1 / 21

ОСКОЛОЧНЫЕ ПЛАТИНОИДЫ В ОТХОДАХ ПЕРЕРАБОТКИ ОЯТ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «НОВОСИБИРСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ». ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ

dinh
Download Presentation

ОСКОЛОЧНЫЕ ПЛАТИНОИДЫ В ОТХОДАХ ПЕРЕРАБОТКИ ОЯТ

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «НОВОСИБИРСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ им. А.В. Николаева СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК ОСКОЛОЧНЫЕ ПЛАТИНОИДЫ В ОТХОДАХ ПЕРЕРАБОТКИ ОЯТ

  2. ПЛАТИНОВЫЕ МЕТАЛЛЫ В ОТРАБОТАННОМ ЯДЕРНОМ ТОПЛИВЕ (ОЯТ) 2 Реакторы на тепловых нейтронах (РТН) (топливо – UO2 (235U), глубина выгорания топлива – 33 ГВт*сут/т, 10 лет выдержки ОЯТ):~2,1 кг Ru, ~0,4 кг Rh, ~1,3 кг Pd в среднем на одну тонну топлива. Для реакторов на быстрых нейтронах (РБН) содержание осколочных платиновых металлов возрастает на порядок. Разгрузка отработавших тепловыделяющих сборок (ТВС) на радиохимическом заводе РТ-1 ПО «Маяк», г. Озерск

  3. 3 ДИНАМИКА НАКОПЛЕНИЯ ПЛАТИНОВЫХ МЕТАЛЛОВ В ОЯТ Хранение отработавших ТВС в бассейне с водой на радиохимическом заводе РТ-1 ПО «Маяк», г. Озерск

  4. ПЛАТИНОВЫЕ МЕТАЛЛЫ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РАСТВОРАХ ПЕРЕРАБОТКИ ОЯТ 4 ПУРЕКС-процесс – технология переработки ОЯТ, включающая растворение отработавших ТВЭЛов в азотной кислоте, отделение урана, плутония и нептуния экстракцией в трибутилфосфате. Формы существования Ru, Rh, Pd в азотнокислых технологических растворах: [Ru(NO)(H2O)x(NO2)y(NO3)z](3-y-z)+ [Rhx(H2O)y(μ-OH,μ-NO3)z]n+ [Pd(H2O)3(NO3)]+

  5. 5 ПРОДУКЦИЯ РАДИОХИМИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА Работа с плутонием на радиохимическом заводе РТ-1 ПО «Маяк», г. Озерск Контейнеры для транспортировки урана (слева) и ТВС (слева) на радиохимическом заводе РТ-1 ПО «Маяк», г. Озерск

  6. ЗАХОРОНЕНИЕ ВЫСОКОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ (ВАО) ПЕРЕРАБОТКИ ОЯТ 6 В настоящее время не существует эффективной технологии выделения осколочных платиновых металлов из ОЯТ. В составе твердых высокоактивных отходов (ВАО) они подвергаются остекловыванию с последующим контролируемым захоронением. Хранилище остеклованных ВАО

  7. (RuNO)3+ РУТЕНИЙ В АЗОТНОКИСЛЫХ РАСТВОРАХОТХОДОВ ПЕРЕРАБОТКИ ОЯТ 7 Концентрация рутения в отходах ОЯТ 0,7-29,4 г/л Содержание стабильных изотопов (99Ru, 100Ru, 101Ru, 102Ru, 104Ru)в ОЯТ в несколько раз выше чем радиоактивных (103Ru и106Ru) L = NO3,NO2, OH, H2O

  8. ФОРМЫ НИТРОЗОРУТЕНИЯ, ИДЕНТИФИЦИРОВАННЫЕ В МОДЕЛЬНЫХ НИТРИТНО-НИТРАТНЫХ АЗОТНОКИСЛЫХ РАСТВОРАХ 8 0,1 моль/л Рост концентрации HNO3 3моль/л {Ru(NO)Ln}(3–n)+ + H+ + H2O = {Ru(NO)(H2O)Ln–1}(2–n)+ + HNO2 {Ru(NO)(H2O)(NO2)m}(3–m)+ + NO3– = {Ru(NO)(NO2)m(NO3)}(2–m)+ + H2O

