Плутоний обмена

Основываясь на представлении об анионообменном характере экстракции при помощи аминов, процесс извлечения четырехвалентного плутония из сернокислых растворов можно представить как обмен сульфат-иона на анионный комплекс плутония, образовавшийся в водной фазе (см. уравнение 3). [c.341]

Анионообменное отделение Pu(IV) от америция и следующих аа ним элементов (с главной валентностью 3) не вызывает значительных трудностей вследствие их относительно малой склонности к сорбции на анионитах из концентрированных растворов НС1. Pu(IV), Am(III) и ni(III) сорбируются на сильноосновном ионите типа дауэкс-1. Америций и кюрий элюируются при промывании ионита 12 М НС1 вследствие относительно малых значений Kd- Pu (IV) десорбируют любым подходящим способом. Броди и сотр. [316] путем сорбции Pu(IV) на дауэкс-1 из 12 М НС1 отделяли его от примесей элементов, находящихся в металлическом плутонии (см. стр. 382). Метод не является эффективным для разделения и очистки плутония и америция (или кюрия), присутствующих в растворах вместе с U(V ), Fe(III) и некоторыми другими элементами, которые ведут себя подобно Pu(IV). В таких случаях анионный обмен комбинируют с методами осаждения и экстракции [180, 318, 321, 466]. [c.365]

За последнее время обращено внимание на сорбционные и обменные свойства труднорастворимых неорганических соединений (гидроокисей, окислов и фосфатов) элементов IV—VI групп периодической системы. Некоторые общие сведения по использованию неорганических сорбентов приводятся в работах [30, 1 24, 391, 706]. Но для плутония большинство публикаций носит слишком конспективный характер. [c.368]

Таблица З.И. Изменение объемной обменной емкости по плутонию некоторых сильноосновных анионообменников, облученных Со [72]

Концентрирование ионным обменом — чрезвычайно эффективный прием обогащения для спектрального анализа. Метод применен для определения примеси 10 7о галлия и других элементов в плутонии [680]. [c.164]

Определение циркония в плутонии ионным обменом и спектрографией [1755]. [c.307]

При обмене подвижного иона смолы с различными ионами раствора достигается химическое равновесие. Например, при контактировании ионообменной смолы в кислой форме (насыщена водородными ионами) с раствором Ри(П1) ионы водорода переходят в раствор, замещаясь ионами Ри +, количество которых составляет одну треть от числа водородных ионов, перешедших в раствор. Вполне попятно, что теперь ионы Ри + ионообменной смолы могут замещаться водородными ионами, находящимися в растворе. Когда концентрация плутония в смоле станет такой, что скорости обратного и прямого ионного обмена сравняются, система придет в состояние истинного химического равновесия [c.39]

Ионный обмен применяется для выделения небольших количеств электролита из больших объемов раствора либо с целью концентрировать растворенные элементы, либо с целью очистить растворы. Примером может служить выделение плутония из разбавленных растворов, получаемых в процессе экстракционной очистки (см. раздел 10.7). Чаще всего метод ионного обмена используется для извлечения ионных примесей из воды, например с целью ее смягчения или деминерализации. Но этот случай по своему техническому оформлению выходит за рамки радиохимии (в разделе 15.2 рассматривается применение ионного обмена для очистки воды в атомных реакторах). [c.43]

Америций-241 был получен из выдержанного в течение длительного времени плутония и из отходов после очистки плутония различными методами, включающими ионный обмен, экстракцию органическими растворителями и осаждение. [c.163]

В результате цепной ядерной реакции из атомов плутония и урана образуются около 200 радиоактивных изотопов. Большинство из них короткоживущие. Но в тех же процессах рождаются и ядра стронция-90, период полураспада которого 27,7 года. Стронций-90 — чистый бета-излучатель. Это значит, что он испускает потоки энергичных электронов, которые действуют на все живое на сравнительно небольших расстояниях, но очень активно. Стронций как аналог кальция активно участвует в обмене веществ и вместе с кальцием откладывается в костной ткани. [c.179]

