Введение к работе
Актуальность темы исследований
Актуальность данной работы определяется необходимостью получения достоверной информации о воздействии на окружающую среду различных радиационно-опасных предприятий и объектов. Наиболее актуальным при этом является определение ряда долгоживущих техногенных радионуклидов, таких как радионуклиды плутония, америция и кюрия и 90Sr, представляющих наибольшую радиобиологическую опасность.
Для решения данной задачи используют многостадийные методы радиохимического анализа. При анализе природных объектов на первый план выходит оптимизация процессов отделения матричных элементов, а также выделение и очистка следовых количеств определяемых компонентов от мешающих природных и техногенных радионуклидов.
Каждая из радиохимических процедур, применяемых для приготовления из исходной пробы счетного образца, удовлетворяющую требованиям альфа или бета-спектрометрии, представляет собой длительный многостадийный процесс. Общий подход, который, несмотря на некоторые различия в деталях, традиционно включает следующие стадии:
концентрирование и первичная очистка определяемых компонентов; удаление большей части элементов матрицы и мешающих определению бета- и альфа-излучателей; доочистка препарата; приготовление счетного образца.
Сокращение или совмещение каких либо из указанных стадий позволит упростить методики и повысить их экспрессность. Диссертационная работа направлена на развитие методической базы определения радионуклидов плутония, америция, кюрия и 90Sr в объектах окружающей среды. Применение представленных разработок позволит повысить производительность, информативность и достоверность аналитических систем радиационного мониторинга.
Целью работы являлось обоснование выбора и разработка новых методов выделения и разделения долгоживущих радионуклидов трансурановых элементов и 90Sr при анализе проб окружающей среды.
В ходе исследований решались следующие задачи:
изучить поведение актинидов, их дочерних продуктов и осколочных элементов при сорбции из азотнокислых растворов на импрегнированном ДЦГ-18-краун-6 макропористом сорбенте (материал Sr resin), определить условия их хроматографического разделения;
оптимизировать условия совместного концентрирования и очистки америция, кюрия и прометия из растворов сложного состава методами соосаждения с оксалатом кальция и последующей хроматографии на сорбенте, импрегнированном смесью диалкил-карбамоилметилфосфин оксид - трибутилфосфат (КМФО-ТБФ) (материал TRU resin);
оптимизировать условия выделения и разделения фракций америция, кюрия и прометия методом катионообменной элюентной хроматографии в присутствии комплексообразователя 2-гидрокси 2-метилбутирата аммония (ГМБА);
изучить сорбционные свойства синтетического селективного комлексо-образующего сорбента с макроциклическими группировками типа VS-15M1 применительно к концентрированию стронция из водных природных сред, выбрать оптимальные условия концентрирования стронция в динамических условиях из проб большого объема.
Научная новизна
Получены новые данные о влиянии комплексообразователей - фторид -, оксалат- и сульфат-ионов на сорбцию актинидов, их дочерних продуктов и осколочных элементов на импрегнированном ДЦГ-18-краун-6 макропористом сорбенте (Sr-resin) из азотнокислых растворов. На основании полученных данных, проведенных расчетов и модельных экспериментов разработан метод
концентрирования и постадийного хроматографического выделения плутония и стронция из одного образца с использованием указанного сорбента.
Получены новые данные по хроматографическому выделению и разделению лантаноидов, Am и Cm с использованием импрегнированного смесью КМФО-ТБФ сорбента (TRU-resin) из азотнокислых растворов. Определены оптимальные для аналитических целей условия экспрессного катионообменного элюентного хроматографического выделения фракций америция, кюрия и прометия с использованием комплексообразователя -ГМБА.
На основании полученных данных разработан новый метод определения общего содержания и изотопных соотношений Am и Cm в природных образцах с использованием гамма-трассера 143Рт.
Впервые исследованы свойства комплексообразующего сорбента с привитыми группировками макроциклов типа VS-15M1. Определены значения коэффициентов распределения катионов 2А-Й группы в водных средах при различном показателе рН раствора, получена изотерма сорбции Sr24- при рН 8,0. Исследовано влияние концентрации ионов кальция на величину коэффициента распределения Sr24 в разбавленных водных растворах.
Найдены оптимальные условия последовательного концентрирования и последующего разделения стронция и радия из жидких проб большого объема. Разработан новый метод определения 90Sr в водных природных объектах на фоновом уровне.
Практическая значимость
Разработан и апробирован хроматографический метод последовательного выделения плутония и стронция из одной пробы, представляющей технологические и природные образцы, с использованием ДЦГ-18-краун-6.
Применительно к анализу проб различного происхождения разработан и апробирован способ выделения америция и кюрия с использованием
радиоизотопного трассера Pm-143, включающий методы распределительной (материал TRU resin) и катионообменной (Dowex 50x8) хроматографии.
Разработан и внедрен в практику радиоаналитических исследований метод совместного концентрирования и последующего разделения стронция и радия из водных проб на основе использования синтетического комлексо-образующего сорбента типа VS-15.
Основные положения выносимые на защиту:
Способ постадийного хроматографического выделения плутония и стронция из азотнокислых растворов с последующим радиоаналитическим определением с использованием импрегнированного селективного сорбента на основе ДЦГ-18-краун-6.
Двухстадийный способ концентрирования и очистки америция и кюрия, включающий соосаждение с оксалатами щелочно-земельных и редкоземельных элементов и элюентную хроматографию.
Способ выделения америция и кюрия методом катионообменной элюентной хроматографии с использованием радиоизотопного трассера 143Рт в присутствии комплексообразователя - 2-гидрокси 2-метилбутирата аммония (а-ГМБА).
Экспериментальные результаты исследования сорбционных свойств комплексообразующего материала с привитыми макроциклическими группировками (VS-15M). Методика концентрирования стронция из водных растворов с использованием сорбента типа VS-15M для последующего определения 90Sr с помощью радиоизотопного трассера 85Sr методом ЖСС.
Результаты апробации разработанных методов при анализе проб природных объектов.
Апробация работы
Основные результаты работы доложены на IV Международной конференции по итогам ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС (Чернобыль, Украина, 1994г.), 13-й Международной Радиохимической
Конференции (Марианске Лазне, Чехия, 1998г.), Международном Семинаре РАН и DOE (США) «Актиниды в окружающей среде, обращение с радиоактивными отходами, миграционные свойства актинидов и продуктов деления» (Москва, РФ, 2000г.), V и VI Международных научно-практических конференциях «Проблемы управления качеством окружающей среды» (Москва, РФ, 2000г., 2001г.), V Российской конференции по радиохимии «РАДИОХИМИЯ-2006» (Дубна, РФ, 2006г.), Международной конференции по достижениям в области жидкостной сцинтилляционной спектрометрии «LSC-2001» (Карлсруэ, Германия, 2001г.), 9-м Международном Семинаре по радиохимическому анализу окружающей среды (Мэйдстоун, Великобритания, 2002г.), X - XI ежегодных семинарах «Спектро-метрический анализ. Аппаратура и обработка данных на ПЭВМ» (Обнинск, РФ, 2003г., 2004г.), 6-м международном семинаре по химии воды первого и второго контура АЭС (Будапешт, Венгрия, 2005г.).
Публикации
По результатам работы опубликовано 14 научных публикаций в российских и международных изданиях, в том числе 5 по списку ВАК, 2 публикации включены в монографии, представляющих труды международных конференций.
Структура и объем диссертации
