Экстракция радионуклидов диамидами дипиколиновой кислоты

• Автор: Аляпышев, Михаил Юрьевич
• Шифр специальности: 02.00.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 123 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 ЭКСТРАКЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ТГ1Э И РЗЭ ИЗ АЗОТНОКИСЛЫХ РАСТВОРОВ

1.1.1 Кислые экстрагенты

1.1.2 Нейтральные экстрагенты

1.1.3 Смеси экстрагентов для извлечения радионуклидов из ВАО

1.2 ДИАМИДНЫЕ ЭКСТРАГЕНТЫ

1.2.1 Диамиды малоновой кислоты

1.2.2 Диамиды дигликолевой кислоты

1.2.3 Диамиды дигшколиновой кислоты

1.3 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
2 МЕТОДИКИ ПРИГОТОВЛЕНИЯ РАСТВОРОВ И РЕАГЕНТОВ И ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
2.1 МЕТОДИКИ ПРИГОТОВЛЕНИЯ РАСТВОРОВ И РЕАГЕНТОВ
2.2 МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
3.1 СИНТЕЗ И СВОЙСТВА ДИАМИДОВ ДИПИКОЛИНОВОЙ КИСЛОТЫ
3.1.1 Синтез диамидов дигшколиновой кислоты
3.1.2 ЯМРснектры диамидов дипиколиновой кислоты
3.2 ИЗУЧЕНИЕ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ЭКСТРАКЦИОННЫХ СВОЙС ТВ
ДИАМИДОВ ДИПИКОЛИНОВОЙ КИСЛОТЫ.
3.2.1 Экстракция азотной кислоты
3.2.2 Экстракция америция и европия из растворов азотной кислоты
3.2.3 Экстракция урана из растворов азотной кислоты
3.2.4 Экстракция металлов из модельных растворов
3.2.5 Экстракция металлов из растворов хлорной кислоты
3.2.6 Зависимость экстракционной способности диамидов от вида
растворителя
3.2.7 Исследование состава комплексов диамидов с металлами
3.2.8 Обсуждение результатов по разделу 3.2.
3.3 ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКСТРАКЦИОННЫХ СВОЙСТВ ДИАМИДОВ ДИПИКОЛИНОВОЙ КИСЛОТЫ В СМЕСЯХ С ХДК.
3.3.1 Экстракция радионуклидов смесями диамидов с ХДК
3.3.2 Экстракция радионуклидов смесями диамидов с ХДК и ПЭГ
3.3.3 Влияние строения Диамида на экстракционные свойства смесей с
3.3.4 Влияние состава водной фазы на экстракционные свойства смесей диамидов с ХДК.
3.3.5 Влияние применяемого растворителя на экстракционную способность смесей Диамидов с ХДК
3.3.6 Экстракция металлов из модельных растворов смесями диамидов с
3.3.7 Влияние способа приготовления экстрагента на экстракционную способность смесей диамидов с ХДК
3.3.8 Обсуждение результатов по разделу 3.3.
3.4 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДИАМИДОВ ДИПИКОЛИНОВОЙ КИСЛОТЫ
ДЛЯ МОДИФИКАЦИИ иЫЕХЭКСТРАГННТА
3.4.1 Модификация ЦКЕХэкстрагента с помощью диамидов ДИПИКОЛИНОВОЙ кислоты
3.4.2 Исследование гидролитической и радиолитичеекой устойчивости смесей диамидов с ХДК.
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Iироцесс заключается в экстракции актинидов раствором 0,5 М I и 0,1 М ТБФ в углеводородном разбавителе из растворов с содержанием кислоты менее 0,5 М 9, . Процесс предлагается использовать для выделения трансурановых элементов из ВАО, а именно VI, V, IV, I, III и лантаноидов III , , . Основным недостатком Iпроцесса является необходимость корректировки исходного ВАО сильное разбавление и денитрация, что сильно увеличивает объем отходов. Во ВНИИМ им. М . Однако, данный процесс не нуждается в предваритсльной денитрации и нейтрализации рафината. Для извлечения Мо, ТЭ и РЗЭ из ВАО может быть использована система на основе циркониевой соли дибутилфосфорной кислоты ЦСДБФК, растворенной в ТБФ с предельными углеводородами . Раствор ЦСДБФК