Четырехвалентный плутоний может быть адсорбирован на катионитовых смолах лучше большинства продуктов деления. Плутоний выделяется из смолы промывным раствором, более кислым, чем тот, из которого он был адсорбирован, так как повышение концентрации водородных ионов смещает равновесие реакции (7. 35), а повышение концентрации аниона, например N0 , содействует комплексообразованию плутония в растворе. Таким образом, ионный обмен может служить средством концентрирования растворов плутония и средством его очистки. Разделения катионов можно достигнуть путем соответствующего подбора промывной жидкости. Так, уран можно выделить из катионитовой смолы, на которой сорбированы Ри + и игО +, промыванием разбавленным раствором серной кислоты. [c.289]

Отрицательно заряженные комплексы, образуемые многими продуктами деления и актинидами в растворах с большей концентрацией комплексообразующего аниона, хорошо адсорбируются на анионитовых смолах. Такая адсорбция легко идет с четырех-и шестивалентным ураном, с четырехвалентным плутонием и с такими склонными к комплексообразованию продуктами деления, как цирконий, ниобий и рутений. Поскольку степень образования отрицательных комплексов металла в растворе зависит от концентрации комплексообразующего аниона, регулировка этой концентрации дает средство для точной регулировки обменного равновесия данного металла и для эффективного разделения двух или более металлов, находящихся в растворе. Исследования адсорбции многих элементов посредством анионного обмена подробно описаны Краусом и Нельсоном [9]. [c.289]

При переработке ядерного топлива ионный обмен наиболее широко применяется для концентрирования промежуточных и конечных растворов делящихся материалов, т. е. и Pu Ионный обмен широко используется в лабораториях как метод разделения и анализа урана, плутония и продуктов деления [6, 7]. Процессы выделения и очистки облученного урана, полностью основанные на ионном обмене, в настоящее время исследуются только в лабораториях и на опытных установках. Одним из наиболее перспективных применений этого метода является разделение растворенных металлов путем анионного обмена. [c.315]

Водный раствор плутония нз колонны II подвергается дальнейшей очистке в колоннах VI и VII. Сначала плутоний добавлением нитрит-иона окисляется до четырехвалентного состояния и затем в колонне VI отделяется экстракцией ог остатков продуктов деления. В колонне VII органический раствор плутония из колонны VI контактируется с раствором сернокислого гидроксиламина. При этом плутоний восстанавливается до Ри + и поэтому легко переходит в водную фазу. Плутоний, содержащийся в водном растворе, выходящем из колонны VII, концентрируется адсорбцией на катионитовой смоле и последующим вымыванием из нее. Концентрирование чистых делящихся материалов при помощи ионного обмена считается более безопасной и легче контролируемой операцией, чем концентрирование упариванием. Кроме того, ионный обмен дает некоторую дополнительную очистку. Окись плутония может быть получена осаждением и прокаливанием оксалата. [c.327]

Из приведенных в табл. 8. 14 величин свободной энергии образования фторидов видно, что свободная энергия обменной реакции (8. 16) отрицательна и плутоний должен концентрироваться в солевой фазе. Щелочной и щелочноземельный фториды ЫР и СаРг имеют столь высокие отрицательные свободные энергии образования, что химически они в экстракции не участвуют. [c.355]

Кинетические опыты показали, что обмен между гелем в Н" -форме и ионами уранила, гадолиния, кальция или натрия заканчивается за 5 мин и даже быстрее. С другой стороны, в случае ионов, подвергающихся гидролизу и полимеризации в разбавленных кислых растворах, равновесие достигается гораздо медленнее, по-видимому, из-за того, что полимеризованные ионы диффундируют через гель медленнее. Обмен идет особенно медленно в случае старых растворов или растворов с низкой концентрацией кислоты. Например, в свежеприготовленном растворе плутония(1У) в 0,100 М азотной кислоте равновесный обмен за 30 мин достигает 79%, тогда как через 8 дней в том же растворе и в тех же условиях он составляет только 67%. Для 0,050 М раствора азотной кислоты получили соответственно 74 и 48%. [c.287]