  9. 9 РАСПРЕДЕЛЕНИЕ РУТЕНИЯ ПО КОМПЛЕКСНЫМ ФОРМАМ В НИТРИТНО-НИТРАТНЫХ АЗОТНОКИСЛЫХ РАСТВОРАХ

  10. 10 ГЕТЕРОМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ [Ru(NO)(NO2)4(OH)]2-С ЦВЕТНЫМИ МЕТАЛЛАМИ «Сопровождение» рутения цветными металлами при аффинаже по нитритной технологии. Гипотеза об образовании гетерометаллических комплексов рутения [1]. 1) Емельянов В.А., Беляев А.В., Федотов М.А. // Журн. неорган. химии. 2000. Т. 45. № 5. С. 813. При совместной экстракции [Ru(NO)(NO2)4(OH)]2- и [М(H2O)n]2+ (М = Zn, Cu, Сo, Ni) из нитритно-нитратных растворов был обнаружен сильный синергетический эффект (~103) для экстрагентов: ТБФ, ТОФО, ФОР и КМФО. 2) Торгов В.Г., Шульман Р.С., Ус Т.В. и др. // Журн. неорган. химии. 2007. Т. 52. № 6. С. 1025. Предложен новый способ извлечения рутения из отходовОЯТ, который был успешно апробирован на реальных ВАО [2]. 3) Торгов В.Г., Шульман Р.С., Ус Т.В.и др. // Химия в интересах устойчивого развития. 2004. Т. 12. С. 217. Выделение и характеризация гетерометаллических комплексов в виде индивидуальных кристаллических фаз [Ru(NO)(NO2)2(-OH)(-NO2)2)MR3] (M =Ni, Zn, Co, R=Ph3PO, Py) 4) G. Kostin, A. Borodin, V. Emel’yanov et al. // J. Mol. Struct. 837 (2007) 63-71 5) Г.А. Костин, А.О. Бородин, Ю.В. Шубин и др. // Коорд. хим., 2009, т. 35, № 1, с. 57-64

  11. 13 ОБРАЗОВАНИЕ ГЕТЕРОМЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ Ru/Zn В ПРОЦЕССЕ СОВМЕСТНОЙ ЭКСТРАКЦИИ I:II = 2,7 Фрагменты спектров ЯМР 15N: а) водного раствора Na2[Ru(15NO)(15NO2)4(OH)] 0,1 М, б) водного раствора Na2[Ru(15NO)(15NO2)4(OH)] 0,15 М с Zn(NO3)2 0,27 М, в) экстракта Ru/Zn-комплексов в гексане г) рафината после экстракции [Ru(NO)(NO2)3L(OH)]2–(I, II) + [Zn(H2O)]42+ = = [Ru(NO)(NO2)2L(μ-NO2)(μ-OH)Zn(H2O)2]0 (I/Zn, II/Zn) + 2H2O, L = NO2–, ONO– [Ru(NO)(NO2)2L(μ-NO2)(μ-OH)Zn(H2O)2]0(водн.)(I/Zn, II/Zn) + nТОФО(орг.) = = [Ru(NO)(NO2)4–nL(μ-NO2)n–1(μ-OH)Zn(ТОФО)n]0(орг.) (I/Znорг, II/Znорг) + 2H2O, n = 2, 3

  12. 14 КОМПЛЕКСНЫЕ ФОРМЫ РУТЕНИЯ В АЗОТНОКИСЛЫХ РЕЭКСТРАКТАХ Фрагменты спектров ЯМР 15N азотнокислых реэкстрактов. после реэкстракции: а) зарегистрированный через 2 ч 6 М H15NO3, б) зарегистрированный через 2 ч 3 М H15NO3, в) зарегистрированный через 6 мес 6 М H15NO3

  13. АЗОТНОКИСЛЫЕ РЕЭКСТРАКТЫ БИЯДЕРНЫХ НИТРОКОМПЛЕКСОВ НИТРОЗОРУТЕНИЯ С ЦИНКОМ 15 Распределение рутения по комплексным формам в азотнокислых реэкстрактах * ― в силу низкого качества спектра рассчитать долю комплексной формы не удается [Ru(NO)(NO2)4–nL(μ-NO2)n–1(μ-OH)Zn(TOФO)n](орг.) + (3+n)H+(водн.) +kNO3–(водн.) + (6–k)H2O = = [Ru(NO)(H2O)3–k(NO2)2(NO3)k]1–k(водн.) + [Zn(H2О)4]2+(водн.) + nTOФOН+(водн.) + 2HNO2, k = 0-2 [Ru(NO)(H2O)3–k(NO2)2(NO3)k]1–k + H+ +H2O = [Ru(NO)(H2O)4–k(NO2)(NO3)k]2–k + HNO2 Раствор Na2[Ru(NO)(NO2)4(OH)] (0,1 M) в HNO3 (3 M) выдержанный 2,5 – 3 года выход = 73 % - без упаривания, выход = 90 % - при упаривании раствора