в ТБФ может быть использован для извлечения этих элементов при концентрации азотной кислоты от 0,1 до 3 М. Эта технологическая схема была испытана на лабораторной установке центробежных экстракторов с использованием теплых имитаторов ВЛО , . Одним из достоинств ЦСДБФК при переработке текущих ВАО является то, что описанная система совместима с 1 циклом РиКЕХпропесса. ДБФК является продуктом гидролиза и радиолиза ТБФ, и удаляется вместе с цирконием содовой промывкой без образования осадков, 1. В экстракционных технологиях широко используются моно и бифупкциопальные нейтральные фосфорорганичсские соединения МНФОС и БНФОС. Для извлечения трансурановых элементов ТУЭ был разработан Т1ШЕХпроцесс, использующий в качестве экстрагента карбамоилфосфиноксид КМФО, растворенный в Р1ЖНХэкстрагенте. Главное достоинство Т1ШЕХпроцссса заключается в том, что он без труда может быть адаптирован для переработки отходов в условиях существующей переработки топлива . Различные варианты ТТШЕХпроцесса разрабатывались в США , Японии , Италии и России . Химические формулы двух наиболее часто используемых экстрагентов класса карбамоилов приведены на рисунках 1. Японский американский, и итальянский варианты ТЯиЕХпроцесса предусматривают экстракцию актинидов растворами 0,2 М фсиилоктилМДдиизобутилкарбамоилфосфиноксида РЬОс1Ши2 в 1,01,4М ТБФ в углеводородном разбавителе додекане или ксилоле. Эффективное извлечение актинидов более , достигается при содержании ШЮз в ВАО более 1,5 М. Ф3 ,. Использование такого растворителя позволяет применить не только более дешевый экстрагент, но и отказаться от введения в экстракционную смесь солюбилизатора ТБФ. Экстракционная схема предусматривает экстракцию актинидов и циркония из ВАО с содержанием азотной кислоты от 2 до 6 М. Одним из эффективных монофункциональных фосфорорганических соединений является фосфиноксид разнорадикальный ФОР. Разработанные в Германии, Китае и России варианты предполагают как совместную реэкстракцию V, Ри, ТПЭ и РЗЭ, гак и их разделение. Проведенные испытания показали, что с помощью данного процесса актиниды и лантаниды могут быть выделены из ВАО более чем на . Достоинство данного процесса заключаются в низкой стоимости ТРО и хорошей экстракционной способности но отношению к некоторым акгинидам и лашанидам . Однако, как и в случае с ЮШРА необходимо сильное предварительное разбавление и денитрация отходов, изза чего объем отходов сильно увеличивается. Общим недостатком перечисленных выше экстракционных систем является образование большого количества вторичных отходов. Некоторые продукты деградации эксграгентов образуют прочные комплексы с акгинидами, а гак же с продуктами деления 2г, К. Чешскими учеными был предложен хлорированный дикарболлид кобальта ХДК в качестве экстрагента для Сб и Бг . ХДК позволяет эффективно извлекать из ВАО цезий, а в присутствии полиэтиленгликоля ПЭГ НОСН2СН2пОН фракцию СэБг. Экстракция металлов растворами ХДК протекает как ионный обмен в присутствии большого гидрофобного аниона хлорированного дикарболлида кобальта. В присутствии ПЭГ происходит образование комплекса щелочноземельных элементов типа металлПЭГХДК. В году было показано, что синергетные смеси ХДК с фосфорилировапиыми полиэтилеигликолями ПГФР2Р0СНСН2СНПС1Р0Р2 способны извлекать из азотнокислых сред одновременно цезий, стронций, РЗЭ и актиниды , .