Введение к работе
Актуальность работы
Радиоактивные изотопы нгходят широкое применения со многих областях науки и техш:ки- Они используются в радиационных технологиях, различил методах анализа и контроля, медицине, сельском хозяйстве. Одним из наиболее распространенных в радиоиухлидной технике изотопов является цезнй-137. Ядерно-физические характеристики этого радионуклида позволя- --вт использовать цезнй-137 в пэдкоизотопшл изделиях различ-нэго назначения -' ог мощных источников для облучателышх
УСТаПОВОК ДО ИЗЛОГЗбсфИТНШ: ИЗЛучатеЛеЛ МвДКЦШСКОГО назначения. К настоящему времени в процессе эксплуатации атомных электростанция накоплены значительные количества радиоэкткв-зого цезия, которые могут найти применение для изготовления разнообразной рэдионуклпдоой продукции. В бсльвшютве источников иоштзирундего. излучения иа цезии-137 е качестве ве:цо-ства-матрицы используется хлорид цезия. Это соединение характеризуется высокой объемной активностью но цезии, однако, является хорошо растворимы, что может привести в случае возникновения аварийной ситуации к радиоактивному загрязнению окружающей среды. Известные маловвделачяваег.гые матрицы, такие, как поллуцпт, спеченный цеолиты я другие, нмиют существенно меньшую, чем у CsCl объемную активность. Ото обстоятельство в значительной степени снижает эффективность использования цезиевьга источников на их основе.
В этой селэи возникает необходимость поиска химически стойких веществ-матриц с более высокими значениями удельной и объеглной эктивности. чем у исиользуемнх в настоящее время для фиксации цезия мзловнщелачивгемых соединений. Изучение литературы, посвященной химии цезия и других щелочных металлов позволило получить данные о растворимости, термической усточ:зшости и других Физшсо-хчшческхх характеристиках ве-гдестБ, принадлежащих к различным групьем, в число которых входили гзлогеаиды, хадькогенвды, соединения щелочных элементов с металлами и неметаллами, комплексные галогенометал^ латы я цпэвометзллаты, многокоглюнентные оксидные системы, включаюшие как неметаллические элементы, так я различные металлы. Наибольшее внимание привлекали соединения, характе-
ряоукщиеея содеркзш?еи цезия, преимшмдкм величину, достигнуть'» лла поллуцитв (-40 Кп/ет^Ь
Иглепслеся в литературе даіііігле укапывали на то. что поиск ыаловьааелэчияаемых матрид с высоким содержанием щелочного металла следует вести среди цезилсодчржащих металлатвых и комплексных галогешушкх соединенна, а такхе в многокомпонентных оксидных системах, вюшчоадих неметаллы. Эксперимента на начальной стадия работы позволили сузить круг рассматриваемых адассов соединений.' Наиболее перспективными для поиска мзлоиыщолачиваемых цезгевых матриц' были ориукани бо-ратные и фосфатые системы. Кристаллические соединения, ре-ализущиося в атих система*, обладают, как правило, структурой неорганического полимера, которая может обеспечить дес-гвточію прочную фиксацию щелочного элемента. В сложных бора-гаг., включающих легкие Оорагние группировки, весьма вероятным представляется образование соединений с высокой удельной активностью. В фосфатных системах, характєрлзуюцихся значительным рз-знооорззпеы классов, отмечается образование соединений с высокой химической устойчивость» к, креме того, фосфаты яьляется удобны?.»* в препаративном отношения.
tlejib работы. Целью настоящей работы являлось изучение фазосбразеоания в многокомпонентных фосфатных и ооратных системах, ыишчлюикх элементы II - V групп периодической системы, направленное на полек малозвделзчмваечых концентрированных по щелочному металлу ьеществ-мзтриц, которые могли бы оказаться перспективны!.!» для фиксации цезия-13Т. Исследование полученных соединений осуществлялось методами рентгенографии, ЯГР- и ЙК-спектроскопии. В Процессе работы большое внимание уделялось препаративным вопросам, в частности изучении влияния неходких компонентов на состав п выход продуктов рзакіш. Для получения ряда комплексных соединении,- вкл&чающчх Фосфатные груїширевки и щелочные металлы, применялся такой перспективный метод синтеза, как твердофазное химическое взаимодействие при комнатной температуре.
Научная новизна и практическая ценность работ». Изуче-аиз вищелачиваокости цезиЯсодержздах соединении, еинтезирс-
ванных в процессе исследования фазообрззовашія (.шого/сомпо-ненткых (уосфлтякх систем, позволило установить соотношения содержания щелочного металла, элемента-комплексообразователя л фосфора, входящих в состав исследуемых фосфатов, при которых поддерживается химической устойчивость соединения и, в то *а время, ооєппєчйбйєтся высокая концентрация цезия.
В ходе исследования фосфатной сисгеми, включающей тк^ан и цезий, была ПОКЧ32И8 высокая термодинамическая устойчивость кристаллизующейся в указанной системе фазы CsTtOPO^. При изучении особенностей, изоморфного замещения титана(І\П в двойном оксофосфате титана-цезия на двух-, грех-, четырех- и пятивалентные элементы была установлена возможность изоморфного замещения титана на железо, олово, алюминий и определены интервалы существования твердых растворов, образующихся при введении названных элементов в кристаллическую решетку CsT10P04.
Рассмотрена возможность использования твердофазного химического взаимодействия при комнатной температуре для получения сложных фосфатов и показано, что в процессе твердофазного взаимодействия осуществляется гомогенизация смесей реагирующих компонентов и происходит первичная фиксация цезия.
В процессе исследования фазооорэзовэния в борзтвых и фосфатных системах получено большое число соединен, среди них 24 нових, не описанных в литерзтуре.
Физико-химическое изучение синтезированных многокомпонентных фосфатов позволило предложить ряд нових ХИМИЧЙСКИ стабильных соединений для фиксации цезия-137, обладающих значениями удельной и объемной активности превышающими соот-взтетвувдие величины используемых в настоящее время муловы-щелачиваеиых матриц. На наиболее перспективные матрицы получены авторские свидетельства на изобретения.
Апробация работы и публикации. Основные результаты работы представлялись к обсуадались на мсвдународнои конференции со іфименеииа эффекта Мессбауэра (Гавана, Куба, 1990 г.); на Всесоюзной.конференции по физическим методам в координационной хіішіи (Кишинев. 1990 г.); на Отраслевой конференции молодых ученых и специалистов по радиохимии и ядерной физике
- і ~
(Ленинград, і%ч г.>, а тагам из сессии молодих ученых Радиевого института т. В.Г. Хлолина (і985 г.).
По теме диссертации выпущено 4 отчета, опубликована статья и получено О авторских свидетельства ьа изобретение.
(Уо^ч п структура диссертации. ГаОота изложена на 249 страницах, содернкг !5 рисунков. 44 таблицы. /Диссертация состоит із введения, чигирях глаз, заключения, выводов, епкекз цитируемой література (163 нзиурнованид) и приложения.