Экстракция актинидов и лантанидов сверхкритическим диоксидом углерода, содержащим органические комплексообразующие реагенты

• Автор: Самсонов, Максим Дмитриевич
• Шифр специальности: 02.00.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 105 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы.

Цель работы.

Научная новизна работы

Практическая значимость.

Защищаемые положения

ГЛАВА 1. СВЕРХКРИТИЧЕСКАЯ ФЛЮИДНАЯ ЭКСТРАКЦИЯ

1.1. Соерхкритическое состояние вещества.

1.2. Основные преимущества использования сверхкритического СО для экстракции

1.3. Использование сверхкритической экстракции в промышленности
1.4. Особенности экстракции металлов с использованием сверхкритического диоксида углерода.
1.5. Выбор ТТА и ТБФ в качестве лигандов модифицирующих СКСОг, а так же давления Р и температуры Т для работы со сверхкритичсским диоксидом углерода
1.6. Выбор ТБФ, насыщенного азотной кислотой, в качестве лиганда модифицирующего СКС
1.7. Заключение к Главе
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.
2.1. Оксиды актинидов и лантанидов, методики их приготовления. Органические комплексообразующие реагенты и реактивы
2.2. Методы количественного и качественного анализа изучаемых систем сиектрофотомстрня, радиометрия, рентгенофазовый анализ и обработка результатов .
2.3. Описание экспериментальной установки и методики экспериментов по сверхкритической экстракции ИИНННМ1ММИМММИМ1тММММ1МММНМММММММаММ
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЯ СИСТЕМЫ ОКСИДЫ АКТИНИДОВ И ЛАНТАНИДОВ СВЕРХКРИТИЧЕСКИЙ С СМЕСЬ ТЕНОИЛТРИФТОРАЦЕТОНА И ТРИБУТИЛФОСФАТА
3.1. Растворимость ТТА и ТБФ в свсрхкритичсском диоксиде углерода.
3.2. Экстрагирование урана, лантана и церия из их оксидов сверхкритическим диоксидом углерода, содержащим ТТА и ТБФ
3.3. Влияние концентрации ТТА и ТБФ в свсрхкритичсском диоксиде углерода на эффективность экстрагирования урана в процессе СКЭ
3.4. Влияние ультразвукового воздействия на эффективность экстрагирования урана из его оксидов сверхкритическим диоксидом углерода, содержащим ТТА и ТБФ
3.5. Экстрагирование урана из его оксидов сверхкритическим диоксидом углерода, содержащим ТТА и ТБФ, с использованием перекиси водорода
3.6. Влияние давления на эффективность экстрагирование урана из его оксидов сверхкритическим диоксидом углерода, содержащим ТТА и ТБФ.
3.7. Механизм экстрагирования уранаУ1 сверхкритическим диоксидом углерода, содержащим ТТА и ТБФ
3.8. Заключение к Главе 3.
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЯ СИСТЕМЫ ОКСИДЫ АКТИНИДОВ И ЛАНТАНИДОВ СВЕРХКРИТИЧЕСКИЙ С ТРИБУТИЛФОСФАТ АЗОТНАЯ КИСЛОТА
4.1. Состав аддукта, образующегося при контакте ТБФ с ШЧОз
4.2. Растворимость аддукта ТБФН1ЧОз в свсрхкритичсском диоксиде углерода
4.3. Экстрагирование урана из его оксидов сверхкритическим диоксидом углерода, содержащим аддукт ТБФНМОз
4.4. Экстрагирование лантанидов и ТЬ из их оксидов сверхкритическим диоксидом углерода, содержащим аддукт ТБФНЖЬ.
4.5. Выбор оптимальных параметров экстрагирования урана из его оксидов сверхкритическим диоксидом углерода, содержащим аддукт ТБФНКОз.
4.5.1. Экстрагирование урана из его оксидов жидким СО, содержащим аддукт ТБФНЖз
4.5.2 Экстрагирование урана из его диоксида сверхкритическим ССЪ, содержащим аддукт ТБФНЫ,
при различных значениях давления и температуры
4.5.3. Влияние состава аддукта ТБФНЮз на кинетику экстрагирования урана из его дноксида
4.6. Экстрагирование актинидов из их оксидов сверхкритическим диоксидом углерода, содержащим аддукт ТБФН1ЧОз.
4.6.1. Рентгенографический фазовый анализ используемых в работе оксидов актинидов
4.6.2. Экстрагирование актинидов из их оксидов и смесей этих оксидов сверхкритическим С, содержащим аддукт ТБФНТЧОз
ОКСИД.
4.6.3. Экстрагирование Ир, Ри, Ат и Ей из тврдых растворов их оксидов в диоксиде урана, сверхкритическим С, содержащим аддукт ТБФНз
4.6.4. Экстрагирование и и Ри из смешанного оксидного топлива сверхкритическим С, содержащим аддукт ТБФНТЧОз
4.7. Исследование влиянии состояния окисления актинидов на эффективность экстрагирования их из оксидов сверхкритическим диоксидом углерода, содержащим аддукт ТБФШЧОз.
4.7.1. Влияние изменения кристаллической структуры твердых растворов МОКСтоплнва и и0Ри на эффективность экстрагирования урана и плутония сверхкритическим С, содержащим аддукт ТБФНТЧОз.
4.7.2. Влияние окислителя на эффективность растворения Ри в адцуктс ТБФНТЧОз в отсутствие СКС.
4.8. Механизм экстрагирования актинидов из их оксидов сверхкритическим диоксидом углерода, содержащим аддукт ТБФШЧОз
4.9. Экстрагирование технеция из его диоксида ТсОг сверхкритическим диоксидом углерода, содержащим аддукт ТБФШЧОз
4 Заключение к Главе
ВКЛАД СОАВТОРОВ ПЕЧАТНЫХ РАБОТ
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ АВТОРА
ЛИТЕРАТУРА


