Выделение, разделение и определение актинидов: новые подходы и методы

• Автор: Куляко, Юрий Михайлович
• Шифр специальности: 02.00.14
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 196 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. ЭКСТРАКЦИОННОЕ ВЫДЕЛЕНИЕ АКТИНИДОВ И ЛАНТАНИДОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОРГАНИЧЕСКИХ ЛИГАНДОВ В ОТСУТСТВИЕ РАСТВОРИТЕЛЯ
1.1. Основные закономерности экстракции актинидов н лантанидов дфснлднбутилкарбамоилмстл фосфиноксидом в отсутствие органического растворители.
1.1.1. Взаимодействие дифснилдибутилкарбамоилмстилфосфиноксида с минеральными кислотами и катионами металла

1.1.2. Исследование экстракции актинидов и лантанидов аддуктом

дифенилдибутилкарбамоилметилфосфин оксида с азотной кислотой из водных растворов.

1.1.3. Состав комплексов уранаУ1 и неодимаШ с аддуктами

дифсиилдибутилкарбамоилметилфосфин оксид с азотной и хлорной кислотами

1.1.4. Эффективность извлечения актинидов и лантанидов аддуктом дифенилдибутилкарбамоилмстилфосфип оксидНЮз из кислых водных растворов

и механизм происходящих процессов

1.1.5. Использование аддукта дифенилдибутилкарбамоилметилфосфин оксида с НКОз, закрепленного на инертных матрицах, для извлечения урана и лантанидов из
азотнокислых растворов.
Основные выводы
1.2. Экстрагирование актинидов из их диоксидов аддуктами органических реагентов с азотной кислотой.
1.2.1. Использование аддукта трибутилфосфата с азотной кислотой для извлечения актинидов из их диоксидов.
1.2.2. Использование аддуктов мсти л изобутил кетои а и Н,ЫдиметилЫ,Ыдиоктилгексилэтоксималонамида с азотной кислотой для экстрагирования актинидов
из их диоксидов
Основные выводы
ГЛАВА II. ЭКСТРАКЦИЯ АКТИНИДОВ, ЛАНТАНИДОВ, ЦЕЗИЯ И СТРОНЦИЯ СВЕРХКРИТИЧЕСКИМ ДИОКСИДОМ УГЛЕРОДА В ПРИСУТСТВИИ РАЗЛИЧНЫХ
ОРГАНИЧЕСКИХ ЛИГАНДОВ.
2.1. Экстрагирование актинидов из их диоксидов сверхкритичсским диоксидом углерода, содержащим аддукт трибутилфосфата с азотной кислотой.
2.2. Экстракции цезии и стронции сверхкритичсским диоксидом углерода в присутствии макроциклнческнх и фтор содержащих веществ.
2.2.1. Выбор макроцикличсских соединений и противоионов для сверхкритической экстракции цезия и стронция диоксидом углерода.
2.2.2. Экстракция цезия и стронция сверх критическим диоксидом углерода в присутствии органических лигандов. Факторы, влияющие па эффективность их извлечения.
Основные выводы
ГЛАВА III. РАЗДЕЛЕНИЕ АКТИНИДОВ И ЛАНТАНИДОВ ОСАЖДЕНИЕМ ПОЛИЦИАНИДНЫМИ КОМПЛЕКСНЫМИ ИОНАМИ ТРХВАЛЕНТНОГО ЖЕЛЕЗА.
3.1. Осаждение амсрицияЦП, кюрия III и снропня1 ферршшанпдом калин в кислых растворах
3.2. Зависимость осаждения а.мсриц1я1Н и свропияШ от их концентрации и времени выстаивания при их раздельном присутствии в азотнокислых растворах феррициапнда калия
3.3. Зависимость осаждения америнияП и евроиинШ от их концентрации и времени выстаивания при их совместном присутствии в азотнокислых растворах феррициапнда калия
3.4. Изучение поведения америция в щелочных растворах феррицианида калия с цслыо его отделении от РЗЭ н ближайших ТПЭ
Основные выводы
ГЛАВА IV. ПОЛУЧЕНИЕ АКТИНИДОВ В ВЫСШИХ СОСТОЯНИЯХ ОКИСЛЕНИЯ С
ЦЕЛЬЮ ИХ ВЫДЕЛЕНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
4.1. Исследование электрохимического поведении трансплутонисвых элементов в
средах, способствующих их стабилизации в высших состояниях окислении
4.1.1. Изучение окисления америцияШ в ацетонитрильных растворах фосфорной кислоты
4.1.2. Поведение трансплутониевых элементов в растворах конденсированных фосфатов
4.1.3. Изучение поведения ионов америция и его электрохимического окисления в растворах фосфорвольфрамата калия.
4.1.4. Исследование электрохимического получения бсрклия1У и изучение его свойств в сернокислых растворах.
4.1.5. Изучение возможности электрохимического окисления кюрия и калифорния до высших состояний окисления в карбонатных растворах
4.2. Разделение актинидов с использованием их различных состояний окисления
4.2.1. Экстракционное разделение трансплутониевых элементов в щелочных пирофосфатпых растворах с использованием растворов 1фепил3метил4бензоилпирозалона5 ФМБП
4.2.2. Экстракционное отделение америция от кюрия в кислых растворах для последующего радиометрического определения америция.
4.3. Методы определения актинидов, основанные на использовании их окислптс.тыювосегановитсльиых реакций
4.3.1. Кулонометрическое определение содержания америция но парс АтУ1АшУ
в растворе 2М Н3РО4 и 0,1М НСЮ4 в присутствии СшШ и других элементов.
4.3.2. Кулонометрическое определение содержания америция по паре Аш1УАтШ
в ацетонитрильных растворах фосфорной кислоты