Пропускали 50 мл 4 М раствора азотной кислоты, содержащей эти элементы, через колонку размером 100 см х 0,79 см со скоростью 3,5 см/ч. Необходимость столь малой скорости была продиктована медленным обменом циркония и плутония. Колонку промывали 4 М азотной кислотой. На этой стадии большая часть циркония была в колонке, а весь плутоний и весь уран — в фильтрате. Цирконий смывали с колонки 0,1 М раствором щавелевой кислоты. Раствор, содержащий плутоний и уран, выпаривали досуха и, снова растворяли в 100 мл 0,1 М азотной кислоты. Затем этот раствор снова пропускали через колонку и вымывали 0,1 М азотной кислотой. Теперь весь плутоний, а также незначительное количество циркония, которое попало с колонки в первый фильтрат, оставались в колонке. Плутоний смывали с колонки 4,5 М азотной кислотой, а цирконий оставался на геле. Фильтрат, содержащий уран, доводили до pH 3 при помощи раствора гидроокиси натрия и снова пропускали через колонку. На геле удерживался уран, который смывали затем сильной кислотой . [c.287]

При обработке облученного ядерного горючего ионообменные процессы чаще всего используют в комбинации с другими, например экстракционными, процессами. Как правило, ионный обмен применяют для концентрирования и окончательной очистки плутония после отделения его от основной массы урана и осколочных элементов. [c.174]

Катионный обмен очень эффективен для концентрирования разбавленных растворов плутония и урана-233, очищенных в значительной степени от продуктов деления. Вымывание можно производить раствором азотной кислоты умеренной концентрации. [c.170]

Катионный обмен в сочетании с вымыванием раствором комплексообразователя с успехом применяется для выделения продуктов деления из растворов, предварительно освобожденных от урана и плутония каким-либо другим методом, и их разделения. Разделение очень близких по свойствам ионов рассмотрено в специальном разделе этой главы. [c.170]

Аналитически полезное выделение плутония можно осуществить методом ионного обмена. Для этого можно применять катионообменники, используя соляную кислоту для последовательного вымывания металлов в виде хлоридных комплексов, или анионообменную смолу для адсорбции анионных хлоридных и нитратных комплексов с последующим их восстановлением и вымыванием. Так, адсорбированный на анионообменной колонке-из 12 М НС1 Pu(IV) при пропускании смеси 12 М НС1 — 0,25 М HI восстанавливается до Pu(III) и вымывается из колонки [30]. Аналитическая химия плутония значительно осложняется разнообразием элементов, получающихся в результате процессов деления ядер. Для выделения Ри из таких систем был использован-анионный обмен [31]. [c.347]

В расчете на 1 моль ядер Li АЕ = = 3,09 10 Дж. 20.36. а) АЕ = = 1,7010 Дж/моль б) АЕ = = 3,15-10" Дж/моль в) АЕ = = 1,77 10 Дж/моль. 20.38. Энергия связи в расчете на один нуклон максимальна для ядер с массовыми числами вблизи 50 (см. рис. 20.8). Поэтому 2 Со должен иметь наибольший дефект массы в расчете на один нуклон. 20.40. Как °Sr, так и Ва, весьма вероятно, включаются в цепь питания, замещая кальций или, возможно, цинк. Ни Н2, ни Кг не накапливаются в живых системах. 20.42. Вещества, излучающие альфа-частицы, представляют опасность только при их попадании в организм (вдыхание или проглатывание), поскольку альфа-частицы не обладают большой проникающей способностью. Плутоний плохо выводится из организма и, оставаясь в нем, вызывает его радиационное разрушение в течение длительного времени. 20.46. а) Добавьте С1 в виде хлорида (соль) к воде. Растворите I3 OOH обычным способом. Через некоторое время перегонкой отделите летучие вещества от соли I3 OOH является летучим веществом, и его можно отделить перегонкой от воды. Определите радиоактивность летучего вещества. Если обмен хлора успел произойти, то летучее вещество должно быть радиоактивно. [c.477]

