Charakteristika vlastností extrakčních systémů využívajících hydrofilních maskovacích činidel při extrakci do TODGA při separaci minoritních aktinoidů a lanthanoidů

Abstract

V diplomové práci byly metodou kapalinové extrakce zkoumány vlastnosti systémů, které jsou součástí i-SANEX procesu. i-SANEX proces je uplatněn při separaci minoritních aktinoidů od lanthanoidů během přepracování ozářeného jaderného paliva. Byly zkoumány termodynamické, kinetické a separační vlastnosti systémů s hydrofilními sulfonovanými maskovacími činidly TS-BTP a TS-BTBP. Bylo zjištěno, že separační faktor, stejně tak rozdělovací poměry klesají s rostoucí teplotou při extrakci Am3+ a Eu3+ N-donorovým extrakčním činidlem TODGA do organické fáze. Ve všech případech byla změna entropie a změna entalpie záporná. Pro extrakci Eu3+ byl rovněž určen kinetický model řídící reakce. Základem dalších experimentů bylo ozáření extrakčních systémů různými dávkami urychlenými elektrony o střední energii 3,5 MeV za účelem simulace radiační zátěže, které budou tyto systémy vystaveny během přepracování ozářeného jaderného paliva. Tímto způsobem byly ozářeny dva druhy systémů. První obsahoval pouze 0,35M HNO3, ve které bylo přítomno 18 mM maskovacího činidla, zatímco v druhém systému byla rovněž přítomna organická fáze 0,2 M TODGA/5% oktan-1-ol v kerosenu. V závislosti na absorbovaných dávkách (0, 50, 100, 150, 200 a 300 kGy), teplotě a složení ozařovaného systému byly vyhodnoceny separační vlastnosti jednotlivých systémů. U ozářených systémů byla dále metodou HPLC-ESI-MS studována zbytková koncentrace maskovacích činidel ve vodné fázi.

The master thesis is focused on liquid extraction approach in order to separate trivalent actinoids from lanthanoids in i-SANEX process as TS-BTP and TS-BTBP masking agents present in aqueous phase in combination with N-donor TODGA ligand present in organic phase are used to enhance distribution ratios. The effect of temperature on kinetics extraction of An(III) and Ln(III) ions was studied as well as thermodynamic parameters of such systems. Decrease in separation factors values and distribution ratios was observed with raising temperature. Whereas both change of entropy and change of enthalpy remained negative. Further, kinetics models of Eu3+ uptake are discussed. Latter study embraces distribution ratios and separation factors dependency on temperature and absorbed dose. Moreover, irradiated extraction systems were subjected to analysis via HPLC-ESI-MS so as to obtain analytic concentration of both masking and extracting agent.