Презентация Состояние радионуклидов в различных фазах и методы его изучения онлайн

Содержание слайда: Состояние радионуклидов в различных фазах и методы его изучения

Содержание слайда: Состояние радионуклида Вся совокупность форм нахождения элемента в данной фазе. Определяется степенью окисления, степенью дисперсности, химической формой существования, положением атомов в кристаллической решетке. Определяет физико-химическое поведение элемента.

Содержание слайда: Растворы 1912 г. : исследования Ф. Панета, диализ растворов нитратов Pb-210, Bi-210, Po-210. В нейтральной среде только Pb-210 проникает через полупроницаемую мембрану. В слабощелочной не проходит Pb-210. Образование коллоидов в нейтральной среде Bi-210 и Po-210, в слабощелочной - Pb-210. Панет: радиоактивные изотопы в результате гидролиза ионов после достижения ПР гидрооксидов образуют коллоидные растворы. Опыты Годлевского, электрофорез. Bi-210 выделяется на обоих электродах одновременно - образование коллоидных частиц с различными по знаку зарядами.

Содержание слайда: Растворы В ряде случаев образование коллоидов радиоактивных элементов наблюдается при концентрациях, при которых ПР не достигнуто. Образование коллоидных частиц Bi-210 наблюдается в растворе Bi3+ при [Bi] = 10-10 М. М. Кюри и Р. Зигмонди: гипотеза образования псевоколлоидов. Псевоколлоиды – в результате адсорбции на крупнодисперсных или коллоидных частицах загрязнений. В специально очищенной воде доля радиоактивного изотопа, отделяемая центрифугированием или ультрафильтрованием, резко падает.

Содержание слайда: Коллоидное состояние вещества Коллоидные системы (коллоиды, др.-греч. κόλλα — клей и εἶδος — вид; «клеевидные») — дисперсные системы, промежуточные между истинными растворами и взвесями. Дисперсные системы являются гетерогенными. Состоят из сплошной непрерывной фазы — дисперсионной среды и находящихся в этой среде частиц того или иного размера и формы — дисперсной фазы. Размер частиц: 1 нм - 1 мкм.

Содержание слайда: Коллоидное состояние вещества Значительная доля от всех молекул или атомов находится на поверхности раздела фаз. Частицы дисперсной фазы не выпадают в осадок. Коллоидные частицы не препятствуют прохождению света.

Содержание слайда: Растворы Процессы гидролиза и комплексообразования. Радионуклиды могут находиться в ионном состоянии, образовывать истинные коллоиды или псевдоколлоиды. Изотопы щелочных и щелочноземельных элементов образуют истинные растворы. Истинные коллоиды: обычные коллоидные системы с твёрдыми частичками (дисперсной фазой), состоящими из молекул, содержащих радионуклиды. Необходимое условие – достижение ПР соединения, образующего дисперсную фазу. Более надежный критерий – пороговая концентрация элемента, при которой возможно образование полиядерных продуктов гидролиза. Псевоколлоиды: сорбция радионуклидов на частицах посторонних загрязнений, обычно присутствующих в растворе.

Содержание слайда: Состояние радионуклидов Образование моноядерных гидроксокомплексов Me(H2O)n z+ + H2O  Me(OH)(H2O)n-1 (z-1)+ + H3O+ Образование полиядерных гидроксокомплексов рMe(H2O)nz+ + qH2O  Mep(OH)q(H2O)pn-qpz-q + qH3O+ Образование оксокомплексов 2 Me(OH)(H2O)n-1 (z-1)+  [(H2O) n-1 Me-O-Me(H2O)n-1]2(z-1)+ + H2O

Содержание слайда: Растворы Влияние рН: в сильнокислой среде большинство радионуклидов образует истинные растворы. Увеличение рН – образование коллоидных частиц. Для элементов III группы коллоиды образуются при рН 7, IV и VI группы – рН 3,5 - 5. Влияние других веществ: Ионы, образующие с радионуклидом малорастворимые соединения, - образование истинных коллоидов. Вещества, способные к образованию растворимых комплексных соединений с радионуклидом, - уменьшение радиоколлоидов. 210Ро4+ + 6Cl- = [PoCl6]2-

Содержание слайда: Растворы Присутствие электролитов в растворе – перезарядка коллоидных частиц и изменение соотношения форм радионуклида. Влияние растворителя: изучено на примере водных растворов, другие растворители изучены мало. Влияние времени: с течением времени происходит увеличение размера коллоидных частиц.

