РАДИОХИМИЯ, 2021, том 63, № 5, с. 484-491

УДК 546.799

ИММОБИЛИЗАЦИЯ УРАНА В МАТРИЦЕ Al₂O₃

А. А. Бессонов, В. Б. Крапухин, С. А. Кулюхин*

Институт физической химии и электрохимии им. А. Н. Фрумкина РАН,

119071, Москва, Ленинский пр., д. 31, корп. 4

*e-mail: Kulyukhin@ipc.rssi.ru

Поступила в редакцию 22.07.2020, после доработки 07.09.2020, принята к публикации 14.09.2020

Исследована иммобилизация урана в матрице Al₂O₃. Модифицирование прекурсоров Al₂O₃, содержащих

10 мас% UO₂(NO₃)₂, проводили тремя способами: 1) нагревание прекурсора на воздухе в течение

5 ч при температурах 573, 973 и 1273 К; 2) обработка прекурсора раствором 0.5 моль/л гидразин-

гидрата (ГГ) в течение 2 ч, высушивание до воздушно-сухого состояния при 383 К с последующим

нагреванием на воздухе в течение 5 ч при температурах 573, 973 и 1273 К; 3) обработка прекурсора

раствором 2.0 моль/л аммиака с последующим высушиванием и нагреванием, как в способе (2). Анализ

рентгенограмм синтезированных композитов показал, что прокаливание материалов до Т  600 К

приводит к образованию в составе композитов гидратов UO₃ различного состава, а при Т > 950 К - U₃O₈.

Установлено, что через 24 ч контакта композитов с H₂O при 298 К величина выщелачивания урана из

исследованных образцов равна (10^-2-10^-3) г U/(г ∙сут) для образцов, прокаленных при 383 и 573 К, и

(10^-4-10^-5) г U/(г ∙ сут) для образцов, прокаленных при 973 и 1273 К.

Ключевые слова: оксид алюминия, уран, выщелачивание.

DOI: 10.31857/S0033831121050099

В настоящее время одним из вариантов проме-

нуклидов из неорганических матриц. Поэтому всег-

жуточного хранения долгоживущих радионукли-

да проводят кальцинацию солей радиоактивных

дов, выделяемых при переработке ОЯТ, до окон-

элементов. В работе [5] после прокаливания насы-

чательного решения вопроса обращения с ними

щенного радионуклидами силикагеля при темпера-

может быть хранение радионуклидов в устойчивой

туре 473-698 К получены формы для промежуточ-

форме после их иммобилизации на неорганическом

ного хранения Np, Pu и Tc в виде гранулированной

носителе. Радионуклиды переводят в отвержденное

матрицы с иммобилизированными Np₂O₅, Pu(SO₄)₂

состояние путем упаривания их растворов досуха

и TcO₂. При необходимости радионуклиды могут

в присутствии неорганического сорбента (процесс

быть извлечены десорбцией и отправлены на по-

сверхстехиометрической сорбции). Конечными

вторное использование или переведены в более

продуктами являются насыщенный радионуклида-

устойчивые матрицы и захоронены. Одновременно

ми неорганический сорбент (твердая фаза) и очи-

отмечено, что для данного процесса разработана

щенный конденсат (жидкая фаза).

общая структура технологической схемы, причем

для действующей технологии завода РТ-1 проведе-

В работах [1-5] описан метод концентрирования

радиоактивных элементов путем сверхстехиоме-

на опытно-промышленная проверка по получению

формы промежуточного хранения нептуния при пе-

трической сорбции радионуклидов на силикагеле.

реработке его десорбата.

