Можливості використання українського кліноптилоліту (сокирницького родовища) в ядерній енергетиці
Анотація
Кліноптилоліт Сокирницького родовища відноситься до цеолітів. Цеоліти мають застосування в ядерній енергетиці в якості сорбентів. Досліджено сорбцію кліноптилолітом іонів цезію, стронцію, кобальту та європію. Визначено, як особливості складу та структури кліноптилоліту впливають на сорбційні процеси. Для визначення сорбційних властивостей використовувався коефіцієнт сорбції, який давав можливість отримати кількісну оцінку взаємодії кліноптилоліту з радіонуклідами. Встановлено, що найвищі значення сорбції кліноптилоліт проявляє до цезію 87.0 % та стронцію 80.5 %. Сорбція європію складає 73.0 %. Сорбція кобальту знижується та складає 60.0 %. Дослідження встановило послідовність іонного обміну для цих іонів у процесі сорбції та виявило залежність від іонного радіусу сорбованих іонів. Встановлено залежність сорбції від присутності та кількості конкуруючих іонів. Присутність іону натрію (конкуруючого іону) в розчині веде до зниження сорбції на 25% в залежності від радіонукліду. Збільшення концентрації іонів натрію призвело до додаткового зниження сорбції на 26-40%. Встановлено, що збільшення концентрації стронцію в 3 рази веде до зменшення сорбції на 20 %. Дослідження сорбції проводилися в статичних та динамічних умовах. Визначення вмісту радіонуклідів проводилось за допомогою метода ХРВ (характеристичне рентгенівське випромінювання). Метод засновано на аналізі характеристичного рентгенівського випромінювання радіонуклідів, після збудження пучком протонів. Данну частину роботи виконували на аналітичному ядерно-фізичному комплексі «Сокіл». Опромінювання зразків пучком протонів проводили у каналі ХРВ. Мішені встановлювали у касету, яка була розташована у камері опромінення. До проведення вимірювань у камері створювали вакуум з тиском 10-4 Па. Для збудження характеристичного рентгенівського випромінювання атомів цезію, стронцію та кобальту використовували пучок протонів зі струмом 200 нА та енергією 1600 кеВ. Реєстрація характеристичного рентгенівського випромінювання K-серії атомів стронцію проводилася двома детекторами: XR-100CR Si-PIN X-Ray і Ge(HP). З огляду на встановлену послідовність радіонуклідної селективності кліноптилоліт Сокирницького родовища може бути використаний в атомній енергетиці України.
Завантаження
Посилання
D. Breck, Zeolite molecular sieves, (Wiley, New York, 1974).
N. Sobuś, I. Czekaj, V. Diichuk, and I.M. Kobasa, “Characteristics of the structure of natural zeolites and their potential application in catalysis and adsorption processes,” Technical Transactions, 117(1), 43 (2020). https://doi.org/10.37705/TechTrans/e2020043
I. Marantos, G.E. Christidis, and M. Ulmanu, “Zeolite Formation and Deposits,” in: Natural Zeolites Handbook, 1, (2021). pp. 28 51. https://doi.org/10.2174/978160805261511201010028
E. Chmielewská, “Natural Zeolites as Sustainable and Environmental Inorganic Resources over the History to Present,” General Chemistry, 5, 190001 (2019). https://doi.org/10.21127/yaoyigc20190001
P. Miądlicki, A. Wroblewska, K. Kiełbasa, Z.C. Koren, and B. Michalkiewicz, “Sulfuric acid modified clinoptilolite as a solid green catalyst for solvent-free α-pinene isomerization process,” Microporous and Mesoporous Materials, 324, 111266 (2021). https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2021.111266
A. Mastinu, A. Kumar, G. Maccarinelli, S.A. Bonini, M. Premoli, F. Aria, A. Gianoncelli, and M. Memo, “Zeolite Clinoptilolite: Therapeutic Virtues of an Ancient Mineral,” Molecules, 24(8), 1517 (2019). https://doi.org/10.3390/molecules24081517
L. Akhalbedashvili, G. Todradze, N. Kekelidze, Y. Keheyan, G. Yeritsyan, and R. Gevorkyan, Ion exchange properties of irradiated and chemically modified clinoptilolite regarding to Cs+ and Sr2+, Chemistry, Physics and Technology of Surface, 3(1), 281 (2010). https://cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/38/35
O.I. Іvanenko, Yu.V. Nosachova, and Т.V. Krysenko, Bulletin of National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute” Series “Chemical engineering, ecology and resource saving”, 4(19), 66 (2020). https://doi.org/10.20535/2617-9741.4.2020.219786
Yu. Bondar, and S. Kuzenko, Geochemistry of Technogenesis, 5(33), 86 (2021). https://doi.org/10.15407/10.15407/geotech2021.33.086
S.G. Baxter, and D.C. Berghauser, The selection and performance of the natural zeolite clinoptilolite in British Nuclear Fuels' site ion exchange effluent plant, SIXEP, United States: University of Arizona, Waste management. IAEA, 86(2), 347 (1986).
A.Yu. Lonin, V.V. Levenets, I.M. Neklyudov, A. O. Shchur, “The usage of zeolites for dynamic sorption of cesium from waste waters of nuclear power plants,” JRNC, 303, 831 (2015). https://doi.org/10.1007/s10967-014-3597-9
S.G. Karpus, V.V. Kuzmenko, V.V. Levenets, O.Yu. Lonin, A.P. Omelnik, A.O. Shchur, and V.I. Sukhostavets, “Modernization of the analytical nuclear-physical complex SOKIL,” PAST, 2(144), 134 (2023). https://vant.kipt.kharkov.ua/ARTICLE/VANT_2023_2/article_2023_2_134.pdf
V.V. Levenets, A.Yu. Lonin, O.P. Omelnik, and A.O. Shchur, “Comparison the sorption properties of clinoptilolite and synthetic zeolite during sorption strontium from the water solutions in static conditions: Sorption and quantitative determination of strontium by the method PIXE,” JECE, 4(4), 3961 (2016). https://doi.org/10.1016/j.jece.2016.09.011
A.Yu. Lonin, V.V. Levenets, O.P. Omelnik, and A.O. Shchur, “Comparison of the sorption properties of natural and synthetic zeolites for the purification of aqueous solutions from cobalt: sorption of the cobalt from aqueous solutions in dynamic conditions and the quantitative determination of cobalt by the PIXE method,” JRNC, 315, 163 (2018). https://doi.org/10.1007/s10967-017-5676-1
V.V. Levenets, A.Yu. Lonin, O.P. Omelnik, A.O. Shchur, “Studies of the features of the sorption of an europium by natural and synthetic zeolites for using it in the nuclear energy,” PAST, 1(125), 121 (2020). https://vant.kipt.kharkov.ua/ARTICLE/VANT_2020_1/article_2020_1_121.pdf
Авторське право (c) 2025 Олексій Ю. Лонін, Володимир В. Левенець, Олександр П. Омельник, Андрій О. Щур
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
