En studie av radioaktivt cesium i alikvoten for identifisering av kjemiske trusselstoffer i en blandet prøve

Abstract

Forsvarets forskningsinstitutt (FFI) har samlokaliserte laboratorier for biologiske (B), kjemiske (C) og radioaktive (R) stoffer, og har etablert prosedyrer for mottak av prøver med en mulig blanding av CBR-trusselstoffer. I håndteringen av en slik blandet prøve er det viktig å beskytte laboratoriepersonellet og minimere eksponeringsrisikoen. I FFIs gjeldende prosedyre splittes prøven for separate, parallelle tester. Alikvotene for identifisering av kjemiske og radioaktive stoffer renses for eventuelle aktive biologiske trusselstoffer før videre analyse. Dette kan gjøres ved ekstraksjon og filtrering, eller før videre radioaktivitetsanalyse også ved autoklavering. Radioaktivitet kan ikke ødelegges, men vil i noen tilfeller kunne fysisk fjernes. Fordi radioaktive isotoper har samme kjemiske egenskaper som de stabile isotopene av samme grunnstoff, vil man ikke kunne si noe generelt om hvordan radioaktivitet vil oppføre seg i prosedyren, men prosedyren kan testes for spesifikke stoffer. Formålet med denne studien var å undersøke hvordan FFIs prosedyre fram til kjemisk analyse påvirker én spesifikk radioaktiv nuklide, cesium-137. Cesium-137 ble valgt for nærmere undersøkelse fordi stoffet vurderes å være en sannsynlig kandidat i forbindelse med terrorisme med bruk av radioaktive stoffer. Flere steg av renseprosedyren ble undersøkt: I ekstraksjon til organisk fase, både fra fast fase og vandig fase, ble cesium ikke medekstrahert, og organisk fase kan derfor regnes som ikke radioaktiv. I ekstraksjon fra fast fase til vandig løsning ble hovedandelen cesium-137 værende i den faste fasen. Ved videre filtrering av ekstraktet ble jordpartiklene stoppet i filteret. Målinger viste at filteret var mange ganger mer radioaktivt enn filtratet. Cesium bandt seg altså til jordpartikler, og den vandige fasen fra en fast prøve kan regnes som redusert radioaktiv sammenlignet med utgangsprøven. For en ren vandig prøve som ble filtrert, passerte aktiviteten gjennom filteret, og fasen for videre analyse vil være omtrent like radioaktiv som utgangsprøven. I en simulert blandet prøve (vann tilsatt biologiske partikler og kjemiske forbindelser) som ble filtrert, ble noe radioaktivitet fanget i partikkelfilteret og andelen radioaktivitet i prøven for videre analyse vil være redusert radioaktiv sammenlignet med utgangsprøven. Resultatene viser at etter rense- og opparbeidelsesprosedyrene fram til analyse av den kjemiske alikvoten fra en blandet prøve kan den organiske fasen håndteres uten risiko for eksponering fra radioaktivt cesium. For en vandig fase vil eksponeringsrisikoen være redusert, men ikke eliminert.

The Norwegian Defence Research Establishment (FFI) has co-located laboratories for biological (B), chemical (C) and radiological (R) substances and has established procedures for accepting samples with possible content of CBR agents. In handling these samples it is important to protect the laboratory personnel and limit the potential exposure. In the current procedure at FFI the unknown sample is split for separate and parallel testing. The sub-samples for chemical and radioactive analysis are cleansed of active biological components prior to further treatment. The removal can be done by extraction and filtration or for the sample for radioactivity analysis also by autoclaving. Radioactivity cannot be destroyed, but it may in some cases be physically removed. It is therefore of interest to test whether the radioactivity is removed by the procedure for biological cleansing of the sub-sample for chemical analysis. The purpose of this study is to investigate how the cleansing procedure affects one specific radioactive nuclide, cesium-137. The results will not necessarily be valid for other radioactive substances, as each nuclide has element specific properties. Cesium-137 was chosen for closer studies because this nuclide is considered a probable candidate for use in radiological terrorism. Several steps in the procedure leading to chemical analysis were tested: It was shown that cesium-137 is not extracted to dichloromethane neither from solids nor polar liquids. The organic phase thus can be regarded as non-radioactive for further treatment. In the extraction from soil using ion exchanged water, the main fraction of cesium-137 remained in the solid. When filtering the extract the soil particles were retained in the filter, and thus the filter was many times more radioactive than the filtrate. The aquatic phase from extraction from a solid can be regarded as reduced in radioactivity compared to the original sample. Aquatic samples without particles were filtered. The measurements showed that the fraction of cesium-137 was many times larger in the filtrate than in the filter. For an aquatic sample that is only filtered, the filtrate will be roughly as radioactive as the original sample. An aquatic sample spiked with biological particles and chemicals was filtered. Some activity was retained in the first filter. The sample will be reduced in radioactivity compared to the original sample. The results show that after the procedure for cleansing and preparing the sub-sample for chemical analysis the organic phase can be handled without risk of exposure to radioactive cesium. For an aquatic phase, however, the risk will be reduced but not eliminated.