Плутоний Фундаментальные проблемы Том 2 - Надыкто Б.А.
Скачать (прямая ссылка):
Еще одна перспективная возможность кроется в химии металлоорганических соединений актиноидов. Эта область исследований основана на обнаружении того, что некоторые актиноиды (An) - уран, нептуний и плутоний -растворяются в эфирно-иодных смесях. Получающиеся в результате комплексы AnI3(THF), где THF - тетрагидрофу-
Number 26 2000 Los Alamos Science
449
Видение переработки плутония, безопасной для окружающей среды
ран, можно использовать для получения большого числа новых соединений и комплексов.
Например, одним из представляющих интерес металлоорганических соединений является Pu(CgHg)2, поскольку оно, согласно публикациям, является диамагнетиком. Если это утверждение подтвердится, то плутоний-239 можно будет наблюдать при анализе этого соединения методом ядерного магнитного резонанса (ЯМР) (до настоящего времени ядра плутония-239 методом ЯМР наблюдать не удавалось). Если методом ЯМР можно будет проанализировать Pu(CgHg)2, то у нас появится новая возможность изучения ковалентной связи в плутонии.
Другим новым соединением - соединением, потенциально наиболее соответствующим технологическим операциям, - является PufN(SiMe3)2J3, где Me - метильная группа. Это соединение сублимируется примерно при 50 0C. Благодаря высокому давлению его пара оно могло бы использоваться для создания схемы химической обработки на основе химии металлоорганических соединений. Например, можно было бы растворить металлический плутоний с примесями в смеси иода и THF, с использованием PuI3(THF) получить летучий комплекс Pu[N(SiMe3)J3 и затем очистить Pu[N(SiMe3)2]3 сублимацией. Одним из достоинств такого процесса является то, что плутоний можно растворять без выделения потенциально взрывоопасного водорода. Другим достоинством является то, что, поскольку плутоний очищается сублимацией-процессом физического разделения, все реактивы будут переводиться в повторный цикл или уничтожаться. Однако наибольший интерес представляет использование Pu[N(SiMe3)2]3 в процессе осаждения из газовой фазы, при котором может осаждаться металлический плутоний любой формы и толщины. При осаждении можно в принципе обойтись без операций литья и механической обработки плутония, в результате которых образуются большие количества отходов.
Хотя можно изготовлять Pu[N(SiMe3)2]3 целыми партиями, имеется много проблем, которые следует решить, прежде чем можно будет вклю-
450
чить это соединение в схему обработки. Фазовая устойчивость металлического плутония очень чувствительна к количеству присутствующего углерода. В процессе осаждения углерод из метильных групп, присутствующих в Pu[N(SiMe3)2]3, может поглощаться металлическим плутонием. Одна из задач при осаждении плутония из газовой фазы будет состоять в доведении процесса до такого состояния, чтобы в окончательном продукте, содержащем плутоний, углерода было немного. Более того, плутоний чаще всего бывает легированным, а изготовление плутониевого сплава путем осаждения из газовой фазы может оказаться затруднительным. Ho выигрыш от использования новых металлоорганических соединений для переработки - более безопасные процедуры, минимальное количество образующихся отходов и минимальная потребность в очистке -достаточен, чтобы пойти на решение таких проблем.
Заключение
Включение описанных перспективных технологий в единую программу сокращения до минимума отходов на площадке ТА-55 позволит радикально снизить радиоактивность потоков жидких отходов и уменьшить объем твердых трансурановых отходов на 90% и более. В то же время нашей конечной целью является даже превысить это 90%-ное решение, сконструировав плутониевый объект следующего поколения, выход радиоактивных отходов которого будет близок к нулю. Для этого необходимо добиться того, чтобы огромный объем промышленных сточных вод не выходил за пределы здания. Новый плутониевый объект, возможно, будет построен в Лос-Аламосе уже в 2008 году, и его сооружение предоставит идеальную возможность реализовать новые технологии, которые помогут нам свести почти до нуля выход радиоактивных отходов. Сокращение трансурановых твердых отходов почти до нуля представляется более трудноразрешимой задачей, но мы продолжаем проводить научные исследования в надежде, что когда-то сможем создать необходимый прорыв в технологиях. ¦
Ларри Эвенсу присуждена ученая степень бакалавра химических наук в Техническом университете Теннесси и степень доктора философии в области неорганической химии в Техасском техническом университете. После окончания учебы он стал работать в Лос-Аламосской национальной лаборатории. Областями науч-sfj! Jwy ных интеРесов Эвенса
^ были научно-исследо-
вательские работы по химической переработке и разделению плутония. Он имеет четыре патента и многочисленные публикации в этой области. Кроме того, Эвене был членом групп рецензирования работ, связанных со всеми областями исследований актиноидов.
Гари Эллеру присуждена ученая степень бакалавра химических наук в университете Западной Виргинии и степень доктора философии в области неорганической химии в университете штата Огайо. Проработав некоторое время в качестве стажера в Техническом университете шт. Джорджия, он переехал в Лос-Аламос, где работал в должности стажера, сотрудника, руководителя направления и начальника проекта. В 1994-1996 гг. Эллер был консультантом по техническим вопросам в Хэнфордском представительстве Министерства энергетики США по работам в рамках программы контейнеров для высокоактивных отходов и после этого вошел в состав руководства национальной программы стабилизации и обеспечения безопасного хранения в течение 50 лет материалов, содержащих избыточный плутоний. В настоящее время к области его технических интересов относится химия актиноидов, химия окружающей среды и фтора и получение научной информации путем решения практических задач в этой сфере.