Данный способ позволяет получить конечный про-

дукт со следующим содержанием Cs, Sr, Tc и акти-

Основным недостатком предлагаемого способа

нидов (Np, Pu) в матрице силикагеля (мг/г): Cs 500,

является тот факт, что при упаривании растворов

Sr 200, Tc 400, Np 1300, Pu 800. Главным недостат-

радионуклидов досуха в присутствии неорганиче-

ком такого способа иммобилизации радиоактивных

ского сорбента кристаллическая фаза соединений

элементов является высокая вымываемость радио-

радиоактивных элементов образуется не только

484

ИММОБИЛИЗАЦИЯ УР

АНА В МАТРИЦЕ Al₂O₃

485

внутри силикагеля, но и на его поверхности. В ре-

в нагревании прекурсора на воздухе в течение 5 ч

зультате при любом механическом воздействии на

при температурах 573, 973 и 1273 К. Второй спо-

силикагель возможно удаление пылеобразной мас-

соб заключался в обработке прекурсоров раство-

сы соединений радиоактивных элементов с поверх-

ром 0.5 моль/л гидразин-гидрата (ГГ) в течение 2 ч

ности гранул. Кроме того, при полном упаривании

с последующим высушиванием при 383 К до воз-

раствора возможно образование порошкообразных

душно-сухого состояния и нагреванием на воздухе

солей радиоактивных элементов вне матрицы сили-

в течение 5 ч при температурах 573, 973 и 1273 К.

кагеля, поскольку последняя фракция раствора, на-

Объем раствора ГГ, взятого для обработки прекур-

сыщенная солями радионуклидов, может оказаться

соров, составлял 80% свободного объема Al₂O₃.

вне матрицы на дне емкости, в которой проводят

Третий способ заключался в обработке прекурсоров

упаривание. Образование пылящих высокоактив-

раствором 2.0 моль/л аммиака в течение 2 ч с после-

ных порошков усложнит проведение любых после-

дующим высушиванием при 383 К до воздушно-су-

хого состояния и нагреванием на воздухе в течение

дующих операций.

5 ч при температурах 573, 973 и 1273 К. Объем рас-

С учетом возможности использования грану-

твора NH₄OH, взятого для обработки прекурсоров,

лированных материалов в качестве матриц для

составлял 80% свободного объема Al₂O₃.

промежуточного хранения долгоживущих радио-

Синтезированные композитные материалы (да-

нуклидов, выделяемых при переработке ОЯТ, пред-

лее - композиты) и их обозначения приведены в

ставляется актуальным исследование возможности

табл. 1.

применения гранулированного Al₂O₃ для иммоби-

лизации долгоживущих актинидов. В этой связи

Физические адсорбционные характеристики

цель работы состояла в изучении процесса иммо-

исследованных композитов определяли на анали-

билизации урана (аналог Np, Pu) в матрице Al₂O₃.

заторе Nova 2200 фирмы Quantachrome Instruments

(США). В работе в качестве адсорбата использовал-

ся азот марки 0. Определение физических адсорб-

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

ционных характеристик проводили при температу-

ре жидкого азота (77.350 К).

В работе использовали UO₂(NO₃)₂∙6H₂O мар-

Механическую прочность гранул композитов

ки х.ч., дистиллированную воду, гранулированный

измеряли на приборе МП-2С, схема которого при-

Al₂O₃ (ТУ 2163-004-81279872-01) в виде шариков

ведена в работе [6]. Образцы исследованных компо-

диаметром 6-8 мм. Гидразин-гидрат и аммиак были

зитов представляют собой смесь частиц - колотых,

марки х.ч.

полусферических и сферических. Для измерения

Во избежание образования порошкообразного

отбирали сферические гранулы со средним диа-

UO₂(NO₃)₂∙H₂O вне матрицы Al₂O₃ импрегнирова-

метром 0.07  0.01 см в количестве 12 шт. Грану-

ние гранулированного Al₂O₃ проводили методом

лы испытывали на сжатие в статических услови-

пропитки матрицы водными растворами UO₂(NO₃)₂

ях на приборе МП-2С при скорости нагружения

с последующим высушиванием при 383 К до воз-

0.1 см ∙ мин^-1. Механическая прочность гранул

душно-сухого состояния. Объем раствора состав-

Р_ср (кг ∙ см^-2) рассчитана на основании проведен-

лял 50% свободного объема Al₂O₃. Количество

ных измерений по следующей формуле:

UO₂(NO₃)₂ в водном растворе соответствовало его

Р_ср = 4Р/d ²,

(1)

содержанию в гранулированных Al₂O₃, равному

10 мас%. Время выдержки гранул Al₂O₃, пропитан-

где Р - нагрузка (кг), d - диаметр гранул исследо-

ных водным раствором UO₂(NO₃)₂, перед высуши-

ванных сорбционных материалов (см).

