также эти результаты свидетельствуют о лучшей применимости метода масс-спектрометрии для активностей ниже нижнего предела измерений альфа-спектрометрии. Разработанный метод анализа может быть применен для оценки уровней текущего поступления труднорастворимых соединений плутония, для ретроспективной дозиметрии, а также в качестве экспресс-метода при оценке поступления в нештатных ситуациях по содержанию плутония в крови.
Currently, the most common methods to measure the activity of transuranium elements in biological samples are alpha radiometry and alpha spectrometry. Of these, alpha spectrometry is the most sensitive and selective method. However, this method is not sufficiently sensitive to control hardly soluble compounds of plutonium in the human body. For example, upon an intake of hardly soluble compounds of plutonium at the level of annual limit of intake, a year later, Pu in a daily urine sample is expected to be 0.4 mBq. Since the lower limit of measurement of alpha spectrometry is about 0.5 mBq, during the first 2 years as minimum, the workers who have contact with hardly soluble compounds of plutonium are not provided with a reliable monitoring of intakes. To solve this problem, a new technique of analysis was developed based on the plutonium activity measurement using the method of inductively coupled plasma mass spectrometry. This technique allows measuring plutonium by mass spectrometer in daily urine samples and blood samples after separation from interfering isotopes by anionic exchange chromatography. The method takes much less measurement time and is much more sensitive to long-lived isotopes. It enables reducing the lower limit of measurement by a factor of five compared to the alpha spectrometry method. Also, the technique for the first time allows to measure separately the activity of plutonium-239 isotopes and plutonium-240 isotopes, the energies of which are indistinguishable on alpha spectra. The plutonium activity was measured by the two methods in parallel in 88 daily urine samples collected from the personnel of the federal state unitary enterprise “Mayak Production Association” working primarily with hardly soluble compounds of plutonium. The analysis of the measurements of these samples demonstrated no statistically significant differences between the results obtained. Also, these results testify to better applicability of mass spectrometry for the activities below the lower limit of measurement of alpha spectrometry. The developed method of analysis can be applied to estimate the levels of current intake of hardly soluble compounds of plutonium, for retrospective dosimetry and as an express method to obtain the intake estimates by the plutonium activity in blood in non-routine situations.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.