Поведение и физико-химические формы плутония в суспензиях α-Fe2O3 и TiO2 (1105649)
Текст из файла
2СОДЕРЖАНИЕСписок сокращений и условных обозначений .................................................................................. 4Введение ............................................................................................................................................... 5Литературный обзор ............................................................................................................................ 81.Описание сорбционных процессов актинидов на поверхности минералов........................
82.Окислительно-восстановительные реакции, сопровождающие сорбцию Pu(IV, V, VI) наразличных минералах .................................................................................................................... 133.Образование, свойства и поведение истинных коллоидных частиц гидратированногодиоксида плутония ......................................................................................................................... 274.Миграция плутония в окружающей среде ........................................................................... 38Экспериментальная часть.................................................................................................................. 455.Синтез и диагностика образцов α-Fe2O3 и TiO2 ...................................................................
455.1. Синтез и диагностика образцов α-Fe2O3 ..................................................................... 455.2. Синтез и диагностика образцов TiO2.......................................................................... 455.3. Определение фотокаталитической активности образцов α-Fe2O3 и TiO2 ................ 466.Проведение сорбционных экспериментов ...........................................................................
476.1 Приготовление рабочих растворов, содержащих радионуклиды .............................. 476.2 Приготовление раствора 237Pu ....................................................................................... 476.3 Приготовление растворов Pu(VI) .................................................................................. 486.4. Приготовление растворов Pu(V) .................................................................................. 496.5 Приготовление раствора Pu(IV) ....................................................................................
496.6 Определение степени окисления плутония ................................................................. 496.7 Методика проведения сорбционных экспериментов .................................................. 506.8. Методика проведения экспериментов по выщелачиванию актинидов послесорбции .................................................................................................................................. 516.9. Спектроскопия рентгеновского поглощения .............................................................. 516.10. Диагностика образцов методом ПЭМВР .................................................................. 516.11. Математическое моделирование сорбции радионуклидов .....................................
517.Синтез и исследование истинных коллоидных частиц плутония ...................................... 52Результаты и обсуждение .................................................................................................................. 538.Характеризация минералов .................................................................................................... 538.1 Характеристика синтезированного образца гематита ................................................ 538.2 Характеристика синтезированного образца TiO2 ........................................................
579.Сорбция ионов актинидов на гематите и анатазе ................................................................ 609.1 Закономерности сорбции актинидов на гематите ....................................................... 6039.2 Закономерности сорбции актинидов на анатазе.......................................................... 6510. Сорбция Pu(IV,V,VI) на поверхности гематита ...................................................................
7010.1. Окислительно-восстановительные реакции, сопровождающие сорбциюPu(IV,V,VI) на гематите ....................................................................................................... 7010.2. Кинетика сорбции Pu(IV) и Pu(V/VI) на гематите ................................................... 7710.3. Определение физико-химических форм плутония, сорбированного наповерхности гематита методами XAFS и ПЭМВР ........................................................... 8110.4 Выщелачивание плутония, сорбированного на поверхности гематита ..................
8811. Сорбция Pu(V,VI) на поверхности анатаза........................................................................... 9311.1. Определение физико-химических форм плутония, сорбированного наповерхности анатаза методами XAFS и ПЭМВР .............................................................. 9311.2. Кинетика сорбции Pu(V,VI) на анатазе. Влияние освещенности ........................... 9711.3. Выщелачивание плутония с поверхности диоксида титана. Влияниеосвещенности ........................................................................................................................ 9912. Термодинамическое моделирование поведения плутония в коллоидных суспензиях αFe2O3 и TiO2 ..................................................................................................................................
10213. Морфология и поведение в водных растворах истинных коллоидных частиц PuO2+x.. 115Заключение ....................................................................................................................................... 122Список литературы ..........................................................................................................................
123Приложение ...................................................................................................................................... 134Благодарности .................................................................................................................................. 1394СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙАСМ – атомно-силовая микроскопияАЭС – атомные электростанцияБЭТ – теория полимолекулярной адсорбции Брунауэра, Эмметта, ТеллераДТА – дифференциальный термический анализД2ЭГФК – ди (2-этилгексил) фосфорная кислотаЖСС – жидкостно-сцинтилляционная спектрометрияИЭТ – изоэлектрическая точкаЛИЭС – лазерно-искровая эмиссионная спектрометрияЛССЭ – линейное соотношение свободных энергийМСВИ – масс-спектрометрия вторичных ионовОЯТ – отработавшее ядерное топливоПЭМ – просвечивающая электронная микроскопияПЭМВР – просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешенияРАО – радиоактивные отходыРФА – рентгенофазовый анализµ-РФС–рентгенофлуоресцентнаяспектроскопияанализсмикроннымпространственным разрешениемРФЭС – рентгеновская фотоэлектронная спектроскопияРЭМ – растровая электронная микроскопияСПЭМ – сканирующая просвечивающая электронная микроскопияТГА – термогравиметрический анализТНЗ – точка нулевого зарядаТОФО – три-n-октил-фосфиноксидТТА – теноилтрифторацетонBJH – метод Баррета-Джойнера-ХалендыEXAFS –спектроскопия протяженной тонкой структуры рентгеновского поглощенияXAFS – рентгеноабсорбционная спектроскопияXANES –околокраевая структура спектроскопии рентгеновского поглощенияКd – коэффициент распределения, [л/кг, л/м2]рН50 – значение рН, соответствующее 50% сорбции5ВВЕДЕНИЕАктуальность темыДеятельность предприятий ядерного топливного цикла, в том числе ряд аварийныхситуаций на атомных электростанциях и радиохимических комбинатах, а также испытанияядерного оружия, привели к загрязнению окружающей среды техногенными радионуклидами,включая трансурановые элементы.
При разработке мер по реабилитации загрязненныхрадионуклидами территорий, а также при создании пунктов временного размещения ипостоянногозахоронениярадиоактивныхотходов(РАО)необходимопредсказаниемиграционного поведения радионуклидов в окружающей среде. Для этого необходимаинформация об их физико-химических формах и механизмах химических реакций, в которыеони вступают, включая значения констант равновесия этих реакций. Основные процессы,определяющие поведение радионуклидов в геосфере, это сорбция на горных породах,компонентах почв, микроорганизмах и пр., комплексообразование в водной среде, образованиемалорастворимыхсоединенийиколлоидныхчастиц.Наиболеераспространённымиминералами, входящими в состав горных пород и образующих коллоидные частицы привыветривании, являются оксиды Si, Al, Fe, Ti, Mn.
Ранее было показано, что в окислительныхусловиях, например, в подземных водах на территории ПО «Маяк», основными коллоиднымичастицами, которые способны захватывать радионуклиды, являются оксиды Fe, Mn и Ti.Наиболее опасными компонентами РАО в долгосрочной перспективе являютсядолгоживущие изотопы актинидов, в том числе плутония (238Pu,характеризуютсявысокойрадиотоксичностью.Натерритории239Pu,240Pu), которыепредприятийядерноготопливного цикла накоплены значительные объемы загрязненных подземных и поверхностныхвод, содержание плутония в которых значительно превышает уровень вмешательства (0,55 Бк/лдля 239Pu и 240Pu, что соответствует концентрациям 1,0·10-12 и 2,7·10-13 моль/л).Сложность поведения плутония определяется разнообразием его физико-химическихформ – в окружающей среде он может присутствовать в четырёх степенях окисления: Pu(III),Pu(IV), Pu(V) и Pu(VI), при этом химическое поведение плутония в разных степенях окислениясильно отличается.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
