Вплив структури мінерального адсорбента на ефективність фракціонування важких ізотопів водню у водних розчинах
Анотація
Дослідженнями авторів встановлено можливість очищення тритійованої води від тритію з використанням мінеральних адсорбентів. Для визначення залежності фракціонування важких ізотопів водню у тритій-дейтерій-протієвому водному розчині від структури мінерального адсорбента були створені вісім експериментальних водно-мінеральних систем. Як адсорбенти використані: каолініт Глуховецького родовища, (структурний тип 1 : 1), шаруваті силікати структурного типу 2 : 1 – октаедричний монтморилоніт (Черкаське родовище) та тетраедричний сапоніт (Варварівське родовище), палигорськіт Черкаського родовища та сепіоліт із родовища Вікалваро (Іспанія), а також кліноптилоліт Сокирницького родовища. Експерименти виконувались в стаціонарних умовах. Визначення температурних інтервалів для екстрагування із мінеральної маси фракцій вологи, що відповідають певним структурним позиціям у монтморилоніті, сапоніті, палигорськіті та сепіоліті виконано за допомогою термогравіметричного та диференційно-термогравіметричного аналізів. Зміни співвідношення дейтерію (D) і тритію (T) в робочому розчині експериментальних систем відбувалось залежно від структурного типу мінерального адсорбента. За час взаємодії робочого розчину із мінеральними адсорбентами спостерігалось диференційоване вилучення важких ізотопів водню із розчину. Найбільший зсув ізотопного D/T співвідношення у залишковому розчині був зафіксований в системах із монтморилонітом і сапонітом. В мінеральних адсорбентах ізотопи водню розподілялись залежно від їх структурної будови. Найбільший зсув ізотопного дейтерій/тритієвого відношення в процесі поверхневої адсорбції відбувся в системах із цеолітом і монтморилонітом. У процесі обміну гідроксильними групами між розчином H(DT)O і структурами силікатів субстрату найбільший зсув ізотопного дейтерій / тритієвого відношення стався у палигорськіті, кліноптилоліті й каолініті.
Завантаження
Посилання
Pushkarev O.V., Sevruk I.M., Dolin V.V. (2021). Visnyk of V. N. Karazin Kharkiv National University, series "Geology. Geography. Ecology", (55), 73-85 https://doi.org/10.26565/2410-7360-2021-55-07 [in Ukrainian]
Pushkarev OV, Sevruk IM, Zubko OV, Dolin VV (Jr.) (2019). Bulletin of Taras Shevchenko National University of Kyiv. Geology, 1(84): 16-20. https://doi.org/10.17721/1728-2713.84.02 [in Ukrainian]
Pushkarev O.V., Rudenko I.M., Dolin V.V. (Jr.), Zubko O.V., Grechanovskaya O.E. (2017). Mineralogical Journal, 39(2): 64-74. https://doi.org/10.15407/mineraljoumal.39.02.064 [in Ukrainian]
Pushkarev O.V., Rudenko I.M., Rozko A.M., Dolin V.V. (2018). Mineralogical Journal, 40(3): 97-104. https://doi.org/10.15407/mineraljournal.40.03.097 [in Ukrainian]
Pushkarev O.V., Sevruk I.M., Zubko O.V., Dolin V.V., Demikhov Y.M., Skripkin V.V. (2024). Bulletin of Taras Shevchenko National University of Kyiv. Geology. 1(104): 49-54. https://doi.org/10.17721/1728-2713.104.06 [in Ukrainian]
Rudenko I.M., Pushkarev O.V., Dolin V.V., Zubko O.V., Grechanovskaya O.E. (2017). Mineralogical journal. 39, 2: 64-74. [in Ukrainian]
Sobotovich E.V., Bondarenko G.N., Vetstein E.E. (1977). Isotopic and geochemical methods for assessing the de-gree of interrelation between groundwater and surface water. Kyiv, Naukova Dumka, 1977, 154.
Tarasevych Y.I., Ovcharenko F.D. (1975). Adsorption on clay minerals. Kyiv: Naukova Dumka, 352.
Abdou M., Riva M., Alice Ying, C. Day, A. Loarte, L.R. Baylor, P. Humrickhouse, T. F. Fuerst and S. Cho (2020). Physics and technology considerations for the deuterium–tritium fuel cycle and conditions for tritium fuel self sufficiency Nucl. Fusion 61. https://doi.org/10.1088/1741-4326/abbf35
Brindley G.M., (1951). (Editor), X-ray identification and crystal structures of clay minerals, Min., Soc., London.
Brindley G.M., Robinson K. (1946). The structure of kaolinite, Mineral Mag., 27, 242.
Deer, W.А., Howie R.A. and Zussman, J. (1962), Rock-forming minerals. 3, Longmans, London, 317.
Foldvari, M. (2011). Handbook of thermogravimetric system of minerals and its use in geological practice, Buda-pest, 180.
Galan, E. (1996). Clay Miner. 31: 443-453. https://doi.org/10.1180/claymin.1996
Gordon L. (1967). Stewart Fractionation of Tritium and Deuterium in Soil Water Book Editor(s): Glenn E. Stout. Isotope Techniques in the Hydrologic Cycle, 11. https://doi.org/10.1029/GM011p0159
Le Goff, P; Fromm, M; Vichot, L; Badot, PM; Guétat, P. (2014) Isotopic fractionation of tritium in biological sys-tems, Environment International, 65:116-126 https://doi.org/10.1016/j.envint.2013.12.020
Midgley, H.G. (1956). Clay Miner., 16, Publ. by Mineral. Soc., 79-90.
Pauling, L. (1960). The nature of the Chemical bond, Cornel Univ. Press, N.-Y., 644.
Sevruk I., O.V. Pushkarоv, O.V. Zubko (2022). 16th International Conference Monitoring of Geological Processes and Ecological Condition of the Environment. https://doi.org/10.3997/2214-4609.2022580092
Lee S.E., Hatano Y., Tokitani M., Mazusaki S., Oya Y., Otsuka T., Ashikawa N., Torikai Y., Asakura Nobuyuki, Naka-mura H., Isobe K., Kurotaki H., Hamaguchi D., Hayashi T., Widdowson Anna, Jachmich S., Likonen Jari, Rubel M. (2021). Global distribution of tritium in JET with the ITER-like wall. Nuclear Materials and Energy, 26. https://doi.org/10.1016/j.nme.2021.100930
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
