Регистрация / Вход
Прислать материал

Фундаментальные и прикладные аспекты современной радиохимии и химии высоких энергий

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.740.11.0274
Организация
ИФХЭ РАН
Руководитель работ
Ершов Борис Григорьевич
Продолжительность работ
2009 - 2011, 28 мес.
Бюджетные средства
15 млн
Внебюджетные средства
3 млн

Информация отсутствует

Этапы проекта

1
07.07.2009 - 30.09.2009
1. Выделены и структурно охарактеризованы соединения пяти- и шестивалентных урана, нептуния и плутония из водных растворов с различными органическими кислотами. Синтезированы и идентифицированы монофталаты Np(VI) и Pu(VI). При 25оС получены комплексы состава AnO2(COO)2C6H4•2H2O, из растворов с температурой 50-60оС - AnO2(COO)2C6H4•1.33H2O. Комплексы AnO2(COO)2C6H4•1.33H2O изоструктурны, выделенные кристаллы имеют ромбоэдрическую ячейку. Изучено термическое поведение соединений, изучены ИК и электронные спектры. Проведено сравнение полученных соединений с известными монофталатами U(VI). Исследованы условия получения фталатных соединений Pu(V) путем переведения Pu(VI) в пятивалентное состояние в присутствии избытка фталат-ионов (L) добавлением H2O2. Последующее введение [Со(NH3)6]Cl3 позволило выделить кристаллический [Co(NH3)6][PuO2L2]•2H2O, изоструктурный [Co(NH3)6][NpO2L2]•2H2O. Исследовано термическое поведение и ИК-спектры обоих соединений. Синтезированы и идентифицированы монокристаллы солей шестивалентных актинидов с изофталевой и терефталевой кислотой. Получены параметры элементарных ячеек.
2. На основании изучения соосаждения радиоактивных аэрозолей NH4131I с неактивными аэрозолями в газовой фазе показана возможность применения уравнений законов сокристаллизации, используемых в жидких фазах и расплавах, к процессам сокристаллизации в газовой фазе в условиях, когда твердая фаза образуется в результате взаимодействия ее газообразных составляющих из гомогенной газовой смеси. Изучена агломерационная сокристаллизация аэрозолей CsI и галогенидов аммония в газовой фазе. Установлено, что при образовании смешанных кристаллических глобул путем сокристаллизационного захвата наблюдается многоуровневая агломерационная сокристаллизация с выполнением строгого морфологического отбора. Методом сокристаллизации показано, что наиболее термически прочные смешанные агломераты иодида цезия и хлоридов одновалентных металлов образуются при условии изоструктурности соединений микро- и макрокомпонентов.
3. Методами импульсного радиолиза и компьютерного моделирования γ-радиолитического разложения органических нитратов в водных растворах получены константы скорости реакций с участием промежуточных продуктов, определяющих механизм процесса. В качестве субстратов изучены 2,4,6-тринитротолуол (TNT) 2,4-динитротолуол (DNT) и циклический нитрамин – циклотриметилен-тринитрамин (CMN). Бимолекулярные константы скорости реакций гидратированных электронов (е-aq) и гидроксильных радикалов (•ОН) с субстратами, а также константы рекомбинации электронных аддуктов и углерод-центрированных радикалов - продуктов отрыва Н-атома от молекулы нитросоединения ОН- радикалом, получены прямыми измерениями с помощью скоростной спектрофотометрии. Компьютерное моделирование реакционной схемы позволило оценить величины констант значимых реакций: мономолекулярных прямой и обратной реакций электронных аддуктов, реакции переноса электрона на молекулярный кислород, а также уточнить величину константы е-aq с трет-бутанолом.
4. Исследовано поведение радиоаэрозолей 137Cs131I, образующихся при испарении CsI с Pt нагревателя в газовую фазу аргона или воздуха, в процессе их локализации водными растворами и различными фильтрующими материалами (фильтр на основе ткани Петрянова (далее фильтр Петрянова), бумажный фильтр "белая лента", металлический мембранный фильтр "TRUMEM"). Изучена зависимость степени локализации радиоаэрозолей 137Cs131I от различных факторов (количество сублимированного 137Cs131I, количество барботеров в системе, размер сопла в системе барботирования, скорость газового потока). Получены данные по эффективности локализации радиоаэрозолей 137Cs131I 10-слойным пакетом фильтров Петрянова из газового потока в отсутствие и в присутствии системы барботирования. Установлено, что при линейной скорости потока 2-3 см/сек на 10-слойном пакете фильтров Петрянова общей толщиной 3 см поглощается около 97% от общего количества 137Cs131I, возгнанного с Pt нагревателя. Найдено, что система барботирования не влияет на эффективность локализации радиоаэрозолей 137Cs131I фильтрами Петрянова, а только способствует снижению аэрозольной нагрузки на данные фильтры. Проведены электронно-микроскопические исследования дисперсного состава аэрозолей CsI, проникающих через водные растворы, а также различные фильтрующие материалы (фильтр Петрянова, бумажный фильтр "белая лента").
5. Синтезирован и идентифицирован кристаллы комплекса уранилнитрата и цезиевой соли меллитовой кислоты Cs4(С(СOO)4)(СOOН)2] состава: Cs2[(UO2)2(С(СOO)6)].
6. Издано учебное пособие по результатам НИР «Технеций», авторы И.Г. Тананаев, Б.Ф. Мясоедов, С.И. Ровный. Имеет гриф «Допущено УМО по образованию в области химической технологии и биотехнологии в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности «Химическая технология материалов современной энергетики». / Озёрск. ФГУП ПО Маяк. 81 С. - ISBN 5-903159-08-7
