РАДИОХИМИЯ, 2023, том 65, № 6, с. 538-545

УДК 541.11:546.798.23:544.582.22

ВЛИЯНИЕ ОБЛУЧЕНИЯ НА СТАБИЛЬНОСТЬ

ЭКСТРАКЦИОННЫХ СМЕСЕЙ НА ОСНОВЕ

КАРБОНАТА МЕТИЛТРИ-н-ОКТИЛАММОНИЯ

Г. В. Костикова^а, О. А. Райтмана,б, С. И. Степанова,б

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

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

^б Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева,

125047, Москва, Миусская пл., д. 9

*e-mail: bl174@bk.ru

Поступила в редакцию 12.07.2023, после доработки 12.08.2023, принята к публикации 14.08.2023

Исследована радиационно-термическая устойчивость экстракционных смесей на основе карбоната

метилтри-н-октиламмония. Определены объемы и максимальная скорость выделения газообразных

продуктов при атмосферном и повышенном давлении. Показано, что в условиях эксперимента экзо-

термические процессы в изученных смесях не возникают. Облучение до дозы 1 МГр мало влияет на

значения плотности, вязкости и поверхностного натяжения смесей, но значительно снижает скорость

расслаивания фаз. Коэффициенты распределения Am(III) в системе с 50%-ным раствором карбоната

МТОА в толуоле практически не зависят от поглощенной дозы, однако облучение оказывает заметное

влияние на состав экстрагируемых комплексов америция. Результаты исследования экстракционных

систем показали их высокую радиационно-термическую устойчивость.

Ключевые слова: карбонат метилтри-н-октиламмония, толуол, облучение, калориметрия, термическая

устойчивость, экстракционная способность.

DOI: 10.31857/S0033831123060060, EDN: NZELGF

ВВЕДЕНИЕ

(МТОА) в подходящем органическом разбавителе.

Возможность применения экстрагентов зависит

В качестве альтернативы технологии PUREX пе-

от их радиационно-термической стабильности [4]

реработки отработавшего ядерного топлива (ОЯТ)

и гидродинамических свойств. Цель данной рабо-

разработан новый экстракционный процесс в кар-

ты - экспериментальное изучение радиационной и

бонатных средах, известный как КАРБЭКС [1]. В

термической стабильности смесей на основе карбо-

нем используют водные растворы карбонатов ще-

ната МТОА, а также определение экстракционных

лочных металлов и/или аммония, не содержащие

и гидродинамических свойств системы в зависимо-

окислителя, негативно воздействующего на экстра-

сти от дозы облучения.

гент и оборудование [2]. Основу КАРБЭКС состав-

ляют окислительное растворение урана и плутония

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

в карбонатных растворах и экстракционная очистка

от продуктов деления (ПД) с использованием чет-

Для исследования выбран карбонат МТОА и

вертичных аммониевых солей (ЧАС) в качестве экс-

его растворы в толуоле (ч.д.а., ГОСТ 5789-78, Ре-

трагента [3]. Пример - карбонаты метилтри-н-алки-

ахим). Карбонат МТОА синтезирован в РХТУ

ламмония (МТАА) или метилтри-н-октиламмония

им. Д.И. Менделеева по оригинальной методике [5]

538

ВЛИЯНИЕ ОБЛУЧЕНИЯ НА СТАБИЛЬНОСТЬ ЭКСТР

АКЦИОННЫХ СМЕСЕЙ

539

из метилсульфата МТОА с содержанием ЧАС 99% в

зотермической реакции (Т_ст, С) и значение удель-

пересчете на сухой продукт. Полученный карбонат

ного теплового эффекта (Q, Дж/г).

МТОА представлял собой вязкую жидкость жел-

Термолиз смесей при атмосферном давлении про-

того цвета, состоящую из ~60% карбоната МТОА

водили при постоянной скорости нагрева 2С/мин

(концентрация R₄N-групп равна 1.8 моль/л, концен-

в интервале температур от 20 до 170С, а также в

трация CO_32--групп - 0.9 моль/л) и 40% гидратной

изопериболическом режиме при 100С. Определяли

воды. Раствор 50 об.% гидратированного карбоната

скорость газовыделения (W_max, мл/мин), объем вы-

МТОА в толуоле (концентрация МТОА 0.45 моль/л)

деляющихся газов при заданной температуре тер-

готовили разбавлением его толуолом, визуально

мостата (V_уд, л_г/л_ж) и температуру смеси (T_обр, С).

