Термо- и радиационно-химическое окисление органических компонентов экстракционных систем в условиях регенерации отработанного ядерного топлива

• Автор: Белова, Елена Вячеславовна
• Шифр специальности: 02.00.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 109 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Термохимическое поведение ТБФ и его растворов

1.1.1. Физические свойства ТБФ и его растворов

1.1.2. Взаимодействие ТБФ и его растворов с азотной кислотой

1.2. Радиолиз ТБФ и его растворов

1.2.1. Стабильные продукты радиолиза ТБФ

1.2.2. Радиационное поведение ТБФ в многокомпонентных системах

1.3. Заключение

ГЛАВА 2. МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1. Реактивы и их подготовка
2.2. Методика термоокисления
2.3. Методика облучения образцов
2.4. Аналитические методики
2.4.1.Хроматографический метод
2.4.2. Оптические методы
2.4.3. Потенциометрический метод
2.5. Математическая обработка экспериментальных результатов
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
3.1. Кинетика взаимодействия неразбавленного ТБФ с азотной кислотой в однофазных органических системах
3.1.1.Изменения концентрации НЬЮз при термоокислении ТБФ
3.1.2.Накопление жидкофазных продуктов разложения ТБФ ЗЛ.З.Газовыделение при термоокислении ТБФ
3.1.4.Энергетические параметры кинетических зависимостей
взаимодействия ТБФ с азотной кислотой
3.1.5.Влияние продуктов радиолиза и гидролиза ТБФ на кинетику газовыделения при термоокислении ТБФ азотной кислотой
3.2. Кинетика взаимодействия растворов ТБФ в додекане с азотной кислотой в однофазных органических растворах
3.2.1 .Расход азотной кислоты
3.2.2.Газовыделение
3.2.3.Жидкофазные продукты термолиза
3.2.4.Экзотермические эффекты
3.2.5.Влияние облучения
3.3. Динамика газовыделения при термоокислении ТБФ и его растворов в додекане в двухфазных системах
3.3.1.Газовы деление
3.3.2.Расход азотной кислоты
3.3.3.Влияние облучения
3.4. Обсуждение экспериментальных результатов
3.4.1 .Однофазная органическая система ТБФНЫОз 3.4.2.0днофазная органическая система ТБФдодеканНЫ
3.4.3.Двухфазные водноорганические системы
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Показано, что термохимическое окисление ТБФ и его углеводородных растворов включает ряд последовательнопараллельных реакций, из которых отдельные реакции в определенных условиях могут развиваться в режиме теплового взрыва. Для потенциально опасных реакций установлены константы скоростей и энергии активации, обоснована кинетическая схема термохимического окисления. Изучено влияние продуктов радиационного и химического разложения органических растворов на кинетику окислительных процессов. По кинетическим характеристикам определены граничные условия перерастания окислительных процессов в тепловой взрыв. Результаты работы представляют интерес для развития теории автокатапитических окислительных процессов в жидкофазных гетерогенных системах, а в практическом плане необходимы для оценки взрывобезопасных условий проведения операций экстракционного цикла. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и выводов. ТБФ и его углеводородных растворов различного состава. Во второй главе представлены характеристики экспериментальных установок, аналитических методик и особенности условий проведения экспериментов. В третьей главе для тринбутилфосфата и его растворов в додеканс, содержащих экстрагированную НМОз, а также для двухфазных водноорганических систем ТБФдодекан водный раствор НЫОз рассмотрены полученные экспериментальные результаты по кинетике взаимодействия компонентов растворов с азотной кислотой в открытых емкостях при варьировании температуры, состава органических растворов, концентраций компонентов и дозы предварительного облучения. Проведено обсуждение полученных результатов. В заключение сформулированы основные выводы. ГЛАВА 1. Рассмотрены литературные данные, посвященные некоторым физикохимическим свойствам ТБФ и его углеводородных растворов, связанные с окислительными реакциями с азотной кислотой в условиях экстракционной регенерации отработанного ядерного топлива ОЯТ энергетических реакторов. В технологических схемах регенерации ОЯТ на операциях экстракционного выделения и очистки целевых компонентов, как правило, используются растворы ТБФ в различных разбавителях, преимущественно углеводородных. По технологическим условиям растворы находятся в контакте с водными растворами азотной кислоты и ее солей, при этом концентрации окислителей и температурные условия могут различаться в широких пределах. Аспектам химического взаимодействия растворов ТБФ с азотной кислотой посвящены работы 19. Однако, данные по количественным закономерностям химического окисления ТБФ азотной кислотой, оксидами азота и кислородом имеют ограниченный характер, что не позволяет рассмотреть кинетические и энергетические характеристики термоокислительных реакций в этих системах. Кинетика химических реакций, протекающих в органических растворах ТБФ в присутствии азотной кислоты, зависит от ряда физикохимических параметров таких, как температура, концентрация кислоты, концентрации нитратных солей, ТБФ и состава органической фазы. ТБФ и его растворов, полезные для понимания условий протекания окислительных реакций. ТБФ является трибутиловым эфиром ортофосфорной кислоты с молекулярным весом 6, температурой кипения 4С, плотностью при С 0, гмл и вязкостью 3, спуаза. Стандартная энтальпия образования ТБФ составляет кДжмоль, теплота сгорания ТБФ в кислороде с образованием продуктов С, Н и Н3РО4 кДжмоль 1. ТБФ слабо растворим в воде при комнатной температуре величина растворимости составляет 0,0,гл, т. С ростом температуры растворимость ТБФ в воде снижается и проходит через минимум в области С. В водных растворах азотной кислоты величина растворимости ТБФ уменьшается с ростом концентрации кислоты и достигает минимума в 8 мол ьл НЫОз. При этом изменение растворимости не пропорционально изменению концентрации ТБФ и зависит от природы разбавителя 1. Растворимость воды в ТБФ достаточно велика и составляет при С по данным разных авторов ,7,5 гл, т. ТБФН близко к 1, что объясняется образованием комплекса ТБФхН. С ростом температуры растворимость воды в ТБФ незначительно снижается. Так, по данным работ 1,, растворимость воды в ТБФ составляет при , и С, соответственно, 3, 3, и 3, мольл.