Сборник тезисов докладов X Международной молодежной научной конференции
КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОЦЕССА РАЗДЕЛЕНИЯ РЗЭ ЖИДКИМИ МЕМБРАНАМИ В НЕСТАЦИОНАРНЫХ УСЛОВИЯХ
Фомичев А.А., Битков Г.А., Копырин А.А., Афонин М.А.
Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)
В процессах переработки облученного ядерного топлива важной проблемой является выделение и разделение лантанидов. Исследование кинетики экстракции близких по свойствам элементов позволит найти оптимальные условия их разделения.
Разработан новый методологический подход к исследованию кинетики экстракции РЗЭ. Изучено влияние периодических колебаний температуры на процессы экстракции и реэкстракции в экстракционных системах: № 1: 6M NaNO3 – Nd(NO3)3 – Pr(NO3)3 – TБФ – керосин и № 2: [Nd(NO3)3•3TБФ] – [Pr(NO3)3•3TБФ] – керосин – 0,1 M HNO3. Для поддержания неравновесных условий экстракционной системы в экстракторе (экстракторах) инициируются температурные колебания [1]. Для определения концентраций металлов в водной и органической фазе, при их совместном присутствии, используются спектрофотометры, позволяющие регистрировать спектры в диапазоне частот 200–1100нм. Для расшифровки спектров нескольких элементов и их регистрации в режиме реального времени с периодом 10–20сек разработано специальное программное обеспечение. Помимо концентраций металлов, в режиме реального времени регистрируются такие параметры системы как температура и скорость перемешивания фаз.
Разработана математическая модель нестационарной мембранной экстракции с блоками инициирования химических, электрохимических и температурных колебаний. Вычислены значения энергий активации для прямых и обратных реакций экстракции и реэкстракции Pr и Nd из экспериментальных временных зависимостей концентрации металлов и температуры.
На основе полученных констант скоростей экстракции, энергий активации и предложенной математической модели проведена оптимизация экстракционного процесса разделения РЗЭ жидкой мембраной под воздействием периодических колебаний температуры. Найдены оптимальные условия разделения: частота и амплитуда температурных колебаний, распределение объема органической фазы между экстракторами и скорость потока жидкой мембраны.
Литература
1. Копырин А.А., Афонин М.А., Фомичев А.А. Кинетика экстракционных процессов разделения РЗЭ в неравновесных условиях, Радиохимия, 2006, т. 48, № 5, с. 412-416.