РАДИОХИМИЯ, 2021, том 63, № 6, с. 517-524

УДК 621.039+621.039.72

СОВМЕСТНОЕ УДАЛЕНИЕ N₂O И CH₃I ИЗ

ВОЗДУШНОГО ПОТОКА ПРИ ЕГО ПРОПУСКАНИИ

ЧЕРЕЗ Ag-СОДЕРЖАЩИЕ НЕОРГАНИЧЕСКИЕ

КОМПОЗИТЫ

Институт физической химии и электрохимии им. А. Н. Фрумкина РАН,

119071, Москва, Ленинский пр., д. 31, корп. 4

*e-mail: kulyukhin@ipc.rssi.ru

Поступила в редакцию 28.08.2020, после доработки 21.12.2020, принята к публикации 28.12.2020

Исследованы процессы совместного удаления N₂O и CH₃I из воздушного потока при его прохождении

через Ag-содержащие неорганические композиты с температурой от ~520 до ~630 К. Показано, что

присутствие CH₃I в газовой фазе влияет на степень удаления N₂O из воздушного потока при его про-

пускании через Ag-содержащие композиты. С другой стороны, присутствие N₂O в газовой фазе увели-

чивает эффективность поглощения CH₃I на данных композитах более чем на 20-30% по сравнению с

расчетной величиной. Установлено, что чем больше содержание AgNO₃ в составе композита, тем ниже

степень удаления N₂O.

Ключевые слова: иодистый метил, гемиоксид азота, композиты, серебро, степень удаления

DOI: 10.31857/S0033831121060034

В настоящее время для обычных оксидных то-

При использовании нитридного плотного топли-

плив реакторов на тепловых нейтронах существу-

ва должны быть разработаны специальные методы

ет целый ряд возможных стратегий организации

его предварительной обработки, переводящие его

ядерного топливного цикла (ЯТЦ). Многие из них

в формы, сочетающиеся с обычной схемой перера-

включают переработку на основе Пурекс-процесса

ботки облученного топлива.

или другой технологии. Стратегия ЯТЦ для реак-

Для смешанного уран-плутониевого нитридного

торов на быстрых нейтронах имеет смысл лишь в

топлива могут быть рассмотрены две схемы перера-

том случае, если предполагается рецикл топлива.

ботки в зависимости от того, будет или нет исполь-

Использование нитридных топлив в ядерных ре-

зоваться топливо, обогащенное по ¹⁵N, и будет ли

он улавливаться [2].

акторах имеет ряд преимуществ по сравнению с

обычно используемыми оксидными топливами.

При использовании нитридного топлива, обога-

Однако при промышленном использовании нитрид-

щенного по ¹⁵N, необходимо его предварительное

ного топлива нельзя пренебречь наработкой более

окисление. Выделяющийся в процессе волоксида-

14 кг ¹⁴С в центральной зоне реактора при выгора-

ции ¹⁵N должен быть отделен от отходящих газов и

нии 20% тяжелых атомов (т.а.). В качестве альтерна-

рециклирован в топливо. Чтобы этот процесс был

тивы использованию азота естественного изотопного со-

достаточно эффективным, отходящие газы, сопро-

става можно использовать топливо, обогащенное по ¹⁵N,

вождающие процесс волоксидации, должны быть

что позволяет снять проблемы с ¹⁴С [1]. Однако высокие

отделены от газов аппарата-растворителя, в кото-

цены на ¹⁵N потребуют высокоэффективного рецикла

рых преобладают ¹⁴NO_x. Если это условие не будет

этого изотопа при переработке отработавшего ядерного

выполнено, то изотопный обмен между ¹⁵N₂ и ¹⁴NO_x

топлива (ОЯТ).

приведет к трудностям при рециклировании ¹⁵N [2].

517

518

КУЛЮХИН, ГОРБАЧЕВА

Для нитридного топлива с необогащенным по

В связи с этим цель работы состояла в изучении

¹⁵N азотом в качестве начальной ступени переработ-

возможности совместного удаления N₂O и CH₃I из

ки предлагается его непосредственное растворение

воздушного потока при его пропускании через Ag-

в азотной кислоте без предварительной волоксида-

содержащие композиты.

