Автореферат (1150183)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

«Санкт-Петербургский Государственный Университет»Кафедра РадиохимииНа правах рукописиМохаммад Хоссейнпур ХанмириИсследование метамиктных минералов как природныханалогов матриц для иммобилизации актиноидовСпециальность 02.00.14 «Радиохимия»Авторефератдиссертации на соискание ученой степеникандидата химических наукСанкт-Петербург2018Работа выполнена на кафедре Радиохимии, в Федеральном государственномбюджетном образовательном учреждении высшего профессиональногообразования «Санкт-Петербургский Государственный Университет».Научный руководитель:Ермоленко ЮрийЕвгеньевичдоктор химических наук, профессорОфициальные оппоненты:АлексеевИгорьЕвгеньевичдоктор химических наук, начальникметрологической службы - главныйметролог, Акционерное общество«РадиевыйинститутимениВ.Г.Хлопина».Епимахов Виталий Николаевичдоктор химических наук, заведующийлабораторией НИТИ им.

А. П.Александрова(СосновыйБор).Ведущая организация:Федеральноегосударственноебюджетноеучреждение«Петербургский институт ядернойфизики им. Б. П. Константинова»Национальногоисследовательскогоцентра «Курчатовский институт».Защита диссертации состоится __ .__ .2018 г. в __ час. __ мин.

на заседаниидиссертационного совета Д 212.232.41 по защите диссертаций на соисканиеучѐной степени доктора и кандидата наук при Федеральном государственномбюджетном образовательном учреждении высшего профессиональногообразования «Санкт-Петербургский Государственный Университет» поадресу: 199004, Россия, Санкт-Петербург, Средний пр., д. 41/43.С диссертацией можно ознакомится в Научной библиотеке им. А. М.Горького СПбГУ, Университетская наб., 7/9.Автореферат диссертации разослан __ .__ .2018 г.Ученый секретарь диссертационного совета,кандидат химических наукШугуров С.М.Общая характеристика работыАктуальность работы:Хорошо известно, что уран- и торий-содержащие минералы существуютмиллионы и даже миллиарды лет. Поэтому вполне разумной и логичнойявляется идея создавать матрицы для иммобилизации радионуклидов или, покрайней мере, для иммобилизации актиноидов по типу тех или иныхминералов, выступающих в качестве аналогов отвержденных форм ВАО.

Норадиоактивные минералы не только служат иллюстрацией возможностидлительного (в геологическом масштабе времени) существованиярадиоактивных твердых тел, но и демонстрируют нам то физико-химическоесостояние, которое со временем должны приобрести минералоподобныематрицы ВАО. Речь идет о метамиктном состоянии вещества, возникающегопод влиянием альфа-распада радиоактивных ядер. Понятно, что всестороннееизучение метамиктных разновидностей уран и торий содержащих минераловявляется важной частью исследований в области заключительной стадииядерного топливного цикла, поскольку несет прогностическую информациюо состоянии отвержденных форм ВАО и о поведении радионуклидов вусловиях геологического захоронения. Такого рода информация можетслужить основой для принятия окончательного решения о конкретныхформах матричных материалов, пригодных для надежнойизоляцииактиноидов от биосферы.Цель работы:Изучение химических эффектов альфа-распада и последствий природныхгидрохимических процессов в метамиктном титано-тантало-ниобате (Ti-TaNb-оксиде) из минеральной группы эвксенита как возможного компонентаполифазной матрицы для иммобилизации актиноидов.Научные задачи:Формулировка «исследование метамиктных минералов» имеет весьмаобобщенный характер и не отражает конкретные научные задачи,необходимые для реализации основной цели работы.

К таковым впредставляемой диссертации относятся:1. Разработка методологии идентификации метамиктных минералов.2. Разработка методологии реконструкции элементного состава минерала наранних этапах его геологической истории.33. Разработка методологии расчета констант скорости инконгруентногорастворения изотопов 234U и 238U из минералов без использованияториевого радиотрассера.4. Определение иммобилизационных характеристик поликраза какприродного аналога Ti-Ta-ниобиевой матрицыдля иммобилизацииактиноидов.Научная новизна:1.

Разработана методология идентификации метамиктных Ti-Ta-ниобатовминеральных групп АВ2О6 и А2В2О7, включающая две стадии: а)количественную оценку различий химических составов изучаемогообразца и известных образцов сравнения; б) рентген-дифракционныйанализ динамики термической рекристаллизации метамиктной структурыпри кратковременном изохронном отжиге минералов.2. Рассмотрен вопрос о химических условиях, необходимых для термическойрекристаллизации первоначальной кристаллической структуры Ti-Taниобата в соответствующей минеральной ассоциации.3. Впервые представлены экспериментальные доказательства существованияполикраза в образцах гранитных пегматитов полуострова Нуолайнниеми.4. Внесено уточнение в методологию расчета формул изучаемых Ti-Taниобатов: указано, что железо в фазе гематита, обнаруживаемой в данныхминеральных ассоциациях, должно включаться в состав группы Асоответствующего Ti-Ta-ниобата.5.

Впервые поставлена проблема определения исходного (первоначального)элементного состава Ti-Ta-ниобата, измененного последующимипроцессами выветривания. Разработана методология реконструкциисоответствующей первоначальной формулы минерала.6. Выполнено исследование химического и фазового состояния изотопов 234Uи 238U в минеральной ассоциации на основе поликраза, позволившеесделать вывод о ряде преимуществ данного минерала в качестве матрицыдля иммобилизации актиноидов по сравнению с минералами супергруппыпирохлора (бетафитом и пирохлором).7. При расчетах кинетических параметров инконгруентного растворенияизотопов урана выполнено определение содержания изотопа 230Тh в Ti-Taниобатах без использования ториевых радиотрассеров. Разработанасоответствующая методология радиохимического анализа.4Практическая значимость работы:1.

