Значение микроконцентрационного уровня растворов в общей и прикладной радиохимии

1. НЕДОБУХ ТАТЬЯНА АЛЕКСЕЕВНА Доцент кафедры радиохимии и прикладной экологии ФтИ

Основы ядерной физики,
радиохимии и дозиметрии
Лекция 1
ЗНАЧЕНИЕ
МИКРОКОНЦЕНТРАЦИОННОГО УРОВНЯ
РАСТВОРОВ В ОБЩЕЙ И ПРИКЛАДНОЙ
РАДИОХИМИИ
НЕДОБУХ ТАТЬЯНА АЛЕКСЕЕВНА
Доцент кафедры радиохимии и прикладной экологии ФтИ

2. Содержание лекции

Понятие
и
границы
микро
концентрационного
уровня.
Значение
микро
концентрационного
уровня
растворов в общей и прикладной
радиохимии:
особенности
поведения
радионуклидов-микрокомопонентов
в
водных растворах. Формы состояния
радионуклидов-микрокомпонентов
в
водных растворах

3. Содержание современной радиохимии

А. Н. Несмеянов: «Радиохимия – область науки, изучающая
химию радиоактивных изотопов, элементов и веществ и
их физико-химические свойства, ядерные превращения и
сопутствующие им химические процессы».
В.Д. Пузако: «Радиохимия наука о химических и физикохимических особенностях систем, в которых
присутствуют или возникают радионуклиды».
Предмет исследования – радиоактивные вещества.
Метод – измерение ионизирующих излучений.
1. ФУНДАМЕНТАЛЬНАЯ
РАДИОХИМИЯ
2. ИНЖЕНЕРНАЯ
3. ПРИКЛАДНАЯ

4. Фундаментальная радиохимия

Химия радиоактивных элементов
Химия естественных радиоактивных элементов.
Химия искусственных радиоактивных элементов.
Химия важнейших продуктов деления
Физико-химические особенности систем, в которых имеются
или возникают радионуклиды
Проблемы состояния и межфазного распределения
микрокомпонентов.
Временные особенности поведения генетически связанных
радионуклидов.
Химия горячих атомов.
Авторадиационная химия.
Ядерная химия
Химия ядерных превращений.
Химические свойства экзотических атомов и ядер.

5. Инженерная радиохимия

Ядерная химическая технология
■ Химическая технология первичных материалов: урана и
тория.
■ Переработка облученного ядерного топлива.
■ Производство индивидуальных радионуклидов.
■ Переработка радиоактивных отходов.
■ Технология вспомогательных материалов.
Методы тонкой химической технологии
■ Соосаждение и сокристаллизация.
■ Сорбция.
■ Ионный обмен.
■ Экстракция.
■ Электрохимические методы.
■ Высокотемпературные методы.

6. Прикладная радиохимия

Радиоаналитическая химия
■ Анализ природных объектов на естественные
радионуклиды.
■ Активационный анализ.
■ Метод изотопного разбавления.
■ Субстехиометрические методы.
Метод радиоактивных индикаторов в химии
■ Метод меченых атомов - для определения константных
величин.
■ Метод меченых атомов – для решения прикладных
химических задач.

7. Основания для отнесения вещества к микро концентрационному уровню

Содержание (концентрация) данного компонента в
изучаемой системе. Недостатком является то, что отнесение
компонента к микрокомпоненту в этом случае будет зависеть
от уровня развития аналитической химии.
Влияние на свойства системы. Это основание получило
свое развитие с развитием тонкой химической технологии,
получением особо чистых веществ: получение особочистых
веществ и дозированное введение примесей.
Аномалии собственного поведения вещества в
микроколичествах в физических и физико-химических
процессах. Например, Tl, Pb, Bi, Po, Ra (членов природных
радиоактивных семейств)

8. Аномалии собственного поведения вещества в микроколичествах

Проявляются в физических и физико-химических
процессах.
В технологии получения особо чистых веществ понятие
микро примесь
соответствует достижению такого
предельного разбавления, когда ионы и молекулы микро
примесей хаотически распределяются в макрокомпоненте и
полностью
сольватируются
с
максимальным
координационным числом. Реакция
( A B) ( A B) ( A A) ( B B)
сдвинута влево, и вероятность образования между примесями
химических соединений или ассоциатов (В-В) в результате
крайне редких соударений сольватированных частиц (А-В)
ничтожно мала.