Кнох и Зиндер [497] сообщили о селективной экстракции четырехвалентного плутония триизооктиламином в ксилоле и три-лауриламином в керосине из азотнокислых растворов. Извлечение Pu(IV) проводят из 6,5 М HNO3, в которой плутоний находится частично в виде аниона [Pu(N03)6] ". В результате экстракции равновесие комплексообразования смещается и происходит полное извлечение плутония (подобно ионному обмену). Метод позволяет довольно селективно отделить плутоний от урана и продуктов деления (табл. 49). Очистка плутония [c.345]

Как видно из рис. ПО, сорбция плутония сильно зависит как от марки катионита, так и от ионной силы раствора [448]. Очевидно, катионный обмен не может быть осуществлен, если концентрация элекролита такова, что плутоний находится в виде анионных комплексов, не склонных сорбироваться на катионите. Именно этим можно объяснить парение Ка с увеличением концентрации азотной и соляной кислот (рис. ПО). [c.351]

Диздар и ден Боер [382] использовали катионный обмен иа дауэкс-50, как одну из стадий переработки облученного урана для концентрирования и очистки плутония. [c.354]

Склонность ионов плутония образовывать отрицательно заряженные комплексы используется для ионообменного отделения плутония от сопутствующих элементов. Исследования анионо-обменного поведения ионов плутония и других металлов представлены в докладах Хайда [230], Крауса и Нельсона [123], в работах Райана и Уилрайта [623—627], Б. П. Никольского, А. Д. Гельман и др. (1956—1960 гг.). В этих исследованиях испытывались, как правило, сильноосновные аниониты отечественных (АМ-1 и АВ-17) и зарубежных (дауэкс-1 и -2, амберлит IRA-400, деацидит FF) марок. Они представляют собой сополимеры полистирола и дивинилбензола с введенными в рещетку ионита активными группами тетра метиламмония. [c.356]

Влияние концентрации азотной кислоты и нитрата кальция на коэффициент распределения показано на рис. 112. По мере увеличения концентрации нитрата растет коэффициент распределения в соответствии с реакцией (1). Максимальная величина в растворах НМОз достигается при кислотности 7,7 М, хотя, по данным Райана [623], в этих условиях доля гексанитратных форм составляет 40%. При кислотности более 7,7 М коэффициент распределения падает вследствие уменьшения активности сорбируемого иона. В растворах иитрата кальция, содержащих небольшое количество азотной кислоты, влияние реакции (2) проявляется в гораздо меньшей степени, и Kd значительно выше по сравнению с чистыми растворами азотной кислоты. Однако перевод Ри(1У) в комплексную форму при помощи солей, найри-мер Са(МОз)а, не используется в анионном обмене из-за низких скоростей сорбции плутония в этих условиях. [c.357]

Большей полноты извлечения плутония добились авторы работы [595], которые использовали анионный обмен для отделения плутония от церия и кобальта из растворов тройных сплавов. При десорбции Pu(IV) 5%-ным раствором NH2OH НС1 в 4 М НС на анионите деацидит FF удерживалось менее 0,025% плутония. [c.362]

Сравнение рассмотренных выше методов показывает, что методы анионного обмена в азотнокислых растворах более избирательны. Однако неудобства работы с высокоактивными препаратами (из-за разрушения HNO3 под действием излучения) н необходимость специальной стабилизации валентных форм плутония в азотной кислоте часто заставляют обратиться к анионо обменным методам в солянокислых средах. [c.366]

