|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
Установление закономерностей образования и поведения в водных растворах истинных и псевдо коллоидных частиц плутония.НИР
Establishment of laws of formation and behavior in aqueous solutions of true and pseudo colloidal plutonium particles.
- Руководитель НИР: Романчук А.Ю.
- Подразделение: Кафедра радиохимии
- Срок исполнения: 1 января 2016 г. - 31 декабря 2018 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): 16-33-60043
- Номер ЦИТИС: 115121010044
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: Экология и рациональное природопользование
- ПН России: Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика
- Направление технологического прорыва России: Ядерные технологии
-
Рубрики ГРНТИ:
- 31.15.23 Радиохимия
-
Ключевые слова:
растворимость, актиниды, церий, плутоний, коллоидные частицы, торий
actinides, thorium, solubility, cerium, plutonium, colloidal particles -
Описание:
Научной задачей, на решение которой направлен данный проект, является установление фундаментальных закономерностей поведения истинных и псевдо- коллоидных частиц, содержащих плутоний в водных растворах. Так, на сегодняшний день отсутствуют данные о влиянии условий образования истинных коллоидных частиц PuO2+x·nH2O на их размер и кристалличность. Остается неясной возможность присутствия Pu(V) или Pu(III) на поверхности частиц PuO2+x·nH2O. Растворимость диоксида плутония неоднократно исследовалась в конце XX начала XXI века. Однако в большинстве работ не проводилась детальная характеризация твёрдой фазы до и после установления подвижного равновесия в системе. Остается открытым вопрос о старении частиц и фазовых превращениях, сопровождающих этот процесс. В результате на сегодняшний день существует большой разброс по термодинамическим данным, описывающим гидролиз и растворимость диоксида плутония, которая к тому же осложнена окислительно-восстановительными реакциями. После установления возможности образования наночастиц PuO2+x·nH2O при сорбции плутония на поверхности различных минералов, одной из наиболее актуальных задач является возможность термодинамического моделирования этого процесса. Существующие на данный момент методы не позволяют этого сделать, поскольку реакции сорбции сопровождаются одновременно окислительно-восстановительными реакциями и реакциями образования новой фазы. В первую очередь необходимо рассмотрение конкуренции между реакциями сорбции и реакциями образования собственно фазы PuO2 на поверхности минералов, для чего необходимы надежные данные по константам гидролиза Pu(IV), произведение растворимости и константам равновесия сорбционных реакций.
-
Abstract:
Scientific problems to be solved by this project aims, is to establish the fundamental laws of behavior of real and pseudo-colloidal particles containing plutonium in aqueous solutions. So, to date, no data on the effect of the conditions of formation of true colloidal particles PuO2 + x · nH2O their size and crystallinity. It remains unclear possible presence of Pu (V) and Pu (III) on the surface of PuO2 + x · nH2O. The solubility of plutonium dioxide has repeatedly been investigated in the end of XX beginning of the XXI century. However, in most of the works are not carried out a detailed characterization of the solid phase before and after the establishment of dynamic equilibrium in the system. It remains an open question about the aging of particles and phase transformations that accompany this process. As a result, today there is a large variation in the thermodynamic data describing the hydrolysis and solubility of plutonium dioxide, which is also complicated by the redox reaction. After the establishment of the possibility of formation of nanoparticles PuO2 + x · nH2O with plutonium sorption on the surface of various minerals, one of the most urgent tasks is the possibility of thermodynamic modeling of the process. Existing at the moment methods do not allow to do so, since the sorption reactions are accompanied at the same time redox reactions and the formation of a new phase. The first step is the consideration of competition between sorption reactions and reactions forming itself PuO2 phase on the surface of the minerals, which are needed for reliable data on the constants of hydrolysis of Pu (IV), the product of the solubility and equilibrium constants of sorption reactions.
-
Планируемые результаты:
В ходе выполнения работ по проекту предполагается установить фундаментальные закономерностей образования и поведения истинных и псевдо- коллоидных частиц плутония в водных растворах. Предполагается определение закономерностей влияний условия синтеза на размер, морфологию и кристалличность наночастиц PuO2+x. Будут определены свойства поверхности PuO2+x в водных растворах: зависимость дзета-потенциала от рН и определение рНТНЗ и констант кислотно-основного равновесия гидроксильных групп на поверхности. Будут установлены основные закономерности свойств наночастиц в ряду ThO2-CeO2-PuO2. Будет определена возможность присутствия Pu(V) и Pu(III) в структуре PuO2+x. В ходе выполнения проекта будет разработана термодинамическая модель, позволяющая описывать поведение плутония на границе раздела минерал – водный раствор с учетом окислительно-восстановительных реакций и реакций образования новой фазы.
- Добавил в систему: Романчук Анна Юрьевна
Источник финансирования НИР
| грант РФФИ |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. | Установление закономерностей образования и поведения в водных растворах истинных и псевдо коллоидных частиц плутония. |
| Результаты этапа: 1. Определено влияния условий синтеза на размер и морфологию наночастиц ThO2 и CeO2-x. 2. Определены изменения морфологии частиц ThO2 и CeO2-x при старении 3. Получены зависимости растворимости наночастиц CeO2-x от pH и термодинамически описаны полученные экспериментальные данные. | ||
| 2 | 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. | Установление закономерностей образования и поведения в водных растворах истинных и псевдо коллоидных частиц плутония. |
| Результаты этапа: В ходе данного этапа был исследован процесс осаждения плутония в различных степенях окисления: Pu(III), Pu(IV), Pu(V) и Pu(VI). Было установлено, что в случае Pu(III), Pu(IV) и Pu(V) процесс осаждения имеет крайне быструю кинетику, в то время как осаждения Pu(VI) осаждение протекает через образование метастабильной фазы, содержащей Pu(VI). Однако в равновесных условиях в случае всех четырех степеней окисления образуются схожие кристаллические наночастицы оксида плутония со средним размером 2,5 нм. Полученные наночастицы были охарактеризованы методами ПЭМВР, РФА и МУРР. Была исследована локальная структура наночастиц диоксидов тория и церия различного размера методом спектроскопии рентгеновского поглощения с высоким разрешением по энергии (HERDF). Было установлено отсутствие трехвалентного церия во всех исследуемых образцах наночастиц CeO2. Однако было показано значительно влияние гидроксилированности поверхности на локальную структуру наночастиц. Было показано, что сушка образцов даже при 40 и 150 °С значительно влияет на спектры рентгеновского поглощения наночастиц. | ||
| 3 | 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. | Установление закономерностей образования и поведения в водных растворах истинных и псевдо коллоидных частиц плутония. |
| Результаты этапа: В ходе выполнения работ по проекту впервые были установлены фундаментальные закономерностей образования и поведения истинных наночастиц плутония. Впервые для получения были использованы различные степени окисления плутония (Pu(III), Pu(IV), Pu(V) и Pu(VI)). При этом было установлено, что получающиеся наночастицы имеют одинаковый размер, кристаллическую структуру PuO2 и единственную степень окисления Pu(IV). Была впервые получена фундаментальная зависимость параметра элементарной ячейки наночастиц ThO2 от их размера. Были установлены основные закономерности свойств наночастиц в ряду ThO2-CeO2-PuO2. В ходе выполнения проекта была разработана термодинамическая модель, позволяющая описывать растворимость CeO2 в водных растворах и рассчитано произведение растворимости. Было также впервые определено, что термическая сушка наночастиц CeO2 даже в мягких условиях влияет на локальную структуру и величину растворимости. | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".