Содержание слайда: Диализ

Содержание слайда: Электродиализ Ионообменные мембраны: высокая электропроводность, проницаемость для ионов, селективность, умеренная степень набухания и достаточная механическая прочность.

Содержание слайда: Ультрафильтрация Баромембранный процесс: жидкость под давлением «продавливается» через полупроницаемую перегородку. Размер пор ультрафильтрационных мембран: от 5 нм до 0,1 мкм. Подавляющее большинство всех задерживаемых веществ накапливается на поверхности мембраны, образуя дополнительный фильтрующий слой осадка. Метод прост и удобен Возможность оценки размеров коллоидных частиц путем подбора фильтров с соответствующим диаметром пор.

Содержание слайда: Ультрафильтрация Материал для изготовления ультрафильтрационных мембран - полимерные вещества (ацетат целлюлозы, полисульфон, полиамид, полиимид, полиакрилонитрил и их производные). Большинство ультрафильтрационных мембран состоят из тонкого селективного слоя толщиной несколько десятков мк и менее и пористой подложки, которая обеспечивает механическую прочность. Полимерным мембранам при их изготовлении могут придаваться разнообразные свойства, что позволяет управлять их селективными характеристиками и устойчивостью к загрязнению различными веществами.

Содержание слайда: Другие методы Центрифугирование Ультрацентрифугирование Адсорбция Десорбция

Содержание слайда:

Содержание слайда: Состояние радионуклидов Th(IV) •Th(IV) при концентрации 110-5 моль/л не осаждается при центрифугировании растворов и не задерживается целлофановой мембраной в опытах по диализу при рН < 4,0. • Th(IV) в интервале рН 1 – 4 находится в растворе в виде моноядерных форм. При pH > 4,0 торий задерживается целлофановой мембраной и начинает осаждаться при центрифугировании уже после одного часа выдерживания раствора. Образование неионных (коллоидных) форм в растворах данного состава. При концентрациях <110-5 моль/л для тория характерно псевдоколлоидное состояние за счет адсорбции моноядерных комплексов на коллоидных частицах кремниевой кислоты, присутствующих в растворах.

Содержание слайда: Технология очистки сточных вод спецпрачечной При дезактивации спецодежды стиркой на 1 кг сухого белья - 100 г моющих средств и около 30 кг воды, из них 12 кг – на стирку и 18 кг – на полоскание. При смешении двух потоков – воды стирки и воды полоскания – образуются жидкие низкоактивные сточные воды прачечной со следующим усредненным составом: сухой остаток – 3,5 г/л; в том числе органические вещества и моющие средства; удельная активность – 1· 10-7 – 1· 10-8 Ku /л.

Содержание слайда: Традиционная технологическая схема глубокой очистки воды

Содержание слайда: Схема переработки ЖРО спецпрачечной ЗАО “Медиана-фильтр”, ООО НПФ “ГЭЛЛА-ТЭКО”, ВНИИ АЭС Выбор реагентов определяется изотопным составом жидких радиоактивных сточных вод. Два потока отходов – вода стирки и вода полоскания – проходят свои технологические цепочки, на отверждение поступают только концентрат ультрафильтрации воды стирки и остаток после упаривания концентрата обратного осмоса воды полоскания.