Предложенная методология идентификации метамиктных минераловпозволяет экспериментатору определить не только минеральную группу, ккоторой принадлежит изучаемый Ti-Ta-ниобат, но и идентифицироватьконкретные разновидности Ti-Ta-ниобатов внутри соответствующейгруппы. Возможность надежной идентификации метамиктных минераловрасширяет наши знания о минеральном составе гранитных пегматитовБалтийского щита и возможности их использования для исследовательскихцелей и для нужд народного хозяйства.2. Предложенная методология реконструкции минеральной формулы наранних этапах существования минерала, основанная на расчете константыскорости выщелачивания урана в рамках кинетики первого порядка,позволяет предвидеть возможные потери актиноидов за время хранениярадиоактивных отходов в геологическом репозитории.3. Разработанный метод определения величины активности изотопа 230Тh безприменения радиотрассера 234Тh упрощает радиохимическую процедуру иповышает точность анализа.4.

Результаты исследования состояния изотопов урана в поликразе даютоснование рассматривать Ti-Ta-ниобаты вида АВ2О6 как более надежныематрицы для иммобилизации актиноидов, чем пирохлор и бетафит.Методология и методы исследования:Объектом исследования в данной диссертационной работе служилиобразцы метамиктных Ti-Ta-ниобатов в составе полиминеральныхкомпозиций из гранитных пегматитов Балтийского щита (возраст пегматитов1800 ± 30 миллионов лет).

Устаревшее название изучаемых минеральныхобразований – «виикиты». (Лабораторный код образцов: Wk-1, Wk-2, Wk-3,Wk-7.) Определение элементного состава образцов на качественном уровнеметодом рентгено-флуоресцентного анализа выполнялось на спектрометреOxford Instruments X-supreme 8000. Рентгено-дифракционные исследованияпорошковых проб исходных образцов были проведены на дифрактометреДифей-401. Динамику изменения фазового состава образцов в ходеизохронного термического отжигаизучали с использованиемавтоматическогопорошковогодифрактометраD2Phaser(Bruker).Количественный фазовый анализ был выполнен с использованием5программного комплекса TOPAS методом полнопрофильного анализа (методРитвельда).Сканирующая электронная микроскопия (SEM) и рентгеноспектральныймикроанализ (EMPА) выполнялась с использованием электронногомикроскопаVEGA 2 LMHс системой энергодисперсионногорентгеноспектрального микроанализа Oxford Instruments Inca X-act, а такжеэлектронногомикроскопа HITAСHI TM 3000с системойэнергодисперсионного рентгеноспектрального микроанализа OXFORD SwiftED 3000.

Фотофиксация фаз выполнялась в режиме дифракции отраженныхэлектронов (EBSD), позволяющем выявить фазы, различающиеся по«среднему» атомному номеру («композиционный контраст»).Для изучения редокс-состояния урана был применен метод химическогосдвига энергии рентгеновской эмиссионной Lα1-линий урана.

Химическиесдвиги измеряли на двухметровом однокристальном спектрометреконструкции О. И. Сумбаева с фокусировкой по Кошуа. Профили линийаппроксимировались гауссианой, химический сдвиг определялся поположению пика аналитической кривой относительно пика Lα1-линии в UO2.Для выполнения радиохимического анализа использовались стандартныеметодики, основанные на использовании анионообменной хроматографиидля выделения фракций урана и тория, а также валентных форм U(IV) иU(VI).Альфа-источникиизготовлялисьметодоммолекулярногоэлектроосаждения. Катодом служили полированные диски из никеля.Источники измеряли на спектрометрах с кремниевыми поверхностнобарьерными детекторами площадью 3–5 см2.На защиту выносятся:1.

Разработанная двух-стадийная методология идентификации метамиктныхTi-Ta-ниобатов, включающая SEM-BSE и EMP анализ по площади фазыминерала и последующий рентген-дифракционный анализ образцов в ходеизохронного отжига в интервале температур от комнатной до 1000 ОС.2. Разработанная методология реконструкции минеральной формулы Ti-Taниобата на ранних стадиях его геологической истории в рамках кинетикипервого порядка выщелачивания урана под действием природныхфлюидов.3. Метод определения альфа-активности изотопа 230Тh в урансодержащихминералах без применения ториевого радиотрассера.64. Экспериментальные результаты исследования химического и фазовогосостояния изотопов урана, свидетельствующие о более высокойхимической стойкости поликраза по сравнению с бетафитом и пирохлоромв качестве матрицы для иммобилизации актиноидов.Апробация работы:Часть экспериментальных данных, полученных в ходе подготовкидиссертации, вошла в состав выпускной квалификационной работы автора«Пост-эффекты ядерной отдачи в полиминеральной композиции».

Порезультатам защиты решением Государственной аттестационной комиссии виюне 2014 г. автору была присвоена квалификация магистр химии. Основныерезультаты работы докладывались на следующих конференциях: VIIIВсероссийская конференция по радиохимии «Радиохимия-2015» (г.Железногорск, 2015 г.); Ninth International Conference on Nuclear andRadiochemistry- NRC9, (Helsinki, Finland.

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.

Список файлов диссертации