смесь гомогенная. Водная фаза для экстракционной

Объем пробы составлял 2 мл. Погрешность метода

системы представляла собой раствор 1 или 2 моль/л

менее 5%.

Na₂CO₃·10Н₂О (ч.д.а., ГОСТ 84-76, ООО «Спектр-

Установка для исследований при повышенном

хим»).

давлении состояла из термостата, в который поме-

Образцы облучали ускоренными электронами

щали автоклав объемом 300 см³ с датчиками дав-

с энергией 3 МэВ на линейном ускорителе LINS-

ления и температуры. Сигналы от измерительных

02-500 (ток пучка 6.6 мкА, длительность импульса

датчиков записывали в файл данных. Объем пробы

4 мкс, частота импульсов 50 Гц, мощность дозы

составил 20 мл. Погрешность определения давле-

126.25 Гр/с). Облучение проводили до погло-

ния менее 5%.

щенных доз 0.25 (33 мин), 0.5 (66 мин) и 1.0 МГр

Исследование влияния облучения на экстракци-

(132 мин). Для определения необходимого времени

онные свойства карбоната МТОА и состав экстра-

облучения проведена дозиметрия электронов с ис-

гируемых соединений проводили на примере экс-

пользованием пластинки из сополимера с фенази-

тракции ²⁴¹Am. В качестве исходного использова-

новым красителем (СО ПД (Ф)Р-5/50). В процессе

ли азотнокислый раствор, содержащий ²⁴¹Am(III),

облучения зафиксировано повышение температуры

который нейтрализовали расчетным количеством

образцов до 35С.

Na₂CO₃ для получения раствора карбонатного ком-

Определение вязкости растворов проводили на

плекса ²⁴¹Am(III).

капиллярном вискозиметре типа ВПЖ-4. Измере-

Водные растворы Na₂CO₃ готовили путем рас-

ние повторяли по 3 раза для каждого исследуемого

творения точных навесок твердой соли, затем в них

раствора. Для оценки скорости расслаивания фаз

вводили метку ²⁴¹Am. Экстракцию проводили при

измеряли время изменения границы между водной

соотношении объемов фаз 1 : 1, температуре 22 ± 2С

и органической фазами с момента прекращения их

и диспергировании вручную. Время перемешива-

перемешивания до полного исчезновения эмульсий

ния, необходимое для установления равновесия

и прозрачности как водной, так и органической фаз.

(3 мин), предварительно определяли в кинетиче-

Время расслаивания визуально не определяемой

ском эксперименте. Для разделения фаз экстракци-

микроэмульсии не учитывали [6]. Для изучения по-

онные системы центрифугировали при 6000 об/мин

верхностного натяжения органических растворов

в течение 5 мин на Hettich EBA-200. Далее отбира-

использовали установку с обратной связью KSV

ли аликвоты органических и водных фаз (0.2 мл) и

MinitroughTM (Финляндия), оборудованную авто-

определяли их γ-активность на γ,α,β-спектрометре

матизированными весами Ленгмюра и платиновой

МКГБ-01 с детектором NaI(Tl) (Scientific Technical

пластинкой Вильгельми с периметром 49 мм.

Centre RADEK Ltd). Коэффициенты распределения

Тепловые характеристики определяли методом

²⁴¹Am(III) рассчитывали по формуле

дифференциально-сканирующей

калориметрии

(ДСК) на приборе ДСК-500 (СамГТУ) в герметич-

ных тиглях из хром-никелевой стали при скорости

нагрева 2С/мин до 200С. Объем образца составил

Время измерения проб выбирали таким образом,

5 мкл. С помощью программного комплекса TSS и

чтобы погрешность радиометрических измерений

среды TDpro определены стартовая температура эк-

не превышала 10%.