Содержание слайда: Газовая среда Молекулярно-дисперсное состояние и аэрозоли. 1906 г.: опыты М. Кюри, радиоактивные изотопы, образующиеся при распаде радона в воздухе, входят в состав агрегатов (аэрозолей), способных осаждаться под действием силы тяжести. Естественные и искусственные радиоактивные аэрозоли

Содержание слайда: Газовая среда Естественные: В результате радиоактивного распада изотопов радона, При взаимодействии частиц космического излучения с ядрами атомов химических элементов, входящих в состав воздуха. Образующиеся радиоактивные атомы оседают на частицах нерадиоактивной атмосферной пыли. С поверхности почвы в атмосферу попадает пыль, содержащая радиоактивные изотопы. Искусственные: ядерные испытания, технологические или аварийные выбросы на предприятиях ЯТЦ. Аэрозоли более интенсивно образуются в среде полярных газов и паров (паров воды, хлороводорода). Среди радиоактивных аэрозольных частиц (<5 · 10–4 Бк) могут присутствовать «горячие» частицы, активность которых может достигать 106 Бк.

Содержание слайда: Радиоактивные аэрозоли Диспергирование веществ, содержащих радиоактивные продукты Работы по разгерметизации загрязненного оборудования, шлифовка облученных деталей и сварочные работы. Конденсация и десублимация паров радиоактивных веществ Конденсационный метод образования аэрозолей при выбросах в Чернобыле: из реактора (температура внутри 2500 °С) носители радиоактивных веществ попадали в относительно холодный воздух. Одновременно с конденсацией может происходить десублимация, т. е. переход пара в твердое состояние.

Содержание слайда: Радиоактивные аэрозоли Адсорбция радионуклидов на атмосферных аэрозольных частицах Интенсивность адсорбции радионуклидов определяется удельной поверхностью неактивных аэрозолей. Наведенная активность Распад инертных газов с последующей их конденсацией При радиоактивном распаде из газообразного ксенона образуются твердые аэрозольные частицы радионуклидов цезия, из криптона — изотопы рубидия, конденсирующиеся в высокодисперсные аэрозоли с диаметром 0,13–0,16 мкм.

Содержание слайда: Стекловолокнистые аэрозольные фильтры

Содержание слайда: Установки фильтровальные комбинированные (УФК)

Содержание слайда: Йодный фильтр-сорбер с выемной секцией Для очистки воздуха АЭС от летучих соединений радиойода фильтр-сорбер АУИ-1500 ВМ с выемным сорбционным модулем. Позволяет существенно снизить эксплуатационные расходы, связанные с заменой отработавшего оборудования на новое после выработки ресурса. В отработавшем фильтре-сорбере АУИ-1500 ВМ дорогостоящий металлический корпус не подлежит захоронению вместе с сорбентом, а выполняет свои функции на весь период эксплуатации АЭС.

Содержание слайда: Пассивная система фильтрации Для очистки воздуха от радиотоксичных летучих соединений радиойода применительно к работе реактора при запроектных авариях с полной потерей источников энергоснабжения. АЭС "Куданкулам" (Индия) с реакторной установкой ВВЭР-1000 ПСФ включает фильтровальную установку и 12 теплообменников в виде труб. Фильтровальная установка состоит из шести одинаковых фильтровальных секций, которые имеют две модульные ступени очистки: аэрозольную (2 модуля) и сорбционную (4 модуля).

Содержание слайда: Действующий полигон для испытаний фильтрационного оборудования в натурных условиях на базе первой в мире АЭС

Содержание слайда: Твердая фаза Минералы и горные породы Почвы U, Th – в узлах кристаллической решетки, дочерние изотопы – в межкристаллическом пространстве, легко вымываются и мигрируют.