ванием при 383 К составляло 2 ч. Следует отметить,

Порошкообразные рентгенограммы синтезиро-

что метод пропитки позволяет использовать более

ванных композитов на основе Al₂O₃, содержащего

концентрированные растворы уранилнитрата.

соединения урана, получали на рентгеновском по-

Модифицирование прекурсоров Al₂O₃, содер-

рошковом дифрактометре AERIS фирмы Malvern

жащих 10 мас% UO₂(NO₃)₂ или 4.75 мас% U,

Panalytical (Netherlands) при следующих пара-

проводили тремя способами. Первый заключался

метрах: излучение CuK_α (длина волны 1.542 Å),

РАДИОХИМИЯ том 63 № 5 2021

486

КУЛЕМИН и др.

Таблица 1. Условия синтеза и обозначения урансодержащих композитов на основе γ-Al₂O₃

Условия синтеза

Обозначение

Нагрев Al₂O₃-10 мас% UO₂(NO₃)₂ в течение 24 ч при 383 К

Al₂O₃-U

Нагрев Al₂O₃-U в течение 5 ч при 573 К

Al₂O₃-U-573

Нагрев Al₂O₃-U в течение 5 ч при 973 К

Al₂O₃-U-973

Нагрев Al₂O₃-U в течение 5 ч при 1273 К

Al₂O₃-U-1273

1) Пропитка Al₂O₃-10 мас% UO₂(NO₃)₂ раствором 0.5 моль/л ГГ в течение 2 ч;

Al₂O₃-U-ГГ

2) нагрев в течение 24 ч при 383 К

Нагрев Al₂O₃-U-ГГ в течение 5 ч при 573 К

Al₂O₃-U-ГГ-573

Нагрев Al₂O₃-U-ГГ в течение 5 ч при 973 К

Al₂O₃-U-ГГ-973

Нагрев Al₂O₃-U-ГГ в течение 5 ч при 1273 К

Al₂O₃-U-ГГ-1273

1) Пропитка Al₂O₃-10 мас% UO₂(NO₃)₂ раствором 2.0 моль/л NH₄OH в течение 2 ч;

Al₂O₃-U-Амк

2) нагрев в течение 24 ч при 383 К

Нагрев Al₂O₃-U-Амк в течение 5 ч при 573 К

Al₂O₃-U-Амк-573

Нагрев Al₂O₃-U-Амк в течение 5 ч при 973 К

Al₂O₃-U-Амк-973

Нагрев Al₂O₃-U-Амк в течение 5 ч при 1273 К

Al₂O₃-U-Амк-1273

^аГГ - гидразин-гидрат, Амк - аммиак

Ni фильтр, 40 кВ, 15 мА. Для каждого образца по-

9-11, табл. 2). Дальнейшее нагревание образцов

рошковые рентгенограммы снимали по 3 раза при

при температуре 1273 К приводит к резкому сни-

скорости сканирования 0.27 c^-1 и шаге сканирова-

жению удельной поверхности (в 5-10 раз) и объ-

ния 2, равном 0.011 град.

ема пор (в 3-6 раз), но одновременно к заметному

возрастанию среднего размера пор (в 2.5-3.5 раза)

Эксперименты по выщелачиванию урана из ком-

позитов в H₂O проводили при температуре 298 К

(опыты 4, 8, 12, табл. 2).

в течение 24 ч. Содержание урана в выщелатах

Аналогичная картина наблюдалась при исследо-

определяли методом масс-спектрального анали-

вании механической прочности композитов на сжа-

за с индуктивно-связанной плазмой (ИСП-МС)

тие. Так, повышение температуры прокаливания

на масс-спектрометре марки iCAP Qc (Thermo

композитов от 383 до 973 К практически не сказы-

Scientific, США).

вается на их механической прочности. Независимо

от условий синтеза композитов механическая проч-

ность находится в диапазоне от 65 до 85 кг/см². При

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

увеличении температуры прокаливания до 1273 К

механическая прочность композитов уменьшается

В табл. 2 приведены физико-химические харак-

в 4-8 раз до значения 11-18 кг/см². Уменьшение

теристики синтезированных композитов на основе

механической прочности хорошо коррелирует с

Al₂O₃, содержащего соединения урана.

