Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Надыкто Б.А. -> "Плутоний Фундаментальные проблемы Том 2" -> 88

Плутоний Фундаментальные проблемы Том 2 - Надыкто Б.А.

Надыкто Б.А., Темофеева Л.Ф. Плутоний Фундаментальные проблемы Том 2 — Саров, 2003. — 212 c.
Скачать (прямая ссылка): plutoniyfundamentalnieproblemit22003.djvu
Предыдущая << 1 .. 82 83 84 85 86 87 < 88 > 89 90 91 92 93 94 .. 159 >> Следующая


диапазоне значений pH. Повышение растворимости позволило нам исследовать температурную зависимость реакций образования карбонатных комплексов абсорбционной спектроскопией близкого инфракрасного излучения (БИКИ) и получить дополнительную информацию о структуре карбонатных комплексов раствора Np(V) спектроскопией ТСРП.

Состав и устойчивость этих твердых актинильных карбонатов зависят от ионной силы и концентрации карбонатов и определяются концентрациями актиноидов, карбонатов и натрия в растворе. Например, устойчивость твердых соединений

Np(V), Na(2n_1)Np02(C03)n.mH20(™.),

определяется произведением растворимостей Ku^:

Knp = [Na+]2n_1 [NpO2+] [CO32-]11.

В случае твердого An(VI), AnO2CO3(тв.), п равно 1 и его рас-

творимость практически не зависит от концентрации натрия в растворе. При малых ионных силах большинства природных вод потребовалась бы нереально высокая концентрация Np02+ для осаждения твердого трехкомпонентного карбоната Np(V). Поэтому твердые карбонаты An(V) или An(VI), вообще говоря, в природных водах не наблюдаются. Однако, поскольку образование трехкомпонентных соединений Np(V) в концентрированных растворах электролитов имело место, эти твердые материалы являются важными для прогнозирования растворимости в соляных растворах, обнаруживаемых на ОЗИО.

Растворимость и химические формы в водах горы Юкка

Чтобы попытаться увязать многочисленные концепции, представленные в предыдущих разделах, рассмотрим раствори-

мость и формы нептуния и плутония в водах горы Юкка. (Другие исследования, проводимые в интересах хранилища в горе Юкка, обсуждаются в статье Экхардта на с. 466.) Как упоминалось ранее, в природных водах нептуний проявляет тенденцию к существованию в окислительном состоянии V и из-за более низкого эффективного заряда иона Ап02+ образует слабые комплексы. Особенностью нептуния является то, что он является самым растворимым и переносимым актиноидом и вызывает наибольшее беспокойство при оценке безопасности для окружающей среды возможного подземного хранения в горе Юкка. Плутоний считается самым токсичным актиноидом и всегда вызывает беспокойство с точки зрения экологии.

Мы исследовали воду из конкретной скважины в горе Юкка (скважины J-13). Концентрации натрия и карбоната низкие (примерно от 2 до 3 мМ),

Number 26 2000 Los Alamos Science

403
Химические взаимодействия актиноидов в окружающей среде

1(Г2

1СГ4

1_



сц

0

S Ю-6

S

со

к

s

=T

CO

Q-

I-

1 ю-8

X

Ю“10

1(Г12

о

Рис. 6. Растворимость Np(V) и Pu(IV) в воде скважины J-13

На рисунке показаны результаты измерений суммарных концентраций нептуния (красные кружки) и плутония (красный квадрат) в воде скважины J-13 при фиксированной концентрации карбонатов 2,8 мМ (пунктирная линия), а также результаты измерений, проведенных ранее при большей ионной силе (черный кружок и квадрат). Линиями представлены результаты теоретического прогнозирования для различных твердых материалов, определяющих растворимость. Концентрация Np(V) примерно в 100 раз больше концентрации Pu(IV). Результаты измерений подтверждают, что определяющим растворимость твердым соединением Np(V) является оксид Np2O5(TB1), а не твердый карбонат натрия NaNpO2CO3(TB1), как это утверждалось ранее. Предполагается, что растворимость плутония в воде скважины J-13 определяется аморфными оксидами/гидроксидами или коллоидными формами Pu(IV), поскольку измеренная растворимость Pu(IV) почти на порядок выше предсказанной Лемье и Тремэном для произведения растворимости Ри(ОН)4(тв.). Наши данные не противоречат диапазону растворимости Pu(IV), определенному на основе данных Knp для гидроксида и водного оксида, о котором сообщается в открытой литературе (область серого цвета)

Вода скважины J-13 Ионная сила (моль-кг 1)

низка и ионная сила воды скважины J-13 (0,003 М/кг). Однако режим подземных вод в горе Юкка и за ее пределами различен. Меняется концентрация карбонатов (поскольку меняется парциальное давление CO2 с увеличением глубины), меняются значения pH, Eh и температуры. Мы моделировали такое изменение в природных водах, проводя исследования при различных значениях pH с поддержанием постоянной ионной силы. Кроме того, мы проводили исследования при различных температурах (25, 60 и 90 0C) в диапазоне ожидаемых в хранилище температур. Неудивитель-

но, что изменение этих основных параметров сильно влияло на поведение актиноидов (Efurd et al. 1998). Рис. 6 суммирует результаты наших исследований.

Твердыми материалами, определяющими поведение актиноидов в воде скважины J-13 во всех окислительных состояниях, были главным образом оксиды и гидроксиды. Мы наблюдали образование только твердых зеленоватокоричневых кристаллических Np(V) с общей формулой Np205*nH20(TB.), твердых зеленых Pu(IV) с общей формулой Ри02*пН20(тв.) и/или аморфных

гидроксидов/коллоидов Pu(IV). Растворимость нептуния составляла около 10_3 M при pH 6, но падала примерно до 5*10_6 M при pH 8,5. Распределение форм нептуния менялось также в зависимости от условий. При pH 8,5 около 31% Np(V) присутствовало в виде ионов нептунила Np02+. Остальной растворимый Np(V) был в комплексе либо с карбонатом, либо с гидроксидом, причем около 58% составлял NpO2CO3- и 11% - ^02ОН(водн.). При pH 6, однако, реакции гидролиза Np(V) и образования комплексов с карбонатами были минимальны и весь нептуний присутствовал в форме Np02+.
Предыдущая << 1 .. 82 83 84 85 86 87 < 88 > 89 90 91 92 93 94 .. 159 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed