Отходы
<<  Опасность дома 2 класс Инновационный менеджмент как инструмент экологической политики предприятия  >>
Осколочные платиноиды в отходах переработки оят
Осколочные платиноиды в отходах переработки оят
2
2
3
3
4
4
5
5
6
6
(RuNO)3+
(RuNO)3+
8
8
9
9
10
10
13
13
14
14
15
15
16
16
17
17
18
18
19
19
20
20
21
21
22
22
22
22

Презентация: «Осколочные платиноиды в отходах переработки ОЯТ». Автор: sscuser. Файл: «Осколочные платиноиды в отходах переработки ОЯТ.ppt». Размер zip-архива: 4091 КБ.

Осколочные платиноиды в отходах переработки ОЯТ

содержание презентации «Осколочные платиноиды в отходах переработки ОЯТ.ppt»
СлайдТекст
1 Осколочные платиноиды в отходах переработки оят

Осколочные платиноиды в отходах переработки оят

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

2 2

2

Платиновые металлы в отработанном ядерном топливе (оят)

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

3

Динамика накопления платиновых металлов в оят

Год

Количество облученного топлива, т

Накопление платиновых металлов в облученном топливе, т

Мировые запасы платиновых металлов, т

2000

173000–181000

Ru: 364–381 Rh: 71–75 Pd: 218–228

Ru: 3090 Rh: 620 Pd: 6870

2030

676000–832000

Ru: 1423–1752 Rh: 280–344 Pd: 850–1047

Ru: 2870 Rh: 370 Pd: 4100

Хранение отработавших ТВС в бассейне с водой на радиохимическом заводе РТ-1 ПО «Маяк», г. Озерск

4 4

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(?-OH,?-NO3)z]n+ [Pd(H2O)3(NO3)]+

Платиновые металлы в технологических растворах переработки оят

5 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 6

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.

Захоронение высокоактивных отходов (вао) переработки оят

Хранилище остеклованных ВАО

7 (RuNO)3+

(RuNO)3+

L = NO3?, NO2?, OH?, H2O

7

Концентрация рутения в отходах ОЯТ 0,7-29,4 г/л

Рутений в азотнокислых растворах отходов переработки оят

Содержание стабильных изотопов (99Ru, 100Ru, 101Ru, 102Ru, 104Ru) в ОЯТ в несколько раз выше чем радиоактивных (103Ru и 106Ru)

8 8

8

Формы нитрозорутения, идентифицированные в модельных нитритно-нитратных азотнокислых растворах

0,1 моль/л

Рост концентрации HNO3

3 моль/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

9

Распределение рутения по комплексным формам в нитритно-нитратных азотнокислых растворах

10 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 отходов ОЯТ, 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

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(?-NO2)(?-OH)Zn(H2O)2]0 (I/Zn, II/Zn) + 2H2O, L = NO2–, ONO– [Ru(NO)(NO2)2L(?-NO2)(?-OH)Zn(H2O)2]0(водн.) (I/Zn, II/Zn) + nТОФО(орг.) = = [Ru(NO)(NO2)4–nL(?-NO2)n–1(?-OH) Zn(ТОФО)n]0(орг.) (I/Znорг, II/Znорг) + 2H2O, n = 2, 3

12 14

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 15

15

Азотнокислые реэкстракты биядерных нитрокомплексов нитрозорутения с цинком

Распределение рутения по комплексным формам в азотнокислых реэкстрактах

[Ru(NO)(NO2)4–nL(?-NO2)n–1(?-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

* ? В силу низкого качества спектра рассчитать долю комплексной формы не удается

14 16

16

Аммиачные реэкстракты гетерометаллических комплексов

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 %

Фрагменты спектров ЯМР 15N аммиачных реэкстрактов зарегистрированные через: а) 2 ч после реэкстракции, б) 7 мес после реэкстракции

[Ru(NO)(NO2)4–nL(?-NO2)n–1(?-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

15 17

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

Комплексная форма

ХС(ONOкоорд.), м.д.

ХС(NO2коорд.), м.д.

ХС(NO3коорд.), м.д.

ХС(NOкоорд.), м.д.

[Ru(NO)(NH3)2(H2O)(NO2)2]+

87,5

-29,6

[Ru(NO)(NH3)2(H2O)(NO2)(ONO)]

205,6

78,7

-16,7

[Ru(NO)(NH3)2(H2O)2(NO2)]2+

58,6

-23,1

[Ru(NO)(NH3)2(H2O)(NO2)(NO3)]+

62,7

-10,5

-19,5

16 18

18

* 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

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ транс-[Ru(NO)(NH3)2(NO2)2(OH)] C HNO3

17 19

19

* 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

Взаимодействие триамминокомплексов с hno3

18 20

20

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ транс-[Ru(NO)(NH3)4(OH)]Cl2 С 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

21

ТЕРМОЛИЗ НИТРАТОКОМПЛЕКСОВ НИТРОЗОРУТЕНИЯ В 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)

Образец

Состав и ОКР продуктов, нм

?mпр., % (?mтеор.(Ruo2), %)

[Ru(NO)(NH3)4(H2O)](NO3)3

RuO2 (10)

33,1 (33,0)

[Ru(NO)(NH3)4(NO3)](NO3)2

RuO2 (4–5)

33,8 (34,6)

Гран-[ru(no)(nh3)2(no3)3]

RuO2 (5–6)

37,8 (37,9)

Ос-[ru(no)(nh3)2(no3)3]

RuO2 (5–6)

39,1 (37,9)

Транс-[ru(no)(nh3)2(h2o)(no3)2]no3?0,86h2o

RuO2 (4–5)

37,3 (34,6)

Транс-[ru(no)(nh3)2(no2)(no3)2]

RuO2 (4–5)

40,1 (39,7)

20 22

22

Реакционная способность нитратокомплексов

21 22

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,

«Осколочные платиноиды в отходах переработки ОЯТ»
http://900igr.net/prezentacija/ekologija/oskolochnye-platinoidy-v-otkhodakh-pererabotki-ojat-239105.html
cсылка на страницу

Отходы

13 презентаций об отходах
Урок

Экология

30 тем
Слайды
900igr.net > Презентации по экологии > Отходы > Осколочные платиноиды в отходах переработки ОЯТ