ции [2]. В процессе растворения летучие продукты

деления, включая соединения радиоактивного иода,

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

попадут в газовую атмосферу. Кроме того, при рас-

творении нитридов образуются различные оксиды

Для получения композитов в качестве матриц

азота (N₂O, NO и NO₂) [3, 4]. В результате перед

использовали гранулированный γ-Al₂O₃ с размера-

сбросом в окружающую среду потребуется очистка

ми гранул 3.0-8.0 мм (ТУ 2163-004-81279372-11)

газовой фазы как от летучих радиоактивных соеди-

и гранулированный силикагель марки КСКГ

нений, так и от оксидов азота. Наиболее трудноло-

(ГОСТ 3956-76) с размером гранул 13 мм.

кализуемыми газообразными соединениями явля-

Безводный AgNO₃, а также кислоты, щелочи,

ются N₂O среди оксидов азота и CH₃I среди лету-

аммиак и гидразин-гидрат, используемые в работе,

чих соединений радиоактивного иода [5]. В связи с

были марки х.ч.

этим проблема локализации N₂O и CH₃I актуальна

Неорганические сорбенты на основе γ-Al₂O₃ и

и важна.

SiO₂, содержащие различные соединения серебра,

Использование различных жидких ловушек по-

синтезировали по методикам, представленным в ра-

зволяет практически количественно очистить газо-

боте [20]. Все Ag-содержащие композиты содержа-

вый поток от NO и NO₂ [6, 7]. В то же время N₂O

ли 7 мас% Ag. В композитах, содержащих Ag и Ni,

(«парниковый газ»), который является несолеобра-

содержание Ag составляло 2 мас%.

зующим оксидом и практически не взаимодейству-

Сорбенты Matrix-7AgАз содержат Ag в виде

ет ни со щелочами, ни с кислотами, представляет

AgNO₃, сорбент SiO₂-7Ag-Aмк - в виде Ag₂O, сор-

главную проблему при локализации оксидов азота

бенты Matrix-7AgГГ и Matrix-3.5AgГГ-3.5AgАз - в

[8]. При очистке газовых потоков от N₂O в радиохи-

виде смеси AgNO₃ и Ag⁰. В аббревиатуре Аз обо-

мических производствах преимуществом обладают

значает присутствие Ag в сорбенте в форме ни-

методы, основанные либо на высокотемпературном

трата, Амк - сорбент, полученный из аммиачных

каталитическом разложении N₂O, либо на его сор-

растворов Ag, и ГГ - сорбент, полученный в ре-

бции с использованием различных сорбционных

зультате обработки прекурсора гидразин-гидратом.

материалов [9-12]. В работе [13] описан композит

Сорбенты Matrix-2Ag8Ni-NH₃ содержат Ni в виде

Al₂O₃-2RuO₂-400, который позволяет осуществить

NiO и Ag в виде AgNO₃ и Ag⁰. Во всех случаях в

практически полное разложение N₂O в воздушном

качестве Matrix подразумеваются γ-Al₂O₃ и SiO₂.

потоке при температуре 738-753 К и времени кон-

Содержание различных химических форм Ag в син-

такта 7-15 с.

тезированных сорбентах приведено в табл. 1 [20].

Для локализации CH₃I на АЭС и радиохимиче-

Процессы совместного удаления CH₃I и N₂O из

ских производствах применяют неорганические

воздушного потока с использованием синтезиро-

сорбенты, содержащие в своем составе соединения

ванных композитов исследовали на лабораторной

серебра в количестве 8-12 мас% [14-19].

установке, схема которой приведена на рис. 1.

Несмотря на широкий диапазон исследований

Установка состоит из: ротаметра 1, гидрозатвора

по сорбции CH₃I из газовой среды, в настоящее

с глицерином 2, реакционной камеры с N₂O 3, реак-

время в литературе отсутствуют данные о влиянии

ционной камеры с CH₃I 4, реактора с исследуемым

N₂O на сорбцию CