Skip to main content

Отображение сетевого контента Отображение сетевого контента

Центр «СОЛЯРИС»

Отображение сетевого контента Отображение сетевого контента

Usuwanie uranu i toru z roztworów wodnych

Usuwanie uranu i toru z roztworów wodnych

Linię badawczą ASTRA odwiedzała grupa naukowców z Lublina: dr hab. Agnieszka Gładysz-Płaska i prof. dr hab. Marek Majdan z Uniwersytetu Marii Curie-Skłodowskiej oraz dr Ewelina Grabias-Blicharz i student Bartosz Płaska z Uniwersytetu Medycznego w celu przeprowadzenia bardzo ciekawych badań związanych z usuwaniem uranu i toru z roztworów wodnych na funkcjonalizowanych materiałach krzemionkowych. Eksperymenty dotyczyły próbek krzemionki i zeolitu X obsadzonych jonami fosforu a także nieradioaktywnymi formami uranu bądź toru (CH3V4O10COO)2UO2·2H2O oraz Th(NO3)4·6H2O zakupione w Polsce w ChMES SA. Pomiary prowadzone były przy współpracy i ogromnym zaangażowaniu dr Alexeya Maximenko, który wspierał ich swoją fachową wiedzą i radą.

 

Badania miały na celu określenie stopnia utlenienia dla uranu, fosforu i toru w stosowanych układach oraz ich strukturę geometryczną. Otrzymane wyniki są niezwykle ważne dla zrozumienia wpływu fosforu na wiązanie uranu i toru, co jest niezbędne do kontrolowania mobilności tych pierwiastków w środowisku, z uwagi na ich toksyczność. Zagadnienie to nabiera obecnie co raz większego znaczenia praktycznego, ponieważ zarówno uran jak i tor mogą być stosowane jako paliwo w elektrowniach jądrowych. W obecnej sytuacji odchodzenia od produkcji energii elektrycznej pochodzącej ze spalania węgla, realna staje się perspektywa budowy elektrowni jądrowej w Polsce, a także generacja odpadów zawierających uran i tor.
Usuwanie U(VI) z odpadów promieniotwórczych i wód gruntowych w pobliżu kopalń uranu stanowi poważny problem ze względu na związaną z tym radioaktywność i toksyczność. Ponieważ pierwiastek jest trujący dla ludzi i środowiska, długotrwałe narażenie lub spożycie związków U(VI) może spowodować nieodwracalne uszkodzenie kości oraz funkcji nerek lub wątroby. Tor, podobnie jak uran, może być stosowany jako paliwo w reaktorach jądrowych. Ponadto jest także potencjalnym kandydatem na paliwo jądrowe przyszłości, lepszym od powszechnie stosowanego uranu. Badania nad sorpcją i odzyskiem jonów U(VI) i Th(IV) są kluczowe nie tylko ze względu na ich znaczenie w przemyśle nuklearnym, ale także dla ochrony zdrowia ludzi i środowiska. Dodatkowym ważnym aspektem jest wykorzystanie wody morskiej jako rezerwuaru uranu, gdyż zawiera ona około 4,5 miliarda ton tego pierwiastka. Ekstrakcja bardzo rozcieńczonego uranu (3,3 ppb) jest zadaniem trudnym i nadal poszukuje się materiałów adsorpcyjnych o wysokiej selektywności i zdolności absorpcyjnej. Obecnie najpopularniejszą metodą usuwania aktynowców ze środowiska wodnego jest adsorpcja, głównie ze względu na niski koszt oczyszczania. Jako sorbenty aktynowców najczęściej stosuje się tlenki metali, węgiel aktywny, nanorurki i glinokrzemiany. Krzemionka i glinokrzemiany (zeolity) są jedną z podstawowych grup adsorbentów. Są to materiały nieorganiczne, krystaliczne i porowate o dobrze określonej strukturze. Wiadomo, że jony fosforanowe poprawiają sorpcję i ekstrakcję U(VI) oraz Th(IV), dlatego naukowcy w swoich badaniach skupili się na wpływie modyfikacji krzemionki i glinokrzemianów ligandami zawierającymi jony fosforu na różnych stopniach utlenienia: P(-1); P(+3); P(+5). Mechanizmy wiązania i unieruchomienia U i Th mają fundamentalne znaczenie dla zrozumienia zarówno zdolności stabilizującej, jak i potencjału migracji lub opracowania strategii naprawczych. Biorąc pod uwagę współczesne globalne problemy związane z zapotrzebowaniem na energię, badania nad sorpcją i odzyskiem U i Th są niezwykle istotne i ważne. Pomiary XANES są doskonałym narzędziem do analizy, ponieważ umożliwiają głębszy wgląd w próbkę. Zatem zrozumienie modyfikacji materiałów kompozytowych poprzez proces sorpcji P i U(VI) lub Th(IV) wymaga spektroskopii XANES do badania lokalnej struktury kompleksów w fazie stałej. Na podstawie dotychczasowych badań i pomiarów naukowcy nie byli w stanie uzyskać dokładnych informacji pozwalających zrozumieć zdolność uranu do  adsorpcji oraz jego potencjału migracji i opracowania strategii odzyskiwania. 
Pomiary wykonane na linii badawczej ASTRA, pozwoliły na zarejestrowanie widm XANES uranu oraz toru zmierzonych na krawędzi absorpcji M4 i M5, natomiast widma fosforu na krawędzi K. Naukowcy oczekują, że widma XANES dostarczą informacji o stanie chemicznym i lokalnym środowisku atomów U, Th i P w krzemionce i wykorzystanym zeolicie X. Ponadto uzyskany wynik potwierdzi obecność kompleksów aktynowo-fosforowych oraz strukturę tych kompleksów w badanych adsorbentach. Dodatkowo ważnym aspektem przeprowadzonych pomiarów jest fakt, że dotychczas brak jest dostępnych danych XANES dla toru. Tym samym badania grupy naukowców z Lublina są w pewnym sensie pionierskie.

Użytkownicy szczególne podziękowania kierują do dr Alexeya Maximenko (opiekuna linii badawczej ASTRA) dzięki któremu pomiary mogły zostać przeprowadzone.

Na zdjęciu od lewej: Bartosz Płaska, dr Alexey Maximenko, dr Ewelina Grabias-Blicharz, Lulu Alluhaibi, dr hab. Agnieszka Gładysz-Płaska

Recommended
Infrared Nanoscopy Workshop w Centrum SOLARIS

Infrared Nanoscopy Workshop w Centrum SOLARIS

Centrum SOLARIS gospodarzem LEAPS-INNOV annual meeting oraz LEAPS General Assembly

Centrum SOLARIS gospodarzem LEAPS-INNOV annual meeting oraz LEAPS General Assembly

Ruszył europejski projekt RIANA - Centrum nanonauki i nanotechnologii

Ruszył europejski projekt RIANA - Centrum nanonauki i nanotechnologii

Podsumowanie trzynastego naboru wniosków

Podsumowanie trzynastego naboru wniosków