9. Понятие микропримеси в некоторых процессах межфазного распределения

В
процессе
осаждения
из
водных
растворов:
микрокомпонент - вещество, присутствующее в растворе,
которое при обычных условиях не осаждается из-за низкой
концентрации или высокой растворимости.
(В противоположность, макрокомпонент –
вещество,
содержащееся в растворе в такой концентрации, что его
можно осадить добавление соответствующих компонентов.)
В процессах межфазного распределения: микрокомпонент вещество, подчиняющее закону Генри.
CT = Kd · Cp

10. Проблема поведения микропримесей в радиохимии

Радиометрический метод является простым и доступным,
позволяющим следить за поведением микрокомпонентов в
сложных системах, особенно в тех случаях, когда другие
аналитические методы имеют концентрационные
ограничения или отличаются трудоемкостью и
малодоступными.
Изменение состава раствора в присутствии радионуклидов,
связанное не только с влиянием ионизирующих излучений, но
и с появлением в результате радиоактивного распада других
стабильных и радионуклидов.
Аномалии поведения микрокомпонентов в процессах
миграции и межфазного распределения необходимо
учитывать не только при решении исследовательских и
аналитических задач, но и при решении технологических
проблем.

11. Изменение состава раствора в результате радиоактивного распада

Lg С, моль/л
0
- 90Y
- 90Zr
90Sr
(стаб.)
28,1лет
64,2час
-1
-2
Sr-90
-3
Y-90
-4
Zr-90
-5
-6
-7
0
100
200
300
400
t, сут.
Изменение состава раствора Sr-90 активностью 1 Ku/мл.

12. Состав раствора, полученного при растворении ОЯТ

1000 кг урана с глубиной выгорания до 1000 МВт сут/т, выдержка – 100 сут.
Состав раствора
Масса
(примерно), г
Активность, Ки
β
γ
Делящийся и исходный материал
U (VI)
998000
Pu (IV, VI)
800
0,6
0,03
Продукты деления
Cs (I)
110
3000
2300
Sr (II)
40
45000
Ничтожна
Y (III)
20
60000
Ничтожна
Ce (III, IV) + РЗЭ (III)
255
1820000
12000
Zr (IV) + Nb (разл.валентности)
120
180000
170000
Ru + Rh
67
55000
20000
Сумма ПД в растворе
842
526000
204300
ПД, удаленные при растворении
140
500
Сумма ПД
982

13. Основные научные направления кафедры

Изучение закономерностей межфазного
распределения радионуклидов из растворов
различного происхождения в фазу
неорганических сорбентов.
Исследование состояния и миграции
радиоактивных микрокомпонентов в водных
растворах природного и техногенного
происхождения.
Разработка экспрессных методов анализа
радионуклидов в природных и техногенных
системах.

14. Выводы

Проанализировано
понятие
микро
концентрационного уровня в химии и радиохимии.
Проблемы поведения радионуклидов в природных и
техногенных системах могут быть связаны с
изменением состава раствора в присутствии
радионуклидов.
Аномальное поведение радионуклидов определяется
их состоянием и обусловливает особенности их
физико-химического поведения в природных и
техногенных системах, что требует учета при
решении аналитических и технологических проблем.

15. Библиографический список

Несмеянов А.Н. Радиохимия/А.Н. Несмеянов. М.:Химия, 1979.
559с.
Старик И.Е. Основы радиохимии/ И.Е. Старик. Л.: Наука. 1969.
647 с
Давыдов Ю.П. Состояние радионуклидов в растворах/ Ю.П.
Давыдов. Минск: Наука и техника. 1978. 224 с.