7. В журналах, на Международных и Российских конференциях за период июль-сентябрь 2009 г. представлены 4 статьи и научных докладов по исследуемой тематике:
 S.A.Kulyukhin, E.P.Krasavina, I.A.Rumer, I.V.Gredina "Sorption of radioactive iodine, caesium, and strontium on layered double hydroxides from aqueous solution" // Int. Nucl. Chem. Soc. News. 2009. V. 6, N 3. P. 26-31.
 Г.В.Сидоренко, М.С.Григорьев, В.В.Гуржий, Д.Н.Суглобов, И.Г.Тананаев "Кристаллическая и молекулярная структура димера ацетилацетоната уранила [UO2(С5Н7O2)2]2" // Радиохимия. 2009. Т. 51, №. 4. С. 303 - 307.
 М.К.Савушкина, А.М.Федосеев, В.П.Шилов, В.А.Кравченко, И.Е.Поляков "Восстановление нептуния(V) железом(II) в слабокислых растворах, содержащих Н2С2О4" // Радиохимия. 2009. Т. 51, № 4. С. 311 - 314.
 S.A.Kulyukhin, N.B.Mikheev, L.N.Falkovskii et al. "New approach for environmental protection during severe accidents at nuclear power plants" // Proceedings. 17th Intern. Conf. on Nuclear Engineering, 2009, Brussels, Belgium. CD-ROM. Paper N 75518.
8. По исследуемой тематике проведена предзащита диссертационной работы «Экстракция актинидов и лантанидов N-фосфорилмочевинами: стратегия поиска, синтез, общие закономерности и свойства» на соискание ученой степени кандидата химических наук (аспирант Летюшов А.А.)
Развернуть
2
01.10.2009 - 10.12.2009
1. Из водных растворов пиразин-2-карбоновой кислоты синтезированы новые соединения Np(VI) и Pu(VI), изоструктурные уранильному комплексу [UO2(C4H3N2COO)2(H2O)].2H2O. По данным порошковых рентгенограмм рассчитаны параметры кристаллических ячеек [NpO2(C4H3N2COO)2(H2O)].2H2O и [PuO2(C4H3N2COO)2(H2O)].2H2O.
Синтезирован перхлорат уранила с имидазолидин-2-оном в качестве молекулярного лиганда [UO2(Imon)4(H2O)](ClO4)2. Состав и строение определены методом рентгеноструктурного анализа. КЧ атома урана 7. В ближайшее окружение уранил-иона входят четыре атома кислорода молекул имидазолидин-2-она и один – молекулы воды. Перхлорат-ионы являются внешнесферными лигандами. Соединение кристаллизуется в моноклинной сингонии. Основные кристаллографические данные: пр. гр. Р21/с; параметры ячейки a =16.294(3), b = 16.135 (3), c = 9.987 (2) Å, β = 97.69 (3)0, V = 2603.0 (9) Å3, ρ(выч) = 2.117 г/см3, Z = 4. Измерены ИК спектры и спектры люминесценции соединения.
Исследовано кристаллическое строение новых комплексов пропионата Np(V) и Pu(V) с 2,2’- бипиридином. Соединения изоструктурны, их кристаллы построены из электронейтральных комплексов [AnO2(C10H8N2)(OOCC2H5)(H2O)] (An = Np, Pu). В экваториальное окружение актиноильной группировки входят два атома азота Bipy, два атома кислорода пропионат-иона и атом кислорода молекулы воды. Координационное окружение атома An(V) – пентагональная бипирамида. При переходе от Np(V) к Pu(V) актинидное сжатие проявляется в закономерном уменьшении длин связей внутри пентагональных бипирамид. Молекула воды в координационной сфере An(V) образует прочные водородные связи с «ильными» атомами кислорода соседних комплексов [AnO2(Bipy)(OOCC2H5)(H2O)]. В результате комплексы в кристалле связываются в бесконечные цепочки, вытянутые вдоль направления [100].
Определена кристаллическая структура соединения (NpO2)(NO3)(CH3CONH2)2. Кристаллографические данные: a = 5.766(3), b = 13.154(5), c = 14.027(6) Å, V = 1064.0(8) Å3, пространственная группа Pnma, Z = 4, dвыч = 2.804 г/см3, R = 0.046, RW = 0.102. Координационный полиэдр атома Np - пентагональная бипирамида, экваториальные позиции которой занимают атомы кислорода соседней группы NpO2, молекул ацетамида и нитрат-иона. Измерены ИК и электронные спектры поглощения соединения.
2. Исследована сорбция микроколичеств цезия на различных типах ферроцианидных сорбентов из высокосолевых растворов (кубовых остатков АЭС). В статических условиях определены зависимости коэффициента распределения 137Cs от рН раствора. Показано, что в щелочной среде, при рН больше 11 происходит резкое снижение сорбции цезия, вследствие растворения ферроцианидной составляющей сорбента. Приведены выходные кривые сорбции цезия при различных значениях рН кубового остатка. Показано, что наилучшими сорбционными характеристиками обладают ферроцианидные сорбенты, полученные путем совместного осаждения кремниевой кислоты и ферроцианида переходного металла, в частности, сорбент ФС-2, содержащий до 50 масс.% ферроцианида меди.
Исследовано соосаждение микроколичеств цезия с осадками ферроцианидов никеля, меди и кобальта в щелочных средах. Показано, что зависимость коэффициентов распределения 137Cs от рН жидкой фазы имеет явно выраженный максимум, что связано с образованием смешанных осадков ферроцианидов и гидроксидов переходных металлов, обладающих более высокими сорбционными характеристиками, по сравнению с чистой фазой соответствующего ферроцианида. На основании полученных результатов определен механизм осаждения микроколичеств цезия с осадками ферроцианидов переходных металлов в щелочных средах, а также условия максимального извлечения цезия из растворов различного состава.
3. Исследованы процессы радиационного нитрования фенола и показано, что действие ионизирующего излучения на фенол-нитратные водные растворы приводит к образованию нитросоединений. Суммарный радиационно-химический выход образования 2- и 4-нитрофенолов составляет 1.8 молекула/100 эВ.
