Об этом сообщила пресс-служба университета 17 апреля 2023 г.
Коллектив сотрудников кафедр радиохимии, органической и физической химии Химического факультета МГУ создал новый вариант соединения на основе фенантролина для извлечения урана из ОЯТ с помощью экстракции.
Ученые продемонстрировали высокую емкость предложенного лиганда по урану.
Ее можно сравнить с экстрагентами, которые используются в промышленности.
Т.е. тот уран, который ученые получают из ОЯТ, содержит больше активного 235-го изотопа, чем природные образцы, что позволяет использовать его далее с меньшими затратами на обогащение.
Таким образом, метод:
- даст экономические преимущества для дальнейшего использования этого главного изотопа урана в атомной энергетике;
- поможет снизить риски, связанные с утилизацией радиоактивных отходов.
Зачем это нужно
Для любознательных напомним, что основной процесс ядерного реактора – бомбардировка изотопа урана-235 нейтронами.В результате этого ядро делится на более мелкие части и выпускает несколько нейтронов, которые дальше участвуют в реакции деления.
Т.е. реакция приобретает лавинообразный характер.
Когда реактор прекращает работу, то в ОЯТ остаются радионуклиды разной степени активности.
Некоторые из них можно извлечь и использовать снова, другие необходимо правильно утилизировать, чтобы не нанести вред окружающей среде.
Сейчас перед учеными и технологами стоит задача разработать не только экономически выгодный, но и безопасный способ переработки ОЯТ.
Переработка ОЯТ в РФ
В России переработка ядерного топлива реализуется по схеме замкнутого ядерно-топливного цикла (ЗЯТЦ):- после того, как ОЯТ извлекают из реактора, из него выделяют уран и плутоний, чтобы снова использовать их как источник энергии,
- помимо этих 2х элементов, извлекают различные высокоактивные элементы (например, америций и кюрий), чтобы захоронить отходы с меньшей радиоактивностью.
- сначала их извлекают из топлива,
- затем разделяют с помощью окислительно-восстановительной реакции в смеси водной и органической фаз,
- это не очень удобно, т.к. многие элементы, которые находятся в ОЯТ, могут окисляться и восстанавливаться,
- следовательно, они также перемещаются по фазам вместе с ураном и плутонием.
Одна из таких альтернатив – GANEX-процесс.
Технология представляет собой 2-ступенчатую схему:
- на 1м этапе из топлива селективно экстрагируют уран,
- на 2м этапе извлекают минорные актиниды из азотнокислого раствора ОЯТ.
Ранее ученые химического факультета МГУ предложили на роль такого экстрагента соединение на основе фенантролина – азотсодержащего полициклического соединения.
Однако сейчас исследователи решили перейти от лабораторных моделей топлива (с концентрацией урана 10-7-10-3 моль/л) к технологическим (1 моль/л) и выявили новую особенность образующегося уранового комплекса.
Тезисы одного из авторов исследования:
- обнаружен интересный факт – подобные соединения могут «захватывать» макроколичества урана,
- при этом каждая единица экстрагента способна присоединять 2 ед. урана;
- одна из урановых частиц располагается в катионной (положительно заряженной) части комплекса, другая – в анионной (отрицательно заряженной);
- на меньших концентрациях урана в модельных образцах этого не происходит, и ни одна из научных групп не наблюдала такого эффекта ранее.
Одна из главных задач – расширить круг соединений с высокой емкостью по урану.
Кроме того, авторы работы планируют решить 2 задачи одновременно.
С помощью полученного соединения исследователи попытаются не только селективно извлечь уран и плутоний из ОЯТ, но и разделить их.
Автор: А. Никитина