РАДИОХИМИЯ том 65 № 6 2023

540

ОБЪЕДКОВ и др.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Таблица 1. Значения плотности и вязкости неразбавлен-

ного карбоната МТОА и 50%-ного раствора карбоната

МТОА в толуоле в зависимости от дозы облучения

Определение гидродинамических

Доза облучения, МГр

характеристик экстракционных смесей

Раствор

Параметр

0.5

Карбонат МТОА

ρ, г/см³

0.961

0.966

0.923

Накопление продуктов радиационной деструк-

η, мПа·с

50.8

52.4

53.3

ции экстрагента может привести к пенообразованию

50%-ный карбонат

ρ, г/см³

0.877

0.884

0.883

и возникновению в растворах стойких эмульсий.

МТОА в толуоле η, мПа·с

8.34

8.44

8.40

В условиях PUREX-процесса для восстановления

эксплуатационных характеристик и уменьшения

местителях. При облучении экстрагент обесцвечи-

количества отходов экстрагент регенерируют рас-

вается из-за присоединения по непредельным свя-

твором соды или щелочи [7]. Для КАРБЭКС-про-

зям продуктов радиолиза органической фазы. Облу-

цесса информация по изменению гидродинами-

чение 50%-ного раствора карбоната МТОА в толу-

ческих характеристик экстрагента при облучении

оле вызывает выделение гидратной воды как само-

отсутствует. Способность системы к расслаиванию

стоятельной фазы с pH ~10. Возможно, это также

фаз определяют плотность, вязкость и поверхност-

связано с радиолизом экстрагента и образованием

ное натяжение экстрагента.

менее гидратированных продуктов. Аналогичный

В чистом виде ЧАС представляют собой твер-

процесс протекает в растворах карбоната МТОА в

дые вещества белого или розового (из-за примесей)

толуоле при их длительном хранении.

цвета. В ходе синтеза, конверсии анионной формы

или эксплуатации они гидратируются с образова-

От скорости расслаивания фаз зависит дли-

нием вязкого раствора воды в органической соли.

тельность использования растворов в процессах

Значения интегральной степени гидратации лежат в

экстракционной переработки ОЯТ. При облучении

интервале от 18 до 30. Наибольшая гидратация ха-

исследуемых экстракционных систем наблюдали

рактерна для карбоната МТОА [8].

образование устойчивых эмульсий, которые уда-

Физико-химическими свойствами ЧАС обуслов-

ляются только центрифугированием. Расслаивание

микроэмульсий происходит не полностью, даже при

лены высокие значения вязкости для неразбавлен-

ного экстрагента. Вязкость смеси карбоната МТОА

отстаивании более двух суток. Минимальное значе-

и толуола (1 : 1) снижается до 8.34 мПа∙с, для срав-

ние скорости расслаивания фаз (табл. 2) установле-

нения вязкость ТБФ составляет 3.78 мПа∙с. Плот-

но для экстракционных систем с 2 моль/л Na₂CO₃.

ность необлученного чистого карбоната МТОА

С ростом дозы облучения скорость расслаива-

составляет 0.961 г/см³,что немного меньше, чем

ния падает для всех изученных систем. Согласно

у чистого ТБФ (0.977 г/см³). Разбавление карбона-

Таблица 2. Значения скорости расслаивания фаз (мм/с)

та МТОА толуолом снижает плотность смеси до

экстракционных систем в зависимости от дозы облуче-

0.877 г/см³. С увеличением поглощенной дозы об-

ния

лучения плотность и вязкость карбоната МТОА и

Доза облучения,

50%-ного карбоната МТОА в толуоле изменяются

Экстракционная система

МГр

мало (табл. 1).

0.5

1.0

В условиях синтеза исходный метилсульфат

Карбонат МТОА-1 моль/л Na₂CО₃

0.19

0.12

0.08

МТОА, имеющий белую окраску, контактирует с

Карбонат МТОА-2 моль/л Na₂CО₃

0.13

0.12

0.07

концентрированной серной кислотой, в результате

50%-ный карбонат МТОА

0.40

0.37

0.26

чего раствор приобретает оранжево-коричневую

в толуоле-1 моль/л Na₂CО₃

окраску. Это вызвано, по-видимому, образованием

50%-ный карбонат МТОА

0.11

0.05

0.03

в толуоле-2 моль/л Na₂CО₃

непредельных связей в алкильных (октильных) за-

РАДИОХИМИЯ том 65 № 6 2023

ВЛИЯНИЕ ОБЛУЧЕНИЯ НА СТАБИЛЬНОСТЬ ЭКСТР

АКЦИОННЫХ СМЕСЕЙ

541

Таблица 3. Величины поверхностного натяжения равновесной органической фазы в зависимости от дозы облучения

Экстракционная система

Доза облучения, МГр

Ϭ_ср, мН/м

Карбонат МТОА-1 моль/л Na₂CО₃

27.8

0.5

27.6

Карбонат МТОА-2 моль/л Na₂CО₃

26.6

0.5

26.9

26.4

50%-ный карбонат МТОА в толуоле-1 моль/л Na₂CО₃

28.0

0.5

26.6

27.2

50%-ный карбонат МТОА в толуоле-2 моль/л Na₂CО₃

27.3

0.5

27.3

результатам работы [6], скорости расслаивания фаз

со скоростью 2С/мин и выдерживали в течении

в системе ТБФ в разбавителе-HNO₃ на порядок

3 ч (рис. 1).

выше по сравнению с карбонатом МТОА и в зави-

Термических эффектов, в том числе с газовыде-

симости от разбавителя находятся в интервале от

лением, не выявлено (табл. 4). Достигаемая темпе-

ратура образца ограничивалась температурой кипе-

1 до 3 мм/с. Облучение слабо влияет на величины

ния самого легколетучего компонента. Результаты

поверхностного натяжения равновесной органиче-

исследования двухфазной системы свидетельству-

ской фазы (табл. 3).

ют о протекании только физических процессов (ки-

пения водной фазы) в интервале температур от 0 до

Исследование термической устойчивости

100С.

при атмосферном давлении

При пятичасовой выдержке при 100С, что ниже

температур кипения компонентов исследованных

Образцы карбоната МТОА и 50%-ного раство-

систем (117С у чистого карбоната МТОА, 104С

ра карбоната МТОА в толуоле с 2 моль/л Na₂CO₃

для раствора соды, 110С - толуол), термические

(соотношение объемов органической и водной фаз

эффекты и процессы газовыделения не наблюда-

О : В  = 1 : 1) объемом 6 мл нагревали до 200С

лись.

Таблица 4. Значения удельного объема газа (V_уд) при нагреве смесей на основе карбоната МТОА при температуре

термостата 100С

Доза облучения, МГр

Исследуемый образец

Параметры

0.5

Карбонат МТОА

V_уд, л_г/л_ж

0.085

0.090

0.097

Тепловой эффект

Отсутствует

Карбонат МТОА-2 моль/л Na₂CO₃

V_уд, л_г/л_ж

0.103

0.115

0.123

Тепловой эффект

Отсутствует

50%-ный карбонат МТОА в толуоле

V_уд, л_г/л_ж

0.095

0.111

0.125

Тепловой эффект

Отсутствует

50%-ный карбонат МТОА

V_уд, л_г/л_ж

0.152

0.186

0.200

в толуоле-2 моль/л Na₂CO₃

Тепловой эффект

Отсутствует

РАДИОХИМИЯ том 65 № 6 2023

542

ОБЪЕДКОВ и др.

200

180

120

160

100

140

120

100

2000

4000

6000

8000

10000

-1

ȼɪɟɦɹ ɫ

2000

4000

6000

8000

10000

Время, с

Рис. 1. Зависимость температуры (1) и скорости выде-

Рис. 2. Зависимость температуры (1) и давления (2) для

ления газов (2) для системы 50%-ный карбонат МТОА

системы карбонат МТОА-2 моль/л Na₂CO₃ (О : В = 1 : 1)

в толуоле-2 моль/л Na₂CO₃ при нагреве со скоростью

при нагреве со скоростью 6С/мин до 170С от времени

2С/мин до 100С от времени эксперимента.

эксперимента.

В облученных до 1 МГр образцах экзотермиче-

дированного экстрагента не проводили, но, даже

ские эффекты также отсутствовали. На термограм-

если состав органической фазы меняется при облу-

мах заметны лишь небольшие всплески (шумы)

чении, продукты радиолиза, способные вступать в

крайне низких значений газовыделения, что может

реакции с выделением или поглощением тепла, не

быть связано с испарением продуктов деградации.

образуются. Облучение растворов и двухфазных

Расчетные значения максимальной скорости газо-

систем не влияет на их термическую устойчивость,

выделения не приводятся из-за крайне малых объ-

влияние концентрации Na₂CO₃ также не обнаруже-

емов выделившихся газов.

но.

Определение тепловых характеристик

Исследование термической устойчивости

при давлении выше атмосферного

методом ДСК

Проведенные эксперименты не выявили экзотер-

При термическом анализе карбоната МТОА в

мических эффектов, поэтому дальнейшие исследо-

исследованном температурном интервале не уста-

вания проводили при максимальной концентрации

новлено реакций с выделением или поглощением

Na₂CO₃ и дозе облучения 1 МГр (табл. 5).

тепла. Это характерно и для 50%-ного раствора

МТОА в толуоле при нагреве в закрытой системе,

Нагрев образца карбоната МТОА в закрытом ап-

что говорит о высокой термической устойчивости

парате со скоростью 6°С/мин до 170°С не выявил

экстрагентов до 200С. Анализ компонентов дегра-

никаких термических эффектов, при этом давление

Таблица 5. Температурные зависимости максимальной скорости газовыделения (W_max), величины саморазогрева

(ΔТ) и максимального давления (Р_max) при термолизе образцов при давлении выше атмосферного

Доза облучения, МГр

Образец

Параметр

Карбонат МТОА

P_max, атм

5.7

Тепловой эффект

Отсутствует

∆T, С

W_max, атм/с

0.01

0.012

Карбонат МТОА-2 моль/л Na₂CO₃

P_max, атм

6.3

6.2

Тепловой эффект

Экзотермический

∆T, С

W_max, атм/с

0.019

0.021

РАДИОХИМИЯ том 65 № 6 2023

ВЛИЯНИЕ ОБЛУЧЕНИЯ НА СТАБИЛЬНОСТЬ ЭКСТР

АКЦИОННЫХ СМЕСЕЙ

543

аналогичной двухфазной системы с необлученным

Таблица 6. Значения коэффициентов распределения ин-

дикаторных количеств ²⁴¹Am в зависимости от [CO3-] экстрагентом.

в водной фазе при экстракции 50%-ным карбонатом

МТОА в толуоле для разных доз облучения

Исследование экстракционной способности

Коэффициент распределения при дозе

карбоната МТОА в толуоле в зависимости

[CO₃

^2-], моль/л

облучения, МГр

от дозы облучения

0.25

0.5

1.0

0.2

Для определения возможности применения экс-

0.5

3.2

4.0

4.4

3.9

тракционной системы важно оценить не только па-

0.75

1.3

1.5

1.9

раметры термической устойчивости и гидродина-

0.49

0.51

0.50

0.47

мические характеристики, но и влияние дозы облу-

1.5

0.27

0.30

0.31

чения на экстракционную способность, а также на

0.14

0.11

состав образующихся экстрагируемых соединений.

Для этого исследовано влияние облучения на коэф-

в аппарате повысилось до 5 атм. Двухфазная систе-

фициент распределения ²⁴¹Am(III) в зависимости

от концентрации [CO_2-] в водной фазе. Получен-

ма с 2 моль/л Na₂CO₃ характеризуется слабым тер-

ные данные свидетельствуют о том, что в условиях

мическим эффектом при 130С, а давление в систе-

проведения эксперимента D_Am(III) практически не

ме повысилось до 6.3 атм (рис. 2).

зависят от поглощенной дозы (табл. 6). Некоторое

Реакции с выделением тепла при исследова-

увеличение коэффициента распределения наблю-

нии карбоната МТОА, облученного до 1 МГр, от-

дается для 0.25 и 0.5 МГр в области концентрации

сутствуют. Максимальное давление в системе со-

[CO_2-] 0.2-0.75 моль/л. Снижение D_Am(III) с ростом

ставило 5.7 атм. В облученной системе карбонат

концентрации Na₂CO₃ объясняется конкуренцией

МТОА-2 моль/л Na₂CO₃ регистрируется слабый

свободного карбонатного аниона по отношению к

экзотермический эффект со скачком температуры

экстрагируемым анионным комплексам Am(III) -

равным 3С. Давление в системе не отличается от

[Am(CO₃)₂]^- и [Am(CO₃)₃]^3-.

y = -2.15x -0.21; R² = 0.9936

ɆȽɪ

y = -2.27x -0.16; R² = 0.9909

1.5

ɆȽɪ

y = -2.51x -0.15; R² = 0.9881

ɆȽɪ y = -2.49x -0.26; R² = 0.9887

0.5

-0.7

-0.6

-0.5

-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

0.1

0.2

-0.5

–1

lg[CO2-@ >ɦɨɥɶ ɥ@

Рис. 3. Зависимости lgD_Am(III) от lg[CO_32-] от дозы облучения при экстракции 50%-ным карбонатом МТОА в толуоле.

РАДИОХИМИЯ том 65 № 6 2023

544

ОБЪЕДКОВ и др.

Влияние дозы облучения на состав экстрагиру-

Скорость расслаивания фаз составляет

0.1-

емого комплекса определяли методом сдвига рав-

0.2 мм/с для карбоната МТОА и 0.1-0.4 мм/с для

новесия по изменению тангенса угла наклона зави-

50%-ного раствора карбоната МТОА в толуоле.

симостей lgD_Am(III)-lg[Na₂CO₃], соответствующего

Определение скорости расслаивания фаз осложня-

количеству карбонатных групп в составе экстраги-

ется образованием микроэмульсий в органической

руемого комплекса (рис. 3).

фазе или на границе раздела фаз. С ростом дозы

Для необлученного экстрагента тангенс угла на-

облучения скорость расслаивания фаз снижается, а

клона полученной прямой близок к 2.15, что ука-

величины поверхностного натяжения органической

зывает на преимущественную экстракцию Am(III)

фазы практически не зависят от него.

в виде R₄N[Am(CO₃)₂].

Исследования термической устойчивости пока-

С увеличением дозы облучения наблюдается

зали стабильность изученных растворов в услови-

возрастание тангенса угла наклона прямых до 2.5.

ях линейного нагрева при атмосферном давлении

Такое изменение может быть вызвано несколькими

и давлении выше атмосферного, а также при их

причинами: процессами дегидратации экстрагента;

длительной изотермической выдержке. Облучение

незначительной деградацией экстрагента и экстра-

этих экстракционных смесей не влияет на их терми-

гируемого комплекса; изменением состава водной

ческую устойчивость.

фазы (гидролиз или разложение карбоната натрия),

Исследование влияния ионизирующего излуче-

что может привести к соэкстракции гидроксокар-

ния на экстракционную способность 50%-ного рас-

бонатных комплексов Am(III) карбонатом МТОА

твора карбоната МТОА в толуоле по отношению к

с изменением тангенса угла наклона. Также уве-

²⁴¹Am показало, что величины коэффициентов рас-

личение тангенса угла наклона полученных пря-

пределения ²⁴¹Am(III) слабо зависят от дозы облу-

мых может свидетельствовать об образовании двух

чения, однако облучение оказывает заметное влия-

экстрагируемых комплексов - R4N[Am(CO3)2] и

ние на состав экстрагируемых соединений.

(R₄N)₃[Am(CO₃)₃] - в разных соотношениях и уве-

личении доли последнего для 0.5 и 1 МГр.

БЛАГОДАРНОСТИ

Тем не менее, полученные экспериментальные

данные указывают на высокую радиационную

Исследование проводили на оборудовании ЦКП

устойчивость экстракционных систем карбонат

ФМИ ИФХЭ РАН и УНУ КРХИ ИФХЭ РАН.

МТОА-водные растворы Na₂CO₃ и хорошо согла-

суются с результатами определения состава экстра-

гируемого комплекса Am(III) карбонатом МТОА,

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

описанными в работе [9].

Авторы заявляют об отсутствии конфликта ин-

тересов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Изучена радиационно-термическая устойчи-

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

вость экстракционных смесей на основе раствора

карбоната метилтри-н-октиламмония. Карбонат

Stepanov S.I., Chekmarev A.M. // Dokl. Chem. 2008.

МТОА обладает высокой вязкостью из-за гидрата-

Vol. 423, N 1. P. 276.

ции его молекул. Разбавление экстрагента толуолом

Степанов С.И., Чекмарев А.М. // Вопр. атом. науки и

снижает вязкость органической фазы, но она оста-

техники. Сер.: Материаловедение и новые материа-

ется выше значений для экстракционных смесей на

лы. 2013. № 2. С. 108.

основе ТБФ. Облучение карбоната МТОА приводит

Степанов С.И., Чекмарев А.М. // Успехи в химии и

к обесцвечиванию раствора и небольшому увеличе-

хим. технологии. 2019. Т. 33, № 1. С. 14.

нию вязкости, а при облучении 50%-ного карбоната

Назин Е.Р., Зачиняев Г.М. Пожаровзрывобезопас-

МТОА в толуоле образуется вторая водная фаза с

ность технологических процессов радиохимических

pH ~10.

производств. М.: НТЦЯРБ,2009. 195 с.

РАДИОХИМИЯ том 65 № 6 2023

ВЛИЯНИЕ ОБЛУЧЕНИЯ НА СТАБИЛЬНОСТЬ ЭКСТР

АКЦИОННЫХ СМЕСЕЙ

545

5. Степанов С.И., Лейкин Ю.А., Горчаков В.Д., Сер-

Блажева И.В., Голецкий Н.Д., Зильберман Б.Я.,

Смирнов И.В., Шадрин А.Ю. Патент RU2473144C1.

гиевский В.В., Ягодин Г.А., Андриевский В.Н. А.с.

2013.

СССР № 664355. 1979.

Степанов С.И., Чекмарев А.М. Экстракция редких

6. Конников А.В. Трибутифосфат во фторорганических

металлов солями четвертичных аммониевых основа-

ний. М.: ИздАТ, 2004. 345 с.

разбавителях для экстракционного выделения ак-

Boyarintsev A.V., Kostikova G.V., Stepanov S.I.,

тинидов из азотнокислых растворов: Дис. … к.т.н.

Chekmarev A.M., Tsivadze A.Yu. // J. Radioanal. Nucl.

Озёрск, 2018. 130 с.

Chem. 2020. Vol. 324, N 3. P. 1031.

Influence of Irradiation on the Stability

of Extraction Mixtures Based

on Methyltri-n-Octylammonium Carbonate

A. S. Obedkova, b, I. A. Bolshakovaa, b, E. V. Belovaa,*,

G. V. Kostikova^a, O. A. Raitmana, b, and S. I. Stepanova, b

^a Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry,

Russian Academy of Sciences, Moscow, 119071 Russia

^b Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, 125047 Russia

*e-mail: bl174@bk.ru

Received July 12, 2023; revised August 12, 2023; accepted August 14, 2023

The radiation-thermal stability of extraction mixtures based on methyltrioctylammonium carbonate has

been studied. The volumes and maximum rate of release of gaseous products at atmospheric and elevated

pressures have been determined. It is shown that exothermic processes do not occur in the studied mixtures

under experimental conditions. Irradiation up to a dose of 1 MGy has little effect on the density, viscosity, and

surface tension of mixtures, but significantly reduces the rate of phase separation. The distribution coefficients

of Am(III) in the system of 50% MTOA carbonate in toluene are practically independent of the absorbed dose;

however, irradiation has a noticeable effect on the composition of the extractable americium complexes. The

results of the study of extraction systems showed their high radiation-thermal stability.

Keywords: methyltri-n-octylammonium carbonate, toluene, irradiation, calorimetry, thermal stability,

extraction ability

РАДИОХИМИЯ том 65 № 6 2023