Термодинамическое описание равновесия в системе UO2(NO3)2-H2O-ТБФ

• Автор: Гладилов, Дмитрий Юрьевич
• Шифр специальности: 05.17.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 97 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1. Литературный обзор

1.1. ТБФ в Пурекс-процессе

1.2. Равновесие в системе Н20-ТБФ

1.3. Равновесие в системе Н20-ТБФ-разбавитель

1.4. Система Н20-НЖ>з-ТБФ

1.5. Системы Н20-и02(1Юз)2-ТБФ и Н20-и02(>Юз)2-ТБФ-разбавитель

1.6. СистемыН20-Ш'Ю3-и02(1чЮз)2-ТБФ разбавитель

Глава 2. Методика расчетов

2.1. Последовательность расчетов и использование компьютерных программ

2.2. Определение однородности дисперсий
2.3. Оценка погрешности экспериментальных результатов
Глава 3. Использование мольных долей и распределение воды
3.1. Выбор концентрационной шкалы
3.2. Описание системы Н20-ТБФ
3.3. Описание системы ТБФ-Н20-разбавитель
Глава 4. Расчет состава органической фазы в системе Н20-Н1Ч0з-ТБФ
4.1. Оценка точности экспериментальных данных
4.2. Описание расчетной модели
4.3. Процедура расчета состава органической фазы
4.4. Результаты расчета
Глава 5. Расчет состава органической фазы в системе
Н20-1Ю2(1Ч0з)2-ТБФ

5.1. Выбор базы экспериментальных данных и их корректировка
5.2. Оценка точности экспериментальных данных
5.3. Учет взаимодействия дисольвата нитрата уранила со свободным ТБФ по первичным данным
5.4. Расчет состава органической фазы в системе Н20-1Ю2(Ж)з)2-ТБФ
5.5. Оптимизация распределения урана и распределения воды
5.6. Сравнение результатов расчетов
Выводы
Список литературы
Введение
Актуальность темы
Переработка отработавшего топлива атомных электростанций
проводится с помощью экстракционного технологического процесса, получившего название - Пурекс-процесс, с использованием в качестве экстрагента растворов три-н-бутилфосфата (ТБФ) в смешанных
растворителях. Описанию равновесия в них посвящено огромное количество работ. Обычно расчет коэффициентов распределения в них проводится по эмпирическим уравнениям с использованием молярных концентраций. Основным недостатком такого метода расчета является привязка уравнений к определенной концентрации ТБФ, что не позволяет перейти к другой концентрации ТБФ без проведения дополнительных экспериментов. Оптимизация экстракционного процесса невозможна без разработки
термодинамики процесса и прежде всего системы НгО - НБЮз - иСБОМОзД -ТБФ - разбавитель. Однако для того, чтобы использовать термодинамические соотношения, связывающие активности компонентов органической фазы (например, уравнение Гиббса - Дюгема), необходимо перейти от молярных концентраций к мольным долям и рациональным коэффициентам активности.
Цель работы
Целью работы была разработка термодинамического описания равновесия в системе 1Ю2(Ж)з)2 - Н20 - ТБФ и смежных подсистемах: Н20 -ТБФ, Н20 - ТБФ - разбавитель, Н20 - НБГОз - ТБФ, которые являются частью основной системы Н20 - НТТОз - и02(К0з)2 - ТБФ - разбавитель и для которых в литературе имеются экспериментальные данные в табличной форме.
Для достижения поставленной цели надо было решить основные задачи:
1. Разработать метод расчета концентрации воды в органической фазе в зависимости от активности воды, концентрации ТБФ и природы органического разбавителя, так как без решения этой задачи невозможно рассчитывать мольные доли компонентов в органической фазе.

Другой набор данных по системе ТБФ-Н20-и02(М0з)2 приведен в работе Девиса и Мрочека [75] и представлен в табл. 1.10.
Таблица 1.
Система ТБФ-Н20-и02(Шз)2 [75]
Водная фаза Органическая фаза
Концентрация 1Х)2(Ж)з)2, моль/л Плотность d, г/см3 Концентрации, моль/л Плотность d, г/см
и02(Ж)3)2, Н20 ТБФ
0,0403 1,0103 0,0316 3,366 3,428 0,9
0,0394 1,0102 0,0375 4,06 3,379 0,9
0,0497 1,0134 0,0529 3,155 3,434 0,9
0,0544 1,015 0,0672 3,196 3,426 0,9
0,0534 1,0147 0,076 3,837 3,379 0,
0,0692 1,0197 0,122 3,431 3,394 1,
0,079 1,023 0,149 2,933 3,415 1,0
0,0754 1,0216 0,163 4,004 3,341 1,
0,0931 1,0278 0,26 ЗД4 3,364 1,
0,122 1,036 0,358 2,504 3,378 1,0
0,129 1,0388 0,418 2,504 3,348 1,1
0,13 1,0396 0,44 2,785 3,333 1,1
0,156 1,0479 0,536 2,402 3,354 1,1
0,153 1,0487 0,53 2,436 3,312 1,1
0,184 1,0568 0,66 1,933 3,334 1,1
0,234 1,073 0,834 1,646 3,276 1,2
0,244 1,0769 0,862 1,416 3,262 1,2
0,335 1,1062 1,054 1,003 3,244 1,
0,409 1,1277 1,15 0,738 3,214 1,3
0,592 1,1868 1,323 0,457 3,169 1,3
0,634 1,2034 1,349 0,461 3,175 1,3
0,796 1,2567 1,419 0,278 3,161 1,4
0,812 1,2576 1,427 0,31 3,149 1,4
1,02 1,3197 1,474 0,212 3,142 1,4
1,042 1,3313 1,49 0,208 3,131 1,4
1,295 1,417 1,53 0,16 3,111 1,4
1,727 1,5534 1,548 0,15 3,144 1,
При работе с неразбавленным ТБФ, как отмечалось выше, основной проблемой является отделение от эмульсий воды. В цитируемой работе [75] после энергичного встряхивания растворы отстаивались в течение 12 часов при 25±2°С. Однако, как можно судить по данным табл. 1.11, во втором,