Separace vybraných d-kovů z radioaktivních odpadů

Abstract

Jaderná energetika se vypořádává s řadou omezení. Jedním z hlavních je produkce vyhořelého jaderného paliva, které je radiotoxické po statisíce let v případě jeho uložení. Přepracování paliva přináší spoustu benefitů, mezi ně se řadí například snížení radiotoxicity a množství radioaktivních odpadů nebo tvorba nového paliva. Přepracovávací procesy se potýkají s řadou výzev, mezi které patří problematické kovy, které přepracovávání negativně ovlivňují. Tato diplomová práce je v teoretické části zaměřena na charakterizaci těchto problematických kovů zvláště z řady d-kovů. Zároveň jsou uvedeny vybrané strategie na nakládání s těmito problematickými kovy a použitelné metody. Dále jsou diskutovány výhody a nevýhody separace drahých platinových kovů, které rovněž patří mezi problematické kovy. V praktické části se zkoumaly extrakční systémy s využitím činidla N‘-benzoyl-N,N-diethylthiomočoviny pomocí kapalinové extrakce. Důraz byl kladen na vliv rozpouštědla, kinetiku extrakce, závislost na koncentraci kyseliny dusičné a dusičnanových aniontů. Výsledky ukázaly možnost kvantitativní separace palladia ve všech studovaných rozpouštědlech, přičemž míra separace rostla s koncentrací užitého činidla. Nezanedbatelnou extrakci vykazovalo stříbro, u kterého hrála významnou roli kinetika separace. Molybden a ruthenium byly extrahovány méně. Významná extrakce dalších kovů nebyla prokázána.

Nuclear power has several limitations. One of which is production of spent nuclear fuel, which is radiotoxic for hundreds of thousands of years. Fuel reprocessing brings benefits including a reduction in radiotoxicity, smaller amount of radioactive waste or production of new fuel. Reprocessing is faced with number of challenges, including problematic metals which negatively influence reprocessing methods. Theoretical part of this thesis is focused on characterization of these problematic metals, especially from the d-block elements. Moreover, selected strategies for dealing with above-mentioned problematic metals and applicable methods are presented. Furthermore, the advantages and disadvantages of separation of platinum group metals are discussed which are also among the problematic elements. In the experimental part, liquid-liquid extraction systems were investigated using N'-benzoyl-N,N-diethylthiourea as extractant from nitric acid media. Focus was on the effect of solvent, extraction kinetics, dependence on the concentration of nitric acid and nitrate anions. The results show a possibility of quantitative separation of palladium in all studied solvents, while the rate of separation increased with concentration of extractant. Significant concentration of silver was separated whilst showing strong a dependency on kinetics. Molybdenum and ruthenium were extracted less efficiently. No significant extraction of other metals was observed.