увеличением среднего размера пор и уменьшени-

Как видно из табл. 2, условия синтеза компози-

ем удельной поверхности, т.е. в результате прока-

тов существенным образом сказываются на их фи-

ливания при 1273 К происходит рост кристаллитов

зических адсорбционных характеристиках.

с образованием крупных агрегатов с относительно

рыхлой структурой.

Повышение температуры прокаливания ком-

позитов от 383 до 973 К приводит к увеличению

Изменение вышеуказанных характеристик об-

всех их физических адсорбционных характери-

разцов в процессе нагревания может быть связано

стик. Так, удельная поверхность увеличивается в

с различными факторами, такими как взаимодей-

1.5-2.0 раза, объем пор - в 1.8-2.2 раза и сред-

ствие Al₂O₃ с продуктами терморазложения раз-

ний диаметр пор - в 1.1-1.3 раза (опыты 1-3, 5-7,

личных соединений урана, образование различных

РАДИОХИМИЯ том 63 № 5 2021

ИММОБИЛИЗАЦИЯ УР

АНА В МАТРИЦЕ Al₂O₃

487

Таблица 2. Физические адсорбционные характеристики и механическая прочность композитов на основе Al₂O₃,

содержащего соединения урана

Номер

Композитный материал

S_уд, м²/г

V_пор, см³/г

d_пор, нм^а

Р_ср, кг/см²

опыта

Al₂O₃-U

106.8

0.17

4.04

67 ± 5

Al₂O₃-U-573

135.2

0.20

4.10

82 ± 7

Al₂O₃-U-973

179.6

0.33

5.12

84 ± 10

Al₂O₃-U-1273

18.2

0.06

13.22

11 ± 2

Al₂O₃-U-ГГ

100.1

0.16

4.06

72 ± 3

Al₂O₃-U-ГГ-573

115.1

0.18

4.08

65 ± 5

Al₂O₃-U-ГГ-973

153.8

0.29

5.07

75 ± 6

Al₂O₃-U-ГГ-1273

16.8

0.05

13.22

15 ± 2

Al₂O₃-U-Амк

92.5

0.15

4.06

78 ± 6

Al₂O₃-U-Амк-573

118.0

0.18

4.09

80 ± 10

Al₂O₃-U-Амк-973

187.5

0.33

4.97

73 ± 4

Al₂O₃-U-Амк-1273

18.2

0.05

12.98

18 ± 2

^аПриведено среднее значение размера пор

химических форм урана в матрице Al₂O₃, фазовый

Al₂O₃-U-ГГ уран будет присутствовать в виде

переход γ-Al₂O₃ в α-Al₂O₃.

UO₂∙nH₂O, в образце Al₂O₃-U-ГГ-573 - в виде UO₂

и в образцах Al₂O₃-U-ГГ-973 и Al₂O₃-U-ГГ-1273 - в

Известно, что при нагревании γ-Al₂O₃ до 1273 К

происходит фазовый переход γ-Al₂O₃ в α-Al₂O₃ [7].

виде U₃O₈.

Одновременно в результате терморазложения сое-

При обработке прекурсора Al₂O₃-U раство-

динений, входящих в состав прекурсоров исследо-

ром NH₄OH возможно образование гидроксид-

ванных композитов, происходит изменение хими-

ной фазы состава UO₂(OH)₂ (или UO₃∙H₂O), кото-

ческой формы урана в матрице Al₂O₃.

рая при нагревании на воздухе при Т = 573 К пе-

Так, при нагревании прекурсора Al₂O₃-U на воз-

рейдет в UO₃, а при Т > 873 К - в U₃O₈. Поэтому

духе при температурах 573, 973 и 1273 К возможно

можно предположить, что в образце Al₂O₃-U-Амк

уран будет присутствовать в виде UO₂(OH)₂, в об-

протекание следующих реакций:

разце Al₂O₃-U-Амк-573 - в виде UO₃ и в образцах

при Т = 573 К: UO₂(NO₃)₂∙6H₂O →

Al₂O₃-U-Амк-973 и Al₂O₃-U-Амк-1273 - в виде

→ UO₂(NO₃)₂ + 6H₂O,

(1)

U₃O₈. Однако не исключено, что Al₂O₃ может ката-

при Т > 873 К: 3UO₂(NO₃)₂∙6H₂O →

лизировать восстановление UO₃ аммиаком до UO₂.