Содержание слайда: Почвы Формы нахождения элементов в почвах по их подвижности и участию в питании растений можно подразделить на 3 основные группы: Элементы, адсорбированные поверхностью твердой фазы почвы, способные при нарушении равновесия в системе «твердая фаза – почвенный раствор» переходить в почвенный раствор. Эта группа характеризует запас подвижных форм элементов почвы, обеспечивающий длительное снабжение растений элементами питания. Элементы почвенного раствора. Предполагается, что эта группа элементов почвы интенсивно используется растениями в начальный период их роста и развития. Концентрация химических элементов в почвенных растворах характеризует их реальную биологическую доступность растениям. Элементы минерального скелета почвы, входящие в состав структуры первичных и вторичных почвенных минералов, а также элементы, связанные с практически нерастворимыми органическими компонентами. Эта фракция элементов малоподвижна и не играет заметной роли в питании растений.

Содержание слайда: Метод выщелачивания Избирательное растворение индивидуальных соединений или близких по свойствам групп соединений в результате обработки почвы различными экстрагентами. В определенной степени используемые реагенты имитируют действие на почвенные частицы природных вод и растительных выделений (экссудатов). Запас подвижных форм химических элементов определяют обычно экстракцией растворами солей, разбавленными растворами кислот и щелочей, комплексообразователей.

Содержание слайда: Метод выщелачивания Использование растворов кислот различной концентрации в качестве экстрагентов для извлечения подвижных соединений элементов, связано с тем, что растения, поглощая элементы питания преимущественно в катионной форме, выделяют в раствор H+, что может приводить к понижению рН в ризосфере по сравнению с почвенной средой. Использование водных вытяжек с добавлением ионитов. Иониты не оказывают практически никакого химического воздействия на почву: существенно не изменяют рН и не влияют на ионный состав равновесного почвенного раствора. Механизм взаимодействия элементов почвы с ионитами напоминает процессы, происходящие на границе почва – корневая система растений.

Содержание слайда: Радиографические методы Основаны на преобразовании изображения контролируемого объекта в радиографический снимок или запись этого изображения на запоминающем устройстве с последующим преобразованием в световое изображение. В зависимости от используемых детекторов различают: - пленочную радиографию - ксерорадиографию. В первом случае детектор скрытого изображения и регистратор статического видимого изображения -фоточувствительная пленка. Во втором - пластина, электрические свойства которoй изменяются в соответствии с энергией излучения.

Содержание слайда: Мёссбауэровская спектроскопия

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: Мёссбауэровский спектр

Содержание слайда: Мёссбауэровский спектр Химический сдвиг наблюдается, если источник и поглотитель состоят из разных химических соединений элемента.

Содержание слайда: Мёссбауэровский спектр Сдвиг в результате эффекта Доплера, связанного с колебаниями атомов в решетке. При одинаковом химическом состоянии источника и поглотителя и одинаковой температуре сдвига линий в спектре не наблюдается. При различии температуры источника и поглотителя к химическому сдвигу добавляется дополнительный сдвиг мессбауэровской линии.

Содержание слайда: Мёссбауэровский спектр Квадрупольное расщепление (эффект Штарка) обусловлено взаимодействием квадрупольного электрического момента ядра с неоднородным электрическим полем, что приводит к расщеплению энергетического уровня ядра и появлению в спектре Мёссбауэра двух или более минимумов. Квадрупольное расщепление определяется градиентом электрического поля на ядре, который зависит от симметрии расположения электрических зарядов вокруг ядра.

Содержание слайда: Мёссбауэровский спектр Магнитное расщепление (эффект Зеемана) обусловлен взаимодействием магнитного момента ядра с внешним по отношению к данному ядру магнитным полем. Магнитное дипольное взаимодействие приводит к расщеплению основного и возбуждённых уровней ядер, в результате чего в спектре поглощения наблюдаются несколько линий, число которых соответствует числу возможных -переходов между магнитными подуровнями основного и возбуждённых состояний. Для ядра 57Fe число таких переходов равно 6. По расстоянию между компонентами магнитной сверхтонкой структуры можно определить напряжённость магнитного поля, действующего на ядро в твёрдом теле.