Таким образом, у данного типа ионообменников наблюдается переход от анионного обмена в кислом растворе к катионному обмену в щелочном растворе. Подобного перехода не наблюдается, если М — элемент с низкой основностью, например кремний. Переход от одного типа обмена к другому происходит в определенном интервале значений pH, зависящем от основности иона металла. Отсутствие резкого перехода, отвечающего этому изменению (здесь уместно сравнение с изоэлектриче-ской точкой амфотерных ионов), и возможность в некоторых случаях одновременно и катионного и анионного обмена при определенном значении pH дают основание предполагать, что ионообменные группы неравноценны. Силикагель обладает только катионообменными свойствами [20] высокое электронное сродство у четырехвалентного иона кре.мния проявляется в форме очень слабой основности гидроксильных групп. Атомы водорода последних легко заменяются катионами даже в кислых растворах, особенно теми, которые легко координируются с кисло- родом. На рис. 24 представлено влияние pH раствора на величины коэффициентов распределения различных ионов при сорбции нх на силикагеле. Из этих данных следует, что указанные ионы можно разделить при определенных значениях pH раствора. Этот метод был использован [21] для разделения урана, плутония и трехвалентных металлов (продукты деления) из растворов, полученных при растворений облученрого урана кислоте. Значения коэффи- [c.119]

Нет нужды подробно описывать все стадии химического разделения плутония и урана. Обычно разделение их начинают с растворения урановых брусков в азотной кислоте, после чего содержащиеся в растворе уран, нептуний, плутоний и осколочные элементы разлучают , применяя для этого уже традиционные радиохимические методы — осаждение, экстракцию, ионный обмен и другие. Конечные плутонийсодержащие продукты этой многостадийной технологии — его двуокись РиОг или фториды — РиРз или РиР4. Их восстанавливают до металла парами бария, кальция или лития. Однако полученный в этих процессах плутоний не годится на роль конструкционного материала — тепловыделяющих элементов энергетических ядерных реакторов из него не сделать, заряда атомной бомбы не отлить. Почему Температура плавления плутония — всего 640° С — вполне достижима. [c.400]

Ионный обмен. Интерпретация ионообменных коэффициентов распределения для систем смешанных комплексов крайне трудна. Однако метод катионного обмена является удобным способом определения Ь в системах, для которых можно предположить, что в заметной мере распределяется только свободная центральная группа. Таким способом были изучены ацидо-комплексы плутония(П1) с ЭДТА [41] и америция(1П) с ЭДТА и оксалат-ионом [42]. Потенциметрические измерения h также позволяют найти значения а данные В, Ь, h, а анализируются, как описано в гл. 18, разд. 1,А. [c.484]

Приведенные в табл. 2 примеры показывают, что вне вытяжного шкафа кипячение растворов стронция, плутония, радия, урана, церия данной удельной активности недопустимо. Несмотря на то что в рабочей комнате площадью 20 м можно достичь разбавления воздухом (при пятикратном обмене в час) в 10 —10 раз, опасность попадания высокоактивных паров в организм экспериментатора очень велика даже при однократном проведении эксперимента. Расчеты показывают, что при объемной скорости протекания воздуха через вытяжную систему 20—120 м 1мин скорость выпаривания растворов должна быть порядка 1 л за 1000 суток. Естественно, что скорости выпаривания растворов значительно выше и выбрасываемый из здания воздух будет содержать концентрацию изотопов на несколько порядков выше ПДК. Поэтому вытяжные шкафы должны быть снабжены фильтром. [c.27]