→ U₃O₈ + 4NO₂ + 2NO + 3O₂ + 18H₂O.

(2)

Визуальное изучение расколотых сферических

Исходя из реакций (1) и (2) можно предполо-

гранул показало, что распределение урана по грану-

жить, что в образце Al₂O₃-U-573 уран будет присут-

ле неоднородно. Весь уран концентрируется в верх-

ствовать в виде безводного UO₂(NO₃)₂, а в образцах

нем слое гранулы, при этом ядро гранулы остается

Al₂O₃-U-973 и Al₂O₃-U-1273 - в виде U₃O₈. Однако

без изменений.

не исключено, что Al₂O₃ может катализировать раз-

С целью установления возможных форм суще-

ложение UO₂(NO₃)₂∙6H₂O с образованием различ-

ствования урана в составе композитов для них были

ных по составу гидратов UO₃∙nH₂O.

получены порошковые рентгенограммы. При этом,

При обработке прекурсора Al₂O₃-U раство-

учитывая неравномерность распределения соеди-

ром ГГ возможно образование UO₂∙nH₂O, кото-

нений урана по объему матрицы Al₂O₃, порошко-

рый при нагревании на воздухе при Т = 573 К пе-

вые рентгенограммы были сняты как для их ядра

рейдет в UO₂ и при Т > 873 К окислится до U₃O₈.

диаметром около 2 мм (рис. 1), так и для верхнего

Поэтому можно предположить, что в образце

слоя гранул композитов (рис. 2).

РАДИОХИМИЯ том 63 № 5 2021

488

КУЛЕМИН и др.

2θ, град

Рис. 1. Порошковые рентгенограммы ядер гранул исследованных образцов и прекурсоров композитов: 1а - Al₂O₃-U,

1б - Al₂O₃-U-573, 1в - Al₂O₃-U-973, 1г - Al₂O₃-U-1273; 2а - Al₂O₃-U-ГГ, 2б - Al₂O₃-U-ГГ-573, 2в - Al₂O₃-U-ГГ-973,

2г - Al₂O₃-U-ГГ-1273, 3а - Al₂O₃-U-Амк, 3б - Al₂O₃-U-Амк-573, 3в - Al₂O₃-U-Амк-973, 3г - Al₂O₃-U-Амк-1273 (звездочками

обозначены рефлексы Al₂O₃, кружочками - Al₂O₃∙nH₂O; то же на рис. 2).

На рис. 1 приведены порошковые рентгенограм-

Таким образом, можно заключить, что состав

мы ядер гранул исследованных образцов и прекур-

ядер гранул зависит только от температуры прока-

соров композитов. Из рис. 1 видно, что порошко-

ливания материала и не зависит от состава моди-

фицирующих растворов. При этом наблюдается

вые рентгенограммы ядер гранул всех прекурсоров

аналогия как между рентгенограммами для матери-

(дифрактограммы 1а, 2а и 3а) и композитов, прока-

алов, прокаленных при 383 и 573 К, так и для мате-

ленных при 573 К (1б, 2б и 3б), содержат рефлексы,

риалов, прокаленных при 973 и 1273 К.

характерные для Al₂O₃ и Al₂O₃∙H₂O [8]. В то же вре-

В отличие от ядра гранул состав оболочек весь-

мя порошковые рентгенограммы ядер гранул образ-

ма различен и содержит помимо Al₂O₃ и Al₂O₃∙H₂O

цов, прокаленных при 973 (дифрактограммы 1в, 2в

также различные соединения урана.

и 3в) и 1273 К (дифрактограммы 1г, 2г и 3г), содер-

Как видно из рис. 2, порошковые рентгенограм-

жат рефлексы, характерные только для Al₂O₃ [8].

мы для Al₂O₃-U и Al₂O₃-U-573 (дифрактограммы 1а

Анализ порошковых дифрактограмм ядер гра-

и 1б) содержат практически одни и те же рефлексы,

нул различных прекурсоров и композитов показал,

часть из которых хорошо совпадает с рефлексами,

что все полученные порошковые рентгенограммы

характерными для Al₂O₃ [8]. Другие полосы харак-

не содержат интенсивных рефлексов, характерных

терны для различных соединений урана, включая

для соединений урана. Это позволяет сделать вывод

полосы UO₃∙H₂O и UO₃∙2H₂O [8].

о том, что гранулы γ-Al₂O₃ пропитываются водны-

Порошковые рентгенограммы для Al₂O₃-U-973

ми растворами на глубину не более 4 мм.

и Al₂O₃-U-1273 (дифрактограммы 1в и 1г, рис. 2)

РАДИОХИМИЯ том 63 № 5 2021

ИММОБИЛИЗАЦИЯ УР

АНА В МАТРИЦЕ Al₂O₃

489

2θ, град

Рис. 2. Порошковые рентгенограммы оболочек гранул исследованных образцов и прекурсоров композитов: 1а - Al₂O₃-U,

1б - Al₂O₃-U-573, 1в - Al₂O₃-U-973, 1г - Al₂O₃-U-1273, 2а - Al₂O₃-U-ГГ, 2б - Al₂O₃-U-ГГ-573, 2в - Al₂O₃-U-ГГ-973, 2г -

Al₂O₃-U-ГГ-1273, 3а - Al₂O₃-U-Амк, 3б - Al₂O₃-U-Амк-573, 3в - Al₂O₃-U-Амк-973, 3г - Al₂O₃-U-Амк-1273. U - рефлексы

соединений урана.

также совпадают между собой и содержат прак-

лексов, характерных для UO₂∙nH₂O (дифракто-

тически одни и те же рефлексы, часть из которых

грамма 2а рис. 2). Отсутствие UO₂∙nH₂O в составе

характерна для Al₂O₃ [8]. Помимо рефлексов, ха-

Al₂O₃-U-ГГ связано с тем, что при синтезе компо-

рактерных для Al₂O₃, в рентгенограммах также

зита, по-видимому, не были достигнуты условия

присутствуют интенсивные рефлексы, характерные

стабилизации UO₂. Как известно из работы [9], ста-

для U₃O₈ [8]. Таким образом, в отличие от Al₂O₃-U

билизация фазы UO₂, образующейся в результате

и Al₂O₃-U-573 основной фазой урана, присутству-

взаимодействия UO₂(NO₃)₂ с ГГ, происходит только

ющей в оболочке гранул композитов Al₂O₃-U-973 и

после длительного ее нагревания при температуре

Al₂O₃-U-1273, является U₃O₈.

393 К в присутствии маточного раствора, содержа-

щего избыток ГГ.

Для композитов, модифицирование прекурсоров

которых проводили путем пропитки раствором ГГ,

В дальнейшем после прокаливания образца

порошковые рентгенограммы Al₂O₃-U-ГГ и Al₂O₃-

Al₂O₃-U-ГГ при температуре 573 К интенсивные

U-ГГ-573 заметно различаются. Неожиданно оказа-

полосы гидратов UO₃ исчезают (дифрактограм-

лось, что порошковая рентгенограмма Al₂O₃-U-ГГ

ма 2б рис. 2). Порошковая рентгенограмма прини-

содержит рефлексы, характерные для UO₃∙1.5H₂O

мает вид, близкий к порошковой рентгенограмме

и 7UO₃∙11H₂O [8], и не имеет интенсивных реф-

образца Al₂O₃-U-573.

РАДИОХИМИЯ том 63 № 5 2021

490

КУЛЕМИН и др.

Порошковые рентгенограммы образцов Al₂O₃-

щих радионуклидов, таких как Np, Pu и Tc. Кроме

U-ГГ-973 и Al₂O₃-U-ГГ-1273 (дифрактограммы 2в

того, неорганические матрицы, включая Al₂O₃, мо-

и 2г, рис. 2) близки к рентгенограммам образцов

гут быть использованы для временного контроли-

Al₂O₃-U-973 и Al₂O₃-U-1273 (дифрактограммы 1в и

руемого хранения Cm после его разделения с Am

1г, рис. 2) и содержат рефлексы, характерные для

с возможностью дальнейшего извлечения Pu, нако-

Al₂O₃ и U₃O₈ [8].

пленного в результате распада Cm. Одновременно

кальцинированные минеральные матрицы, содер-

Анализ порошковых рентгенограмм образцов

жащие различные радионуклиды, могут быть ис-

Al₂O₃-U-Амк, Al₂O₃-U-Амк-573, Al₂O₃-U-Амк-973

пользованы для их долговременного захоронения.

и Al₂O₃-U-Амк-1273 (дифрактограммы 3а, 3б, 3в

и 3г, рис. 2) показал, что данные дифрактограммы

практически совпадают с дифрактограммами образ-

БЛАГОДАРНОСТИ

цов Al₂O₃-U-ГГ, прокаленных при аналогичной тем-

пературе. Таким образом, в образцах Al₂O₃-U-Амк и

Часть измерений была выполнена с использова-

Al₂O₃-U-Амк-573 присутствуют гидраты UO₃, а в

нием оборудования ЦКП ФМИ ИФХЭ РАН.

Al₂O₃-U-Амк-973 и Al₂O₃-U-Амк-1273 - U₃O₈.

В результате анализа порошковых рентгенограмм

ФОНДОВАЯ ПОДДЕРЖКА

синтезированных композитов можно сделать вывод

о том, что прокаливание материалов до Т 600 К

Исследование выполнено при частичной

финансовой поддержке Президиума РАН (про-

приводит к образованию в составе композитов ги-

грамма фундаментальных исследований № 34П

дратов UO₃ различного состава. При прокаливании

«Актуальные проблемы физикохимии поверхно-

материалов выше Т 950 К в составе композитов

сти и создания новых композитных материалов»

происходит образование U₃O₈.

(акад. А.Ю. Цивадзе)).

Поскольку во всех образцах уран присутствует

в виде оксидов или их гидратов, то представляло

интерес изучить выщелачивание урана из образцов

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

в воду. Нами установлено, что через 24 ч контакта

композитов с H₂O при 298 К величина выщелачи-

Авторы заявляют об отсутствии конфликта ин-

вания урана из исследованных образцов составляет

тересов.

(10^-2-10^-3) г U/(г ∙ сут) для образцов, прокаленных

при 383 и 573 К, и (10^-4-10^-5) г U/(г ∙ сут) для об-

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

разцов, прокаленных при 973 и 1273 К. Важно отме-

тить, что степень выщелачивания урана в воду из об-

разцов, прокаленных при 383 и 573 К, практически

1. Сорбенты на основе силикагеля в радиохимии. Хи-

совпадает с растворимостью UO₃ (0.001-0.002 г/л

мические свойства. Применение. / Под ред. Б.Н. Ла-

при 373-923 К [10]) и UO₃∙H₂O (0.009 г/л при 298 К

скорина. М.: Атомиздат, 1977. С. 150-151, 196-200.

[11]). В то же время степень выщелачивания урана

Nardova A.K., Filippov E.A., Korchenkin K.K.,

из образцов, прокаленных при 973 и 1273 К, прак-

Dzekun E.G., Mashkin A.N. // Proc. Int. Conf. on

Decommissioning and Decontamination and on Nuclear

тически на 2-3 порядка ниже растворимости чи-

and Hazardous Waste Management (Spectrum’98).

стой U₃O₈ (0.012 г/л при 623 К [10]). Резкое умень-

Denver, USA, Sept. 13-18, 1998. Vol. 1. P. 738.

шение степени выщелачивания U из Al₂O₃связано,

Dzekun E.G., Korchenkin K.K., Mashkin A.N.,

по-видимому, с тем фактом, что в матрице Al₂O₃,

Kolupaev D.N., Nardova A.K., Parfanovich B.N.,

прокаленной при 973 и 1273 К, доступ молекул

Filippov E.A.

// Proc. Int. Conf. on Decommissioning

воды к центрам кристаллизации урана существен-

and Decontamination and on Nuclear and Hazardous

но затруднен.

Waste Management (Spectrum’98). Denver, USA,

В заключение следует отметить, что Al₂O₃, как

Sept. 13-18, 1998. Vol. 1. P. 732.

и силикагель, может быть использован в качестве

Egorov N.N., Nardova А.К., Filippov E.A., Star-

матрицы для промежуточного хранения долгоживу-

chenko V.A. Plutonium and Actinides Immobilization

РАДИОХИМИЯ том 63 № 5 2021