Растворимость щелочноземельных продуктов деления в кислых растворах уранилнитрата
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА ИНЖЕНЕРА
Тема: Растворимость щелочноземельных продуктов деления в кислых растворах уранилнитрата
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР
1.1 Общие свойства щелочноземельных элементов
1.2 Свойства солей бария и стронция
1.2.1 Свойства нитратов бария и стронция
1.3 Глубина выгорания ядерного топлива и накопление продуктов деления
1.4 Общие сведения о переработке ОЯТ АЭС и упаривании ВАО
1.5 Осадкообразование на стадии упаривания высокоактивного рафината Пурекс-процесса
1.6 Осадкообразование на стадии кристаллизации уранилнитрата
2 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
В связи с развитием экономики в стране существенно увеличивается энергопотребление. Атомная энергетика (АЭ) на сегодняшний день является наиболее перспективной отраслью, которая позволит удовлетворить растущее энергопотребление. Для увеличения мощности атомных электростанций (АЭС) необходимо увеличение срока компании, это приводит к повышению выгорания топлива. В связи с этим в облученном ядерном топливе (ОЯТ) возрастает количество продуктов деления - элементов средней части периодической системы (до 40 кг/т U и выше), в том числе таких поливалентных элементов как цирконий, молибден, технеций, а также малых актинидов - в первую очередь, нептуния - что сильно осложняет переработку ОЯТ. В частности, молибден и цирконий образуют осадки на основе молибдата циркония [2], а барий и стронций склонны к образованию осадков на основе нитратов этих элементов на различных стадиях процесса.
1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР
.1 Общие свойства щелочноземельных элементов
Щелочноземельные металлы - химические элементы главной подгруппы II группы периодической системы Д. И. Менделеева. Происхождение названия связано с тем, что окислы этих металлов (по терминологии алхимиков - земли), сообщают воде щелочную реакцию, кроме бериллия и магния, окислы, которых мало растворимы в воде [3]. Химически щелочноземельные металлы очень активны щелочноземельные металлы представляют собой серебристо-белые металлы. Общие свойства щелочноземельных элементов представлены ниже в таблице 1 [4].
Бериллий и магний не являются типичными щелочноземельными металлами.
Кальций из них самый твердый. Стронций и особенно барий значительно мягче кальция. Все щелочноземельные металлы пластичные, хорошо поддаются ковке, резке и прокатке. Стронций имеет ГЦК - структуру; при температуре 488 оС стронций претерпевает полиморфное превращение и кристаллизуется в гексагональной структуре, он парамагнитен. Барий кристаллизуется в ОЦК структуре. Са и Sr способны образовывать между собой непрерывный ряд твердых растворов, а в системах Са-Ва и Sr-Ba появляются области расслаивания. В жидком состоянии стронций смешивается с Ве, Hg, Ga, In, Sb, Bi, Tl, Al, Mg, Zn, Sn, Pb. С последними четырьмя Sr образует интерметаллиды. Электропроводность щелочноземельных металлов с повышением давления падает, вопреки обратному процессу у остальных типичных металлов [5].
Из вышеперечисленных элементов главной подгруппы второй группы к щелочноземельным продуктам деления относятся барий стронций. Свойства их солей представлены в следующем разделе.
Таблица 1 - Общие свойства щелочноземельных элементов (степень окисления +2)
Атомный номерНазваниеАтомная массаСтбильные изотопыРадиоактивные изотопыЭлектронная конфигурацияr г/см3T пл. CT кип. CАтомный радиус, нмЭлектроотрицательностьМолярная теплоемкость, Дж/(мольК)Нуклид, тип распадаТ1/24Бериллий Be99Be7Be, e,b+g53 сут.[He] 2s21,86128329700,111,516,411Магний Mg2424Mg 26Mgкороткоживущие[Ne]3s21,74649,511200,161,224,919Кальций Ca4042Ca, 43Ca, 44Ca,45Ca, b 165 сут[Ar] 4s21,5485014870,21,025,927Стронций Sr8884Sr 86Sr 87Sr 88Sr85Sr, b ,g 90Sr, b 65 сут. 22 г. [Kr] 5s22,6777013670,211,026,855Барий Ba137134Ва 138Ba,133Ва, b ,g 140Ва, b ,g10,5 г. 12,8 сут.[Xe] 6s23,6171016370,250,928,187Радий Ra226224Ra, a, 226Ra, a, g3,6 сут. 1622 г.[Rn] 7s2~6~7001140-0,929,3
1.2 Свойства солей бария и стронция
Из обычно применяемых солей бария хорошо растворимы хлорид бария ВаCl2 и другие галогениды, нитрат Ba(NO3)2, сульфид BaS, хлорат Ва(ClО3)2, трудно растворимы - сульфат бария BaSO4, карбонат бария ВаСО3 и хромат ВаСrО4
Из солей стронция хорошо растворимы в воде галогениды (кроме фторида), нитрат, ацетат, хлорат; трудно растворимы карбонат, сульфат, оксалат и фосфат. Осаждение стронция в виде оксалата и сульфата используют для его аналитического определения. Многие соли стронция образуют кристаллогидраты, содержащие от 1 до 6 молекул кристаллизационной воды. Сульфид SrS постепенно гидролизуется водой; нитрид Sr3N2 (черные кристаллы) легко разлагается водой с выделением NH3 и Sr(OH)2. Стронций хорошо растворяется в жидком аммиаке, давая растворы темно-синего цвета [5,6]. Общие свойства солей бария и стронция представлены в таблице 2.
.2.1 Свойства нитратов бария и стронция
Нитрат бария Ba(NO3)2 представляет собой беiветные кристаллы с кубической решеткой. Встречается в природе в виде минерала нитробаритa. Он представляет собой беiветные кристаллы с кубической решеткой.
Нитрат стронция Sr(NO3)2 представляет собой беiветные кристаллы с кубической решеткой. Нитрат стронция мало токсичен. Смеси нитрата стронция с порошками металлов склонны к спонтанному нагре