4.3.3. Прецизионное кулонометрическое определение америция по паре Аш1УАтШ в сернокислых растворах, содержащих фосфорвольфрамат калия.
4.3.4. Прецизионное кулонометрическое определение урана и плутония в азотнокислых растворах после растворения смешанного топлива
Заключение
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ВКЛАД СОАВТОРОВ ПЕЧАТНЫХ РАБОТ
ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА.
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Таким образом, органические растворы всех изученных реагентов независимо от природы заместителей при атомах фосфора и азота экстрагируют азотную кислоту из водных растворов с образованием комплексов с одной, двумя и тремя молекулами кислоты на одну молекулу реагента. В аналогичных условиях АтШ образует комплексы, в которых один атом металла взаимодействует с двумя молекулами реагента. Одной из особенностей при использовании растворов БНФОС в органических растворителях, является более высокая степень экстракции АтШ, ЕиШ, иУ1, БеШ и Ри1У из водных растворов хлорной кислоты по сравнению с азотнокислыми . Даже небольшие добавки хлорной кислоты к растворам азотной или других кислот, приводят к увеличению коэффициентов распределения выше указанных элементов . Было отмечено также , что эффективность экстракции металлов при переходе к хлорной кислоте а также и при добавках последней к другим кислотам существенно зависит от природы КМФО наибольший эффект для арилзамещенных КМФО и от природы элемента наибольший эффект при экстракции трехвалеитных актинидов и лантанидов, железа III, немного меньше для урана VI и еще меньше для плутония IV. Причины этого эффекта детального ещ не изучены. С0 функциональными группами реагентов. Исследуя зависимость растворимости КМФО в органических растворителях и экстракционной способности этих растворов от структуры исследуемого реагента Хорвиц и др. Однако коэффициенты распределения Э актинидов при экстракции органическими растворами КМФО оказывались выше, чем для их монодентатных аналогов. Этот факт с большей вероятностью указывал на бидентатный характер координации в образующихся комплексах металлов. Однако авторы объясняли это тем, что карбонильная функциональная группа играет роль своеобразного буфера, препятствующего конкурирующей экстракции азотной кислоты. Поэтому происходит предпочтительная экстракция металлов, приводящая к увеличению их коэффициентов распределения, с сохранением монодентантного типа связи только за счт фосфорильной группы. Позднее Калина , используя метод ЯМР показал, что в комплексе РгШ с гексилфенилдиэтилкарбамоилметилфосфиноксидомРгЫОззЗНехРЕ1 СМРО расчетное расстояние между катионом металла и кислородом фосфорильной группы составляет 2А, что значительно меньше полученного расстояния ЗА между катионом и карбонильным кислородом. Следовательно, по мнению автора, преобладает монодентатпый тип связи. Однако вероятность монодентатного характера связи при использовании этих реагентов был подвергнут критическому анализу в работах Розена с сотрудниками ,, которые на основе данных инфракрасной спектроскопии утверждали о бидентатном характере связи. Позже этими же авторами был проведен расчет констант экстракции америцияШ с фенил, толил и октилзамещеиными при атоме фосфора в карбамоилфосфиноксидах, который подтвердил существование эффекта аномального арильного упрочнения ААУ в системах с карбамоильными соединениями, описанного ранее в работах ,, что также косвенно свидетельствовало о бидентантной природе координации элементов. СМРО был сделан в работе на основе рассмотрения протонных спектров чистого реагента и выше указного комплекса. Тем не менее в последующей работе из измерений продолжительности времени релаксации методом ЯМР для СеМОззЗСМРО где СМРО октилфенилдиизобутилкарбамоилметилфосфиноксид были определены расстояния между атомами Се3 и Р, Се и С углерод метиленового мостика и Сс3 и С карбонильной группы, которые оказались равными 3,3, 3,1 и 3,1 А соответственно. Это предполагает бидентатную координацию центрального катиона Се3 молекулой реагента. Таким образом вопрос о моно или бидептаптном характере связи протона кислоты и катиона металла с фосфорильной Р0 иили карбонильной СО функциональными группами КМФО в растворах органических растворителей не имеет в настоящий момент однозначного толкования. При экстракции элементов органическими растворами БНФОС реагентов, важной характеристикой реагентов является их растворимость как в органических, так и в водных растворах. Главным недостатком реагентов класса КМФО является их плохая растворимость в растворителях, обычно применяемых в действующих технологических схемах, например в керосине и других. В табл.