Speciace UO22+/CO32-/H2O pomocí TRLFS

Abstract

Tato práce byla zaměřena na studium speciace uranu pomocí teoretických výpočtů a s použitím metody luminiscenční TRLFS. V části Současný stav poznání byla problematika speciace zasazena do širšího kontextu popisem vzniku radioaktivních odpadů, nutnosti jejich bezpečného ukládání a konceptů, které by měly být pro ukládání využity. Speciace v tomto ohledu poskytuje informace o schopnosti migrace radionuklidů, což je vitální informace pro vytváření vrstev ochrany před jejích únikem do biosféry. Poté byly popsány postupy vytváření speciačních výpočtů, princip luminiscence a popis jejího využití metodou TRLFS. Dále byly v této části shrnuty výsledky studií, které se této problematice věnovaly. V kapitole Teoretické výpočty byly vytvořeny vlastní speciační diagramy pro binární UO22+/H2O i ternární UO22+/CO32-/H2O systém a byly porovnány s literaturou. V kapitole Experiment a vyhodnocení byly komplementárně provedeny experimenty pomocí metody TRLFS zaměřené na binární (inertní) systém. Zároveň byla ověřena správnost diagramů. Pro tento experiment bylo připraveno 20 vzorků ve škále pH 4,43 - 13,00. Byly úspěšně určeny doby dosvitu spécií: UO22+; [UO2OH]+; [(UO2)2(OH)2]2+; [(UO2)3(OH)5]+; [(UO2)3(OH)7]-; [(UO2)4(OH)7]+; [UO2(OH)3]-. Vypočtené doby dosvitu jsou ve shodě jen s některými studiemi, neboť se tyto údaje i mezi jednotlivými pracemi liší. Výskyt spécií v závislosti na pH koresponduje s vytvořenými speciačními diagramy. Nad rámec práce bylo provedena studie kinetiky vzniku komplexů, a to jak v binárním i ternárním systému. Tato problematika dosud nebyla popsána v dostupné literatuře, a tudíž by výsledky této práce mohly poskytnout nové poznatky v této neprozkoumané oblasti.

This work was set to study speciation of uranium by means of theoretical calculations and the luminescence method TRLFS. The first part of this work provides a broader context for the use of speciation by describing the origins of radioactive wastes, the need for their safe storage and concepts that should be used for this purpose. In this regard, speciation provides information about the ability of migration of radionuclides, a crucial information for planning the safety layers preventing the leakage of radioactive waste into the biosphere. In addition, the procedure of making speciation calculations, principles of luminescence and its use for TRLFS method were described. Last part of this chapter summarizes the results of available studies focused on this issue. The next chapter displays speciation diagrams for both binary (inert) UO22+/H2O system and ternary UO22+/CO32-/H2O, which were compared with literature. In the experimental chapter of this work, complementary experiments using TRLFS method with the main focus on the binary system were made. Simultaneously, the correctness of the diagrams mentioned above was verified. In total, 20 samples were prepared for the experiment in the scale of pH 4,43 - 13,00. The life times of following species were measured successfully: UO22+; [UO2OH]+; [(UO2)2(OH)2]2+; [(UO2)3(OH)5]+; [(UO2)3(OH)7]-; [(UO2)4(OH)7]+; [UO2(OH)3]-. They correspond with some of the literature, for as mentioned above, almost every article provides different results. Beyond the scope of this work, a study of the kinetics of complex formation was made, both for binary and ternary system. This area of study is currently not described in available scientific literature. Therefore, the results of this work might potentially provide new findings in this area of study.