4. Проведены патентные исследования по теме: "Сорбент для улавливания летучих соединений радиоактивного иода"
5. Разработаны методы селективного осаждения радионуклидов стронция из растворов различного солевого состава и определены оптимальные условия их проведения. Показано, что эффективная очистка водных солевых растворов от 90Sr возможна путем его соосаждения с осадками оксида марганца (III,IV) и сульфата бария. При концентрации осадителя около 0.5 г/л степень очистки воды от стронция составляет 88-92% (в случае сульфата бария) и 97.8-98.3% (в случае оксида марганца).
6. Синтезированы и охарактеризованы новые комплексные соединения UO22+, NpO22+, PuO22+ и NpO2+ с бензолтрикарбоновыми кислотами. Для синтезированных комплексов исследованы состав, устойчивость в водных растворах, спектральные характеристики. Проведен рентгеноструктурный анализ монокристаллов синтезированных комплексов.
7. Издано учебное пособие по результатам НИР «Экспериментальные методы химии высоких энергий», глава 8 авторы Б.Г.Ершов, И.Е.Макаров, А.В.Пономарев / Москва. Изд-во МГУ. 2009. 821 С. Допущено УМО по классическому университетскому образованию в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности ВПО 020101.65 – химия и по направлению 020100.62 – химия.
8. Издано учебное пособие по результатам НИР «Прямые методы исследования быстрых физико-химических процессов: Учебное пособие.», авторы И.Е.Макаров, И.П.Шапкарин. / Москва. ИИЦ МГУДТ. 2009. 164 С. Допущено Научно-методическим советом по физике Министерства образования и науки РФ для студентов высших учебных заведений, обучающихся по техническим направлениям и специальностям.
9. В журналах, на Международных и Российских конференциях за период октябрь-декабрь 2009 г. представлены 109 статей и научных докладов по исследуемой тематике (см. Приложение "Список опубликованных научных работ за октябрь-декабрь 2009 г.)
10. По исследуемой тематике 05 ноября 2009 года защищена диссертационная работа «Экстракция актинидов и лантанидов N-фосфорилмочевинами: стратегия поиска, синтез, общие закономерности и свойства» на соискание ученой степени кандидата химических наук (аспирант Летюшов А.А.)
11. По исследуемой тематике проведена предзащита диссертационной работы «Закономерности разложения озона в воде и в водных растворах. Оптимизация окислительных процессов» на соискание ученой степени кандидата химических наук (аспирант Морозов П.А.)
Развернуть
3
01.01.2010 - 15.06.2010
3.1. Синтез, изучение строения и свойств комплексов четырёхвалентых актинидов с
анионами Р2W17О6110-
3.2. Изучение механизма процессов углефикации природных лигно-целлюлозных материалов, инициируемых действием мощных электронных потоков и обеспечивающих сохранение регулярной структуры исходного сырья и повышенную прочность угольных образований вследствие сшивки макромолекул и их модифицирования в системе пространственно изолированных высокотемпературных нанореакторов (шпор, блоб, треков)
3.3. Исследование процессов радиолитического преобразования простых алифатических диэфиров.
3.4. Изучение влияния различных факторов (состав газовой среды, УФ излучение, поле радиационного излучения) на процессы агрегации радиоаэрозолей в газовой фазе.
3.5. Синтез, изучение строения, спектральных и других физико-химических свойств соединений f-элементов с фуранкарбоновой и тиофенкарбоновой кислотами
Развернуть
4
01.07.2010 - 01.12.2010
4.1. Синтез и изучение кристаллических форм твердых соединений актинидов с органическими лигандами, находящимися в природных объектах.
4.2. Изучение соосаждения радионуклидов цезия, стронция и актинидов с комплексными осадками терафенилборатов щелочных металлов и краун-эфиров из водных растворов.
4.3. Радиационное нитрование уксусной кислоты в водном растворе. Образование нитрометана.
4.4. Исследование влияния органических комплексообразующих и поверхностно-активных веществ на сорбционные и осадительные методы очистки растворов от радионуклидов цезия и стронция.
4.5. Синтез, изучение строения спектральных и других физико-химических свойств соединений f-элементов с бензолпентакарбоновой кислотой
Развернуть
5
01.01.2011 - 31.05.2011
1. Синтезированы и изучены кристаллические формы твердых соединений трехвалентных РЗЭ, Pu и Am с 2,2-дигидроксомалоновой кислотой.
2. Изучено выделение радиоактивного кобальта из водных растворов ЭДТА, моделирующих составы ЖРО, с использованием концентрированного озона.
3. Проведено математическое моделирование протекающих процессов образования и деструкции жидких целевых продуктов при радиолизе и терморадиолизе алифатических кислородсодержащих соединений.
Развернуть
6
01.06.2011 - 15.11.2011
1. Разработаны методы синтеза и изучены строения и свойств бензоатных комплексов U(VI), Np(VI), Np(V), Pu(V), включая смешанно-лигадные комплексы и комплексы с замещенными бензоат-ионами.
2. Созданы структурные модели и схемы механизмов самосборки наноструктур и кристаллических материалов в оксидных системах с f-элементами.
3. Разработаны кинетики и механизмы разложения гидразин-нитрата в гомогенных и гетерогенных, открытых и закрытых системах под действием высокоэнергетических излучений.
4. Подготовлены научно-методические материалы и составлен финальный отчет
Развернуть

