Separace minoritních aktinoidů a lanthanoidů s využitím N-donorových činidel

Abstract

Ozářené jaderné palivo z lehko-vodních reaktorů je složeno především z uranu, stabilních štěpných produktů a štěpných produktů s krátkými poločasy rozpadu (> 98,5 %), ~ 1 % připadá na plutonium a ~ 0,1 % na minoritní aktinoidy, které jsou zodpovědné za dlouhodobou radiotoxicitu ozářeného paliva. Separace minoritních aktinoidů od lanthanoidů, spojená s následnou deaktivací jader aktinoidů, je fundamentální základ P&T metody, která je nezbytná ke snížení radiotoxicity vyhořelého paliva, byla intenzivně zkoumána během posledních desítek let. Chemická podobnost lanthanoidů a aktinoidů proces separace komplikuje. Tato bakalářská práce je zaměřena na extrakční vlastnosti N-donorových činidel, konkrétně BTPhen (BisTriazynylFenantrolinových) sloučenin, které vykazují nejvhodnější separační výsledky. Extrakční vlastnosti každého z testovaných N-donorových činidel jsou testovány buď kapalinovou extrakcí, nebo extrakcí na pevné fázi. Pro každý extrahent jsou uvedeny experimentálně získané rozdělovací poměry a separační faktory. Následně je diskutována jejich vhodnost pro budoucí použití.

Irradiated nuclear fuel that has been irradiated in light water reactors contains mainly uranium as well as fission products (>98.5 %). Fission products are composed of both non-radioactive and short-lived radioisotopes. ~ 1 % of the mass is plutonium, leaving only ~ 0.1 % of the mass for minor actinoids that generate majority of radiotoxicity of irradiated nuclear fuel. Therefore separation of minor actinoids from lanthanoids is the essence of reduction of radiotoxicity. Separated actinoids are then deactivated in neutron flux in final step of P&T. Separation of those radioisotopes is very difficult as chemical similarities are observed for both actinoids and lanthanoids. This bachelor's thesis is focused on a study of BisTriazynylPhenantroline compounds (BTPhen) that are perspective extractants of the minor actinoids. Extraction properties of tested BTPhen compounds are discussed in the result section.