2 (30) 3. ФРАКЦІОНУВАННЯ ВАЖКИХ ІЗОТОПІВ ВОДНЮ В ДИНАМІЧНИХ СИСТЕМАХ

УДК  54.066:54.027 • Випуск 2 (30) / 2019  • 26-32 сторінки

Пушкарьов О.В., Севрук І.М., Деміхов Ю.М., Долін В.В.(молод.)

Пушкарьов О.В. к.геол.-мін.н., п.н.с., провідний н.с., ДУ “Інститут геохімії навколишнього середовища НАН України”, pushkarevigns@gmail.com, https://orcid.org/0000-0002-4382-8620

Севрук І.М., к.геол.н, с.н.с. ДУ “Інститут геохімії навколишнього середовища НАН України”, Irina_mihalovna@ukr.net, https://orcid.org/0000-0003-2407-0735

Деміхов Ю.М. к.геол-мін.н, с.н.с. ДУ “Інститут геохімії навколишнього середовища НАН України”

Долін В.В., м.н.с., ДУ “Інститут геохімії навколишнього середовища НАН України”, dolinvitaliy@gmail.com, https://orcid.org/0000-0002-1962-9277

Анотація

Визначено можливість використання мінеральних адсорбентів для очищення уповільнювача важководних реакторів від тритію. Створено три динамічні системи, де в якості композитних мембран використані монтморилонітова, сепіолітова та палигорськітова глини і цеоліт (системи М-Ц, С-Ц та П-Ц). На першому етапі крізь мінеральні мембрани профільтровували дейтерій-тритієву воду (DTO), а на другому ті ж мембрани промивали протієвою водою (Н2О). В процесі такої двостадійної фільтрації вперше встановлено ефект розділення тритію і дейтерію у фільтраті. На першій стадії експерименту в системі з мембраною М-Ц вміст дейтерію і тритію у фільтраті DТO  однаково зменшувався і на кінець фільтрації складав дещо більше 50% від вихідних концентрацій. Коефіцієнт розділення важких ізотопів водню в цій системі не перевищував KT=0,99. При фільтрації DТO крізь мембрану С-Ц частка тритію у фільтраті на кінець фільтрації зменшилася відносно вихідної концентрації на 10% менше ніж частка дейтерію і коефіцієнт розділення ізотопів водню склав KT=1,15. В системі П-Ц залишкова частка дейтерію фільтраті DТO на 3% перевищувала залишкову частку тритію і коефіцієнт розділення ізотопів водню дорівнював KT=0,96. Інший процес спостерігається при фільтруванні протієвої води (Н2О) крізь глинисто-цеолітові адсорбенти після їх взаємодії з розчином DTO. У всіх досліджених мінеральних адсорбентах були встановлені прояви фракціонування важких ізотопів водню з коефіцієнтами KD  =  13,2; 3,2 і 3,6 відповідно для монтморилоніт-цеолітового, сепіоліт-цеолітового і палигорськіт-цеолітового композитів із переважним вмістом дейтерію у фільтраті, що свідчить про можливість використання глинисто-цеолітових мінеральних адсорбентів для очистки важкої води від тритію. 

 Ключові слова: тритій, дейтерій, важка вода, фракціонування, адсорбент, монтморилоніт, сепіоліт, палигорськіт.

Стаття

Література

  1. Audi G., Bersillon O., Blachot J., Wapstra A.H. The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties. Nuclear Physics. 2003. A 729.  Р. 3–128.
  2. Audi G., Wapstra A.H., Thibault C. The AME2012 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references // Chinese Physics C. 2012.  V. 36, N 12. Р. 1603-2014
  3. Butler, H.L. Tritium Hazards in Heavy-Water-Moderated Reactors, Nucl. Safety, 1963. 4, (3). P. 77-82.
  4. Jackson, R.F.. Experience of Operation and Use of the UK High-Flux Research Reactors.//Proceedings of the Third International Conference of the Peaceful Uses of Atomic Energy, Geneva, United Nations, New York. 1964. P.168-175.
  5. Matic-Vukmirovic, Z. Determination of the tritium buildup in a heavy-watermoderated reactor. Proceedings of the Third International Conference on the Peaceful Uses of Atomic Energy. Geneva, United Nations, New York. 1965. 3. P.407-413.
  6. Patterson, C.M. Radiation Protection Considerations in a Heavy-Water-Moderated Reactor. Proceedings of the Second United Nations International Conference on the Peaceful Uses of Atomic Energy, Geneva, United Nations,New York. 1958, Vol. 23, P.295-301.,
  7. Pushkarev V., Rudenko I., Zubko O., Dolin V. (Jr.) Nitrogen and humic acid activation of alumosilicatesfor improving the adsorption of tritium from water solutions , Visnyk of Taras Shevchenko National University of Kyiv: Geology. (2019). v. 1(84). pp. 16-20. http://doi.org/10.17721/1728-2713.84.02
  8. Бердоносов С.С. Изотопные эффекты / Химическая энциклопедия: в 5 томах. Т. 2.  М.: Советская энциклопедия, 1990. – С. 383.
  9. Мосин О.В., Складнев Д.А., Швец В.И. Методы получения белков и аминокислот, меченных стабильными изотопами 2 Н, 13С и 15N . Биотехнология, 1996. № 3, С. 12–32,
  10. Пушкарев А. В., Руденко И. М., Скрипкин В. В. Адсорбция трития из водных растворов термически обработаными глинистыми минералами.  Вісник Київського національного університету, (Геологія). Київ, 2015, 71. С. 43 – 48.
  11. Пушкарьов О. В., Руденко І. М., Долін В. В. (мол.), Сепіоліт-цеолітові композити як потенційні водопроникні реакційні бар’єри/, Приймаченко В. М.// Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища. Київ, 2014. Вип.23. С.75 -84.
  12. Пушкарьов О.В., Приймаченко В.М. Взаємодія тритієвої води з глинистими мінералами.  Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища. Київ, 2010. Вип.18. C.149 -158
  13. Пушкрьов О.В., Приймаченко В.М. Золкін І.О. Властивості бентоніто-цеолітових композитів щодо вилучення тритію з тритієвої води.  Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища. Київ, 2012. Вип.20. С. 98 -107.
  14. Синяк Ю.Е., Григорьев А.И., Гайдадымов В.В., Медникова Е.И., Лебедева З.Н., Гуськова Е.И. Метод получения бездейтериевой воды и исследование ее влияния на физиологический статус, Космическая биология и авиакосмическая медицина / Материалы XI конференции. 1998, № 2, с. 201
  15. Скульский Н.А., Демихов Ю.Н., Лысенко О.Б., Соботович Э.В. Фракционирование триады изотопов водорода: теория, эксперимент, перспективы // Зб. наук. праць Ін-ту геохімії навколишнього середовища НАН та МНС України. 2011.  Вип. 19. С. 77–86.
  16. Тритієвий індикатор ефективності термомодифікації адсорбційних властивостей кліноптилоліту. Руденко І.М., Пушкарьов О.В., Долін В.Віт., Зубко О.В., Гречановська О.Є. Мінералогічний журнал. Київ, 2017. Т.39, 2. C.64 -74.