Коллектив сотрудников кафедр радиохимии, органической и физической химии химического факультета МГУ создал новый вариант соединения на основе фенантролина для извлечения урана из отработанного ядерного топлива с помощью экстракции. Ученые продемонстрировали высокую емкость предложенного лиганда по урану. Ее можно сравнить с экстрагентами, которые используются в промышленности.
В России переработка ядерного топлива реализуется по схеме замкнутого ядерно-топливного цикла: «После того как отработавшее топливо извлекают из реактора, из него выделяют уран и плутоний, чтобы снова использовать их как источник энергии. Помимо этих двух элементов, извлекают различные высокоактивные элементы (например, америций и кюрий). Это необходимо для того, чтобы захоронить отходы с меньшей радиоактивностью, – рассказывает один из авторов работы, сотрудник кафедры радиохимии химического факультета МГУ Светлана Гуторова. – Тот уран, который мы получаем из ОЯТ, содержит больше активного 235-го изотопа, чем природные образцы, что позволяет нам использовать его далее с меньшими затратами на обогащение».
Одна из таких альтернатив – GANEX-процесс. Технология представляет собой двухступенчатую схему: на первом этапе из топлива селективно экстрагируют уран, а затем извлекают минорные актиниды из азотнокислого раствора ОЯТ. Залог успеха – подобрать селективные экстракционные агенты с высокой емкостью.
Ранее ученые химического факультета МГУ предложили на роль такого экстрагента соединение на основе фенантролина – азотсодержащего полициклического соединения. Однако сейчас исследователи решили перейти от лабораторных моделей топлива (с концентрацией урана 10-7-10-3 моль/л) к технологическим (1 моль/л) и выявили новую особенность образующегося уранового комплекса.
«Мы обнаружили интересный факт – подобные соединения могут «захватывать» макроколичества урана, при этом каждая единица экстрагента способна присоединять 2 единицы урана. Одна из урановых частиц располагается в катионной (положительно заряженной) части комплекса, другая – в анионной (отрицательно заряженной). На меньших концентрациях урана в модельных образцах этого не происходит, и ни одна из научных групп не наблюдала такого эффекта ранее», – поясняет автор статьи.
Ученые продолжают исследования в области комплексов схожего строения. Одна из главных задач – расширить круг соединений с высокой емкостью по урану. Кроме того, авторы работы планируют решить две задачи одновременно. С помощью полученного соединения исследователи попытаются не только селективно извлечь уран и плутоний из ОЯТ, но и разделить их.
