Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рис. 1. Наночастицы UO3, образовавшиеся на поверхности UO2 в процессе его коррозии при температуре 150С. А – изображение, полученное ПЭМ высокого разрешения, Б – картина дифракции электронов
Рис. 2. А – наночастицы ThO2, инкорпорированные в структуру пор мезопористого SiO2 (тип МСМ-41)
Рис. 2. Б – изменения XANES спектра для наночастиц различного размера, раствора Th(IV) и кристаллического ThO2

Наночастицы UO3 защищают отработанное ядерное топливо от коррозии

Ключевые слова:  наночастица, оксид урана, периодика, радиохимия, ядерное топливо

Автор(ы): Батук Ольга Николаевна, Калмыков Степан Николаевич

Опубликовал(а):  Батук Ольга Николаевна

07 ноября 2007

Развитие ядерной энергетики приводит к накоплению отработанного ядерного топлива (ОЯТ), которое может быть напрямую захоронено в геологической среде (открытый ядерный топливный цикл) или переработано с возвратом делящихся изотопов в ядерный цикл (замкнутый ядерный топливный цикл). Переработка ОЯТ приводит к накоплению радиоактивных отходов, которые также подлежат захоронению в геологической среде. Подобные хранилища размещают как в приповерхностных, так и глубинных геологических формациях, изолированных от источников природных вод. Так как хранилища должны обеспечивать изоляцию радионуклидов от среды обитания человека в течение сотен тысяч лет, то это требует необходимости учитывать сценарии изменения геологических условий и предсказывать поведение захороненных отходов и ОЯТ при попадании в хранилища природных вод. При этом необходимо учитывать, что в ближней зоне хранилищ реализуются высокие радиационные и температурные поля.

На кафедре радиохимии Химического факультета МГУ и в Институте Физической Химии и Электрохимии им. А.Н. Фрумкина был проведен эксперимент по исследованию долгосрочного поведения диоксида урана (который является основным компонентом ОЯТ) в природной воде при различных температурах (комнатная температура, 70 ºС и 150 ºС). С использованием РФА и EXAFS спектрометрии было установлено, что при 70 ºС в первые месяцы преобладает процесс объемного окисления UO2 до UO2,25 без образования вторичных фаз, содержащих U (VI), тогда как при 150 ºС наблюдается образование UO3 (скупит) при отсутствии объемного окисления UO2. С использованием ПЭМ высокого разрешения было установлено, что образующиеся наноразмерные кристаллы UO3 покрывают поверхность UO2 (Рис. 1), по-видимому, предотвращая диффузию кислорода в его объем.

Эти результаты вызвали необходимость подробного спектрального исследования наночастиц актинидов различного размера и состава. В лабораторных условиях наночастицы (2 - 3 нм) оксидов актинидов получали с использованием в качестве твердофазного темплата аморфного мезопористого диоксида кремния с различным распределением пор по размерам. Использование твердофазного темплата, в отличие от предпринятых ранее попыток получить коллоидные частицы оксидов и гидроксидов актинидов в растворе, позволяет получить частицы с относительно узким распределением их по размеру, а так же получить как аморфные, так и кристаллические частицы нанометрового размера. Распределение частиц по размерам и их кристалличность были исследованы методом просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения (Рис. 2А), а локальная структура исследовалась методами рентгеновской спектрометрии поглощения - XANES и EXAFS. Наблюдали уменьшение интенсивности белой линии и уменьшение интегрированной площади под белой линией при переходе от кристаллических оксидов актинидов к нанокристаллическим (Рис. 2Б). Подобную зависимость наблюдали как для оксидов U(VI), так и для оксидов Th(IV). Полученные результаты можно объяснить уменьшением плотности состояний энергетических уровней, на которую влияет соотношение объем/поверхность - энергетические уровни для атомов в поверхностном слое имеют отличные значения, от атомов, находящиеся в объеме. Для наночастиц вклад атомов поверхности в общую плотность энергетических состояний становится существенным. Исследование влияния размера частиц на форму и интенсивность белой линии имеет высокое прикладное значение, поскольку позволит проводить анализ коллоидных частиц актинидов не только в синтетических материалах, но и в реальных природных объектах и расширяют наши представления о свойствах и устойчивости наночастиц.


В статье использованы материалы: Нанометер


Средний балл: 10.0 (голосов 2)

 


Комментарии
Гольдт Илья Валерьевич, 07 ноября 2007 20:30 
что такое есть "UO2,25 без образования вторичных фаз"
Хренова Гадя Петрович, 09 ноября 2007 09:23 
ничего не понимаю
Trusov L., 09 ноября 2007 20:27 
я тоже. это вообще о чем?
А какая нестехиометрия по кислороду у UO2? Что-то не вижу я ничего неправдоподобного в однофазном UO2.25...
Гольдт Илья Валерьевич, 13 ноября 2007 14:51 
я не говорю, что это неправдоподобно. Эксперимент показывает, что это есть. Я просто спрашиваю, это твердый раствор? или что-то другое?
Батук Ольга Николаевна, 17 ноября 2007 14:38 
Дело в том, что для окисидов урана в области UO2-UO2,25 нестехиометрические соединения такого состава имеют кубическую кристаллическую решетку, т.е. фаза не меняется, как было показано исследованиями данных соединений методом нейтронной дифракции: происходит включение дополнительного кислорода в решетку и образование дефектной структуры без разрушения решетки. Под вторичными фазами следует понимать соединения урана (VI) которые образуется в результате растворения урана и последующего осаждения. Я надеюсь, что именно эту информацию хотели получить авторы комментариев.

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Роза
Роза

XVI Российская ежегодная конференция молодых научных сотрудников и аспирантов "Физико-химия и технология неорганических материалов"
С 1 по 4 октября 2019 года в г. Москве в Институте металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук состоится ежегодная конференция молодых научных сотрудников и аспирантов "Физико-химия и технология неорганических материалов".

Студенты кафедры РЛ-2 МГТУ им. Баумана в гостях у НТ-МДТ Спектрум Инструментс
Видеоотчет об экскурсии студентов МГТУ им. Баумана в НТ-МДТ Спектрум Инструментс

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Новые наноматериалы для восстановления костей. Непростые отношения графена и воды. Борнитридные наноленты с реконструированными краями. Термоэлектричество и азафуллерены. Борщ и блины как материалы в экстремальных условиях.

Новые гибридные перовскитоподобные материалы для солнечной энергетики
Тарасов Алексей Борисович, Постнаука
Как сохранить энергию солнца или ветра? Как может измениться стационарная энергетика в будущем? В проекте «Мир вещей. Из чего сделано будущее» совместно с Фондом инфраструктурных и образовательных программ (группа РОСНАНО) Постнаука рассказывает о последних открытиях и перспективных достижениях науки о материалах.

Материалы к защитам квалификационных работ бакалавров на ФНМ МГУ в 2019 году
Коллектив авторов
4-7 июня 2019 г. (11-00) в аудитории 221 корпуса Б пройдут защиты ВКР бакалавров ФНМ МГУ.

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2019 году
Семенова Анна Александровна
21-24 мая 2019 года в лабораторном корпусе Б пройдут защиты магистерских диссертаций выпускниками ФНМ МГУ.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.