Большинство национальных программ развитых стран ориентировано на увеличение энерговооруженности общества, в том числе и за счет развития атомной энергетики, которая для таких стран, как Япония и большинство стран Европы, не обладающих собственными запасами каменного угля, природного газа и нефти, является главным источником энергии. В общем балансе ряда других государств она составляет от до . Рис. Однако негативную репутацию ядсрной энергетике по сравнению с использованием традиционных источников энергии, наряду с проблемами безопасности, создают долгосрочные экологические проблемы, такие как появление большого количества высокорадиоактивных отходов ВЛО, возникающих при переработке облученного ядерного топлива ОЯТ. Эта концепция предусматривает строительство и эксплуатацию заводов для регенерации ОЯТ с целью повторного использования и и Ри, которые не вступили в реакции деления и составляют основную массу ОЯТ, после их очистки от коротко, средне и долгоживущих продуктов распада. В реализуемом ныне и широко используемом гидрометаллургическом процессе переработки ОЯТ , концентрированная азотная кислота используется для растворения ОЯТ, а тринбутил фосфат ТБФ разбавленный до органическим растворителем керосином, четыреххлористым углеродом и т. ПУРЭКСпроцесс 3. Главным недостатком ПУРЭКСпроцесса, несмотря на его высокую эффективность, является образование больших количеств водных и токсичных органических высокорадиоактивных отходов, создающих долгосрочные экологические проблемы. Развитие новых экологически безопасных технологий для эффективной переработки ОЯТ, которые позволят устранить или существенно сократить объмы растворовотходов, является одной из самых важных задач стоящих перед ядерной промышленностью в настоящее время и требующей всесторонних исследований. Одной из таких технологий является сверхкритическая экстракция, позволяющая отказаться от токсичных растворителей и резко снизить объемы отходов. Целью нашей работы являлось изучение возможности использования сверхкритического диоксида углерода СКСО2, содержащего органические реагенты, для прямого растворения оксидов актинидов и лантанидов, с их последующим извлечением и разделением. При этом ставились задачи нахождения оптимальных условий для проведения этих процессов и выявления факторов, определяющих их эффективность. Впервые показано, что в СКС, содержащим смесь теноилтрифторацетона ТТА и ТБФ, могут быть растворены весовые количества триоксида урана и полуторные оксиды лантана и неодима. Уран, лантан и неодим могут быть выделены из механической смеси их оксидов с оксидами тория и церия, которые в данной системе не растворяются. Показано, что применение ультразвука и повышение давления в системе способствует увеличению эффективности растворения триоксида урана. Впервые исследовано растворение в СКС, содержащим аддукт ТБФНЖз, весовых количеств оксидов тория, урана, нептуния, плутония и технеция, их смесей, а также тврдых растворов оксидов нептуния, плутония, америция и европия в диоксиде урана. Показано, что в процессе сверхкритической экстракции СКЭ диоксидом углерода, содержащим аддукт ТБФШчЮз, могут быть растворены различные оксиды урана, уран может быть эффективно выделен из смеси его оксидов с диоксидами тория, нептуния и плутония, и что растворение диоксида урана происходит с окислением и1У до иУ1. Установлено, что в процессе СКЭ диоксидом углерода, содержащим аддукт ТБФНЫ, могут быть растворены весовые количества актинидов, находящихся в виде твердых растворов оксидов нептуния, плутония, америция и европия в диоксиде урана. Показано, что в процессе СКЭ диоксидом углерода, содержащим аддукт ТБФНМОз, извлечение Ри1У и Ыр1У из твердых растворов актинидов происходит без изменения их валентного состояния. Исследовано влияние температуры прокаливания тврдых растворов оксидов актинидов в диоксиде урана и соотношения их оксидов в матрице твердого раствора на их растворение в СКС, содержащем аддукт ТБФНЬЮз. Проведено растворение необлученного оксидного топлива МОКСтоплива в СКС, содержащем аддукт ТБФНЫ. Исследовано влияние окислителей на растворение диоксида плутония в аддукте ТБФНМОз.