Кинетика окисления U(IV) азотной кислотой, катализируемого ионами технеция и плутония, в водных растворах и в органических растворах трибутилфосфата

• Автор: Двоеглазов, Константин Николаевич
• Шифр специальности: 05.17.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 144 с. : ил.

Содержание

Обозначения и сокращения Введение

1 Особенности урана1У как восстановителя плутония в экстракционной технологии переработки ОЯТ литературный обзор

1.1 Восстановление плутония ураномГУ

1.1.1 Восстановление плутония в водном растворе

1.1.2 Восстановление плутония в растворах трибутилфосфата

1.2 Устойчивость урана1У в водных азотнокислых растворах

1.2.1 Окисление и1У азотной кислотой

1.2.2 Окисление и1У азотной кислотой, катализируемое ионами технеция

1.2.3 Окисление и1У азотистой кислотой

1.3 Устойчивость урана1У в растворах трибутилфосфата

1.3.1 Окисление и1У азотной и азотистой кислотами
1.3.2 Окисление 1У азотной кислотой в присутствии плутония
1.4 Стабилизация урана1У в азотнокислых растворах
2 Материалы и оборудование
2.1 Реагенты и методы анализа
2.2 Методика экспериментов
3 Окисление урана1У в водных азотнокислых растворах
3.1 Кинетика окисления и1У в растворах, содержащих гидроксиламин и ионы технеция
3.2 Кинетика окисления 1Д1У в растворах, содержащих карбамид и ионы технеция
4 Окисление урана IV в органических растворах ТБФ
4.1 Исследование спектров поглощения 1 V
4.2 Кинетика окисления 1ДГУ азотной кислотой
4.3 Кинетика окисления и1У азотистой кислотой
4.4 Кинетика окисления 1Д1У азотной кислотой, катализируемого
плутонием
4.5 Кинетика окисления 1 V азотной кислотой, катализируемого
технецием
Заключение
Выводы
Список использованных источников


Кинетические уравнения, значения констант скорости и энергии активации использованы для математического описания процесса экстракционного разделения и и Ри с применением четырехвалентного урана. Российской конференции по радиохимии «Радиохимия-», С. ВНИИНМ имени A. ATALANTE-», Авиньон, Франция, г. По материалам диссертации опубликовано 5 статей и 6 докладов на рос си неких и международных конференциях. Разделение урана и плутония является ключевой операцией при экстракционной переработке отработавшего ядерного топлива и осуществляется путем восстановительной реэкстракции плутония четырехвалентным ураном из органической фазы ( % ТБФ в разбавителе) в водную [4]. Основными достоинствами и(1У) как восстановителя является высокая скорость и полнота завершения его реакций с ионами плутония. Важным преимуществом урана(1У) по сравнению с другими восстановителями является и то обстоятельство, что он может быть получен непосредственно в экстракционном аппарате восстановлением урана(У1), являющегося компонентом технологических растворов, например, электрохимическим методом [4]. В то же время применение урана(ГУ) в экстракционной технологии имеет ряд особенностей, связанных в основном с его устойчивостью к окислению в азотнокислых растворах под действием азотной и азотистой кислот в водной и органической фазах. Восстановление плутония ураном(! Ри2+ + и4+ + 2Н = 2РиО/ + Ш+ + 4Н (1. Ри+ + и4+ = Ри3* + и2* (1. Детально кинетика реакции (1. Полученные авторами этой работы экспериментальные данные свидетельствуют о первом порядке относительно каждого из реагентов, т. Ри(У1) и и(1У). Ри(У1) и окончательно скорость реакции (1. М^-мин"1 при °С и ионной силе равной 2. Энергия активации реакции найдена равной кДж/моль. Восстановление Ри(У) ураном(1У), как и следовало ожидать, протекает медленнее, чем реакция (1. Конечным продуктом является Ри(Ш), а не Ри(1У), поскольку скорость перехода Ри(У) в Ри(1У) значительно меньше скорости восстановления Ри(1У) до Ри(Ш). Кинетическое уравнение реакции (1. Ри(П1)] = к[Ри(У)][и(1У)] (1. М '-мин'1 при ц=2 и °С. Величина энергии активации определена равной ,4 кДж/моль. Характерной особенностью этой реакции является то, что ее скорость в растворах с постоянной ионной силой не зависит от концентрации ионов водорода в интервале [Н*]=0, - 2,1 М. МНЫОэ. Ри4+ + и4+ + Н ->2Ри3* + иОг2+ + 4Н+ (1. Первые количественные данные о скорости этой реакции в азотнокислом растворе получены в работе [], где с применением полярографического метода установлено, что в интервале [ЬПМОз]=0,5-2, М в растворах с переменной ионной силой скорость реакции (1. Р| и р2 - константы гидролиза урана(1У) и плутония(1У) по первой ступени. Величина константы скорости к оценена равной 0 М'^мин’1 при О °С; ее значения при других температурах в цитируемой работе не были определены. Более подробно реакция (1. Ри(1У) и 1Д1У) в водном азотнокислом растворе изучена авторами [], которые для наблюдения за ее скоростью использовали спектрофотометрический метод. При постоянной ионной силе раствора кинетическое уравнение, полученное в работе []: с! Величина константы скорости в уравнении (1. М0,8-мин'1 при р=2 и °С, а величина энергии активации составляет 6 кДж/моль. Расчет с использованием этого значения энергии активации константы скорости приводит к величине к=,8 М'-мин'1 при 0 °С, [Ш4С>з]=2 М и р=2, которая в ~4 раза меньше константы скорости, полученной в работе []. По мнению авторов [], наблюдаемая на опыте обратная зависимость скорости от концентрации ионов водорода свидетельствует о том, что в медленной стадии реакции происходит взаимодействие гидролизованных ионов ион3* и РиОН3+. Также как и в реакции Ри(У1) с ураном(1У), при восстановлении плутония^ V) обнаружен [] значительный каталитический эффект ионов уранила -при их концентрации всего 5 г/л скорость реакции между Ри(1У) и и(1У) увеличивается в 6 раз. Приведенные в данном разделе результаты исследований свидетельствуют о том, что в водных растворах уран(1У) с высокой скоростью переводит все высшие формы плутония - Ри(У1), Ри(У) и Ри(1У) в трехвалентное состояние. Расчет с использованием кинетических уравнений (1.