  14. АММИАЧНЫЕ РЕЭКСТРАКТЫ ГЕТЕРОМЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ 16 Фрагменты спектров ЯМР 15N аммиачных реэкстрактов зарегистрированные через: а) 2 ч после реэкстракции, б) 7 меспосле реэкстракции [Ru(NO)(NO2)4–nL(μ-NO2)n–1(μ-OH)Zn(TOФO)n](орг.) + 4NH3(водн.) = [Ru(NO)(NO2)3L(OH)]2–(водн.) + [Zn(NH3)4]2+(водн.) + nTOФO(орг.) [Ru(NO)(NO2)3L(OH)]2– + xNH3 = [Ru(NO)(NH3)x(NO2)4–x–y(OH)y](1–x)+ + (x+1)NO2–, L = NO2, ONO, x = 2–4 Эксперименты по выделению малорастворимых кристаллических фаз [Ru(NO)(NO2)4(OH)]2– + 4NH4+ + 2CO32– =цис-[Ru(NO)(NH3)2(NO2)2(OH)]↓ + 2N2↑+ 2HCO3– + 4H2O, выход = 83 %

  15. 17 СОСТОЯНИЕ РУТЕНИЯ В АЗОТНОКИСЛОМ РАСТВОРЕ ТРАНС-[Ru(15NO)(15NH3)2(15NO2)2(OH)] ПО ДАННЫМ ЯМР 15N [Ru(NO)(NH3)2(H2O)2(NO2)]2+ + NO3- = = [Ru(NO)(NH3)2(H2O)(NO2)(NO3)]+ + H2O K = 0,80,1

  16. 18 ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ транс-[Ru(NO)(NH3)2(NO2)2(OH)] C HNO3 *Синтез транс-[Ru(NO)(NH3)2(NO2)2(OH)] М.А. Ильин, Е.В. Кабин, В.А. Емельянов и др. // Журн. структурн. хим., 2009. Т. 50. № 2. С. 341

  17. 19 ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ТРИАММИНОКОМПЛЕКСОВ С HNO3 *Синтез [Ru(NO)(NH3)3(NO2)(OH)]Cl0.5H2O В.А. Емельянов, С.А. Громилов, И.А. Байдина // Журн. структурн. хим., 2004. Т. 45. № 5. С. 923

  18. 20 ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ транс-[Ru(NO)(NH3)4(OH)]Cl2С HNO3 Фрагмент ЯМР 14N спектра маточного раствора от синтеза гран-[Ru(NO)(NH3)2(NO3)3] {Ru(NO)(NH3)x} + H+ = {Ru(NO)(NH3)x-1} + NH4+ NH4+ + NO3 = N2O↑ + 2H2O

  19. 21 ТЕРМОЛИЗ НИТРАТОКОМПЛЕКСОВ НИТРОЗОРУТЕНИЯВ АТМОСФЕРЕ He 2[Ru(NO)(NH3)4(NO3)](NO3)2 (Ru(NO))2O3 + 3N2O + 4N2 + 12H2O (240–310°C) 2(Ru(NO))2O34RuO2 + 2NO + N2 (280–450°C)

  20. РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ НИТРАТОКОМПЛЕКСОВ 22

  21. 22 ЛИТЕРАТУРА 1. Беляев А.В. Химико-технологические проблемы платиновых металлов при переработке отработанного ядерного топлива // Журн. структурн. Химии. – 2003. – Т. 44, № 1. – С. 39-47. 2. Фотоматериалы:http://ilya-yakovlev.livejournal.com/, http://d0cent.livejournal.com, http://www.nti.org, http://coto2.wordpress.com, http://www.world-nuclear.org, http://greenopolis.com, http://www.chrab.chel.su,

More Related