Таким образом, при выделении нептуния необходимо отделять его от продуктов деления, а также от урана или плутония или от того и другого вместе. Для этих целей широко используется многообразие степеней окисления, проявляемых ураном, нептунием и плутонием. В зависимости от валентного состояния эти элементы ведут себя по-разному при соосаждении, комплексообразовании, экстракции растворителями, катионном и анионном обмене. Следовательно, при выделении любого из этих элементов возможно широкое применение разнообразных химических способов. При выделении какого-либо из этих элементов из смеси продуктов используется его способность проявлять различные свойства в зависимости от степени окисления, которую молено изменять на протяжении всего цикла очистки. Смысл большинства из этих процедур состоит в том, что примеси, сопроволедаюшие уран, нептуний или плутоний в одном из их состояний окисления, ведут себя совершенно иначе, когда эти элементы переводят в другое состояние окисления. Таким образом, окислительно-восстановительные циклы являются основой для очистки урана, нептуния и плутония от продуктов деления. Вместе с тем суш ествуют большие различия в том, как получить эти элементы в определенной степени окисления. Благодаря тому что одни и те же валентные состояния этих трех элементов обладают относительно разной стабильностью, удается получать растворы, содержащие все три элемента в различных состояниях окисления. На этом основаны методы разделения этих трех элементов. [c.317]

Анионный обмен в смешанных и неводных средах применяли, например, в анализе тория при его отделении от некоторых редкоземельных элементов, титана, циркония, урана [440, 449, 563], в препаративной ядерной химии для отделения продуктов ядерных реакций от материала мишени [564] для отделения Ат от Ст, Ст от f [563] и т. д. Сорбция на анионитах в азотнокислых растворах нашла широкое применение в аналитической химии плутония и нептуния (см. ниже). [c.364]

Изучение обмена свободных рибонуклеотидов в печени пораженных плутонием животных, лроведенное в нашей лаборатории Цевелевой [19], выявило резкое понижение концентрации нуклео-зидполифосфатав при почти неизменной скорости их синтеза (рис. 3). Это дает возможность заключить, что повышенный синтез нуклеиновых кислот, во всяком случае РНК, не связан с избытком предшественников. Создается впечатление, что при подостром поражении плутонием в печени кроликов обмен сдвинут в сторону усиления синтеза ДНК и РНК. [c.109]

В получаемом такнм образом плутонии содержатся такие изотопы, как плутоний-240, 241 и 242, образую-пшеся при последовательном захвате нейтронов в пропорциях, определяемых потоком нейтронов и продолжительностью облучения урана и плутония нейтронами в реакторе. Был разработан целый ряд промышленных методов выделения и очистки плутония. В общем, эти методы могут быть разбиты на такие категории осаждение, экстракция и ионный обмен. [c.107]

Вследствие осложнений, связанных с высокой удельной активностью Сш , количественных данных о комплексообразовании m с различными анионами имеется еще совсем мало. Доказательства образования комплексных хлоридных ионов, полученные в опытах по ионному обмену, описаны в разд. 3.3. гл. VIII. Уорд и Уэлч [20] определили, что в концентрированной соляной кислоте m связывается ионами хлора в комплекс слабее, чем Am (см. разд. 6.3 гл. VIII). Для определения равновесной константы комплексообразования в опытах с индикаторными количествами кюрия использовался метод ионного обмена. При ионной силе 0,5 для константы диссоциации СтСЦ было получено значение 0,66. Есть указания на то, что сила комплексообразования у первых трехвалентных актинидных элементов достигает максимума для плутония (III) и падает до меньшей величины у кюрия. У кюрия 5/-электроны могут быть в достаточной степени экранированы, что затрудняет их использование в качестве валентных электронов. Однако 5/-электроны могут не быть экранированы настолько, как 4/-электроны лантанидных элементов, поскольку с ионами хлора кюрий образует более прочные комнлексы, чем гадолиний. Достоверность выводов о комплексообразовании плутония (III) с ионами хлора остается, однако, сомнительной, так как в этих опытах мог присутствовать плутоний (IV). Таким образом, вопрос о роли 5/-гибридизации при образовании комплексных ионов может потребовать пересмотра. [c.427]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология