FestivalNauki.ru
En Ru
cентябрь-ноябрь
176 городов
September – October
176 cities
12-14 октября 2018
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

Географы МГУ изучили зависимость процессов выветривания почвы от места, где они проходят

Сотрудники географического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова изучили усиление эрозионных процессов — процессов выветривания почвы — на склонах междуречий.

Ученые исследовали одно из осложнений ВИЧ

Сотрудники Научно-исследовательского института физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского МГУ имени М.В.Ломоносова изучили механизм развития лимфомы Беркитта ВИ

10 самых ядовитых животных на планете

Огромная физическая сила, мощные клыки и острые как бритва зубы - не единственное оружие, применяемое в животном мире. Тысячи животных используют высокотоксичные яды для нападения или защиты. Представляем вашему вниманию топ 10 самых ядовитых существ в мире.

ДНК – экстремальный полет

Генетический материал ДНК может пережить полет через космос и повторный вход в земную атмосферу — и все еще сможет передать генетическую информацию.

Электрическая глина - мексин

Исследователи из Университета Дрекселя, Филадельфия, разработали чрезвычайно перспективный новый материал, который получил имя «MXene» (читается — мексин).