Программа

Программа "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" на 2009 - 2013 годы

Программное мероприятие

1.1 Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров
Продолжительность работ
2011 - 2013, 20 мес.
Бюджетные средства
6,02 млн
Организация
ИМБ РАН
профинансировано
Продолжительность работ
2009 - 2011, 24 мес.
Бюджетные средства
11,8 млн
профинансировано
Продолжительность работ
2010 - 2011, 20 мес.
Бюджетные средства
3 млн
профинансировано
Тема
Организационно-техническое обеспечение проведения Международной научной школы для молодежи «Современные фундаментальные, медицинские и биотехнологические аспекты исследования биологических мембран»
Продолжительность работ
2010, 8 мес.
Бюджетные средства
1,6 млн
Количество заявок
1
Тема
«Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров в области радиохимии, химии высоких энергий»
Продолжительность работ
2009 - 2011, 28 мес.
Бюджетные средства
15 млн
Количество заявок
7
Тема
Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров в области радиохимии, химии высоких энергий
Продолжительность работ
2010 - 2012, 31 мес.
Бюджетные средства
15 млн
Количество заявок
10
Тема
НК-27П Проведение поисковых научно-исследовательских работ по направлению «Радиохимия. Химия высоких энергий» в рамках мероприятия 1.2.1 Программы
Продолжительность работ
2009 - 2011, 28 мес.
Бюджетные средства
0 млн
Количество заявок
4
Тема
НК-113П Проведение поисковых научно-исследовательских работ по направлению «Радиохимия. Химия высоких энергий» в рамках мероприятия 1.2.2 Программы
Продолжительность работ
2009 - 2011, 29 мес.
Бюджетные средства
0 млн
Количество заявок
2