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

 

Хвостатые нанопирамидки
Хвостатые нанопирамидки

На XXI Менделеевском съезде награждены выдающиеся ученые-химики
11 сентября 2019 года в Санкт-Петербурге на XXI Менделеевском съезде по общей и прикладной химии объявлены победители премии выдающимся российским ученым в области химии. Премия учреждена Российским химическим обществом им. Д.И.Менделеева совместно с компанией Elsevier с целью продвижения и популяризации науки, поощрения выдающихся ученых в области химии и наук о материалах.

Россия подала в ЮНЕСКО заявку на учреждение премии имени Менделеева для молодых ученых
Россия подала в ЮНЕСКО заявку на учреждение премии имени Менделеева для молодых ученых. Об этом премьер-министр РФ Дмитрий Медведев сообщил, открывая встречу с нобелевскими лауреатами, руководителями химических обществ, представителями международных и российских научных организаций.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Синтез “перламутровых” нанокомпозитов с помощью бактерий. Оптомагнитный нейрон.Устойчивость азотных нанотрубок. Электронные характеристики допированных фуллереновых димеров.

Люди, создающие новые материалы: от поколения X до поколения Z
Е.В.Сидорова
Самые диковинные экспонаты научной выставки, организованной в Москве в честь Международного года Периодической таблицы химических элементов в феврале 2019 г., можно было рассмотреть только "вооруженным глазом»: Таблица Д.И.Менделеева размером 5.0 × 8.7 мкм и нанопортрет первооткрывателя периодического закона великолепно демонстрировали возможности динамической АСМ-литографии на сканирующем зондовом микроскопе. Миниатюрные произведения представили юные участники творческих конкурсов XII Всероссийкой олимпиады по нанотехнологиям, когда-то задуманной академиком Ю.Д.Третьяковым — основателем факультета наук о материалах (ФНМ) Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова. О том, как подобное взаимодействие со школьниками и студентами помогает сохранить своеобразие факультета и почему невозможно воплощать идею междисциплинарного естественнонаучного образования, относясь к обучению как к конвейеру, редактору журнала «Природа» рассказал заместитель декана ФНМ член-корреспондент РАН Е.А.Гудилин.

Как наночастицы применяются в медицине?
А. Звягин
В чем преимущества наночастиц? Как они помогают ученым в борьбе с раком? Биоинженер Андрей Звягин о наночастицах в химиотерапии, имиджинговых системах и борьбе с раком кожи.

Медицинская керамика: какими будут имплантаты будущего?
В.С. Комлев, Д. Распутина
Почему керамические изделия применяются в хирургии? Какие технологии используются для создания имплантатов? Материаловед Владимир Комлев о том, почему керамика используется в медицине, как на ее основе создаются имплантаты и какие перспективы у биоинженерии

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.