FestivalNauki.ru
En Ru
cентябрь-ноябрь
176 городов
September 25 – October 11
176 cities
6-8 октября 2017
МГУ | Экспоцентр | 90+ площадок
14–16 октября 2016
Центральная региональная площадка
28–30 октября 2016
ИРНИТУ, Сибэскпоцентр
14–15 октября 2016
Центральная региональная площадка
23 сентября - 8 октября 2017
«ДонЭкспоцентр», ДГТУ
октябрь-декабрь 2017
МВДЦ «Сибирь», Кванториум,
Вузы и научные площадки города
6-8 октября 2017
Самарский университет
27-29 октября
Кампус ДВФУ, ВГУЭС
30 сентября - 1 октября
Ледовый каток «Родные города»

Химики научились определять степени окисления урана в сложных оксидах

Международный коллектив ученых, в состав которого входят химики из Московского университета имени М.В.Ломоносова создали методику определения кислородного коэффициента урана в сложных оксидах, впервые используя данные рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС). Исследование опубликовано в высокорейтинговом журнале Inorganic Chemistry.

Ученые химического факультета МГУ под руководством профессора Юрия Тетерина в содружестве с российскими и британскими коллегами разработали метод, позволяющий точно определять кислородный коэффициент урана в сложных оксидах. Информация о степени окисления урана, кислородном коэффициенте в сложных оксидах урана UO2+x и их ионном составе (U4+, U5+, U6+), имеет огромное научное и промышленное значение.

UO2+x  — это обобщенная формула всех сложных оксидов урана, и записывается она таким образом именно потому, что уран в этом веществе имеет одновременно несколько степеней окисления. Кислородный коэффициент определяет стехиометрию сложного оксида урана, показывая, сколько атомов кислорода приходится на один атом урана в химической формуле.

Определение кислородного коэффициента необходимо для создания технологий разработки урановых месторождений, приготовления топлива для атомных реакторов, прогнозирования процессов, сопровождающих распад урана в реакторах, создания матриц для захоронения радиоактивных отходов, развитие технологий реабилитации окружающей среды от радиоактивных отходов.

В работе использовались метод рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС) и различные рентгеноструктурные методы. РФЭС является наиболее эффективным методом определения степени окисления урана (и других химических элементов семейства актинидов). Этот метод основан на фотоэффекте и получает сигналы от электронов с разных энергетических уровней и орбиталей атомов. Например, линия U 4f в спектре означает, что на анализатор прилетел электрон f-орбитали, находящейся на четвертой по счету (от ядра) электронной оболочки.

Ученые доказали, что корректная величина кислородного коэффициента в UO2+x не может быть получена на основании информации о величинах интенсивностей линий U 4f и O 1s электронов внутренних уровней. Поэтому для точного определения кислородного коэффициента ученые использовали интенсивность линии внешних U5f – электронов. Эта перемена и легла в основу новой методики.

«Наша методика основана на результатах широкого экспериментального и теоретического исследования природы химической связи в оксидах урана, физически обоснована и позволяет получать наиболее корректные результаты», — комментирует результаты работы один из авторов статьи, ведущий научный сотрудник кафедры радиохимии химического факультета МГУ, доктор физико-математических наук, профессор Юрий Тетерин.

Методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС) изучались как поликристаллические, так и аморфные (не имеющие кристаллической структуры) образцы оксидов урана. Для получения эталонных спектров РФЭС ученые использовали монокристаллические пленки отдельных оксидов урана. Такие спектры необходимы для сравнения с соответствующими теоретическими спектрами и для изучения влияния на них радиационных повреждений образцов. В настоящее время получение таких пленок также является проблемой, которая была решена в опубликованной работе при сотрудничестве с зарубежными соавторами.

«В результате установлено, что облучение монокристаллических пленок ионами 129Xe23+ (ксенона) приводит к существенному нарушению дальнего и ближнего порядка в структуре и повышению степени окисления ионов урана. Те же процессы протекают в атомном реакторе. Полученные результаты подтверждаются данными рентгенофазового анализа, также использованного в нашей работе», — говорит Юрий Тетерин.

В процессе изучения влияния облучения ионами урана и аргона монокристаллических пленок UO2 было обнаружено, что на поверхности оксида урана образуется устойчивая фаза оксида UO2.12 (кислородный коэффициент которой равен 2.12). Состав этой фазы в широком диапазоне не зависит от интенсивности облучения и температуры отжига образца. Это направление получит развитие в последующих наших исследованиях.

Фундаментальная научная задача исследований заключается в определении степени окисления, ионного состава и природы химической связи соединений актинидов на основании параметров тонкой структуры спектров РФЭС их внутренних и внешних электронов.

Результаты работы могут быть использованы на всех этапах получения атомной энергии: от добычи урановой руды до трансмутации выгоревшего топлива, при создании матриц для захоронения радиоактивных отходов, а также для развития технологий реабилитации окружающей среды после техногенных аварий, связанных с радиоактивностью.

Добавьте свой комментарий

Plain text

  • Переносы строк и абзацы формируются автоматически
  • Разрешённые HTML-теги: <p> <br>
LiveJournal
Регистрация

Другие статьи в этой рубрике

Почему футболист умнее шахматиста?

Чемпионат среди роботов — это своего рода

Жизнь упала с неба

Новые гипотезы ученых: органическое вещество образовалось не на Земле, а одновременно с Землей

 

«Горячая десятка» организмов

Список из десяти самых удивительных живых существ, открытых в минувшем году, составил Международный институт исследования видов при Ун

Новости в фейсбук

Случайные статьи

Ученые-стилисты

Плохо лежат волосы? Пора нанести визит физику!

Сколько лет бактериям?

Простейшая форма жизни – бактерии – это самые древние жители нашей планеты. Эти, чаще всего одноклеточные, микроорганизмы пережили Ледниковый период, мамонтов и динозавров. Не исключено, что переживут в итоге и человечество.

Физики создали магнитное поле, которое помогает прижиться имплантатам

Группа физиков из России при участии швейцарских коллег разработала способ использования терапевтического действия нагрева или охлаждения тканей за счет магнитокалор

Иду на вы

«Будь вежливым — и ты завоюешь мир!» — такова школьная истина.

Антропологи изучили взаимосвязь особенностей лиц представителей разных народов и климатических факторов

Сотрудники Научно-исследовательского института и Музея антропологии имени Д.Н. Анучина, а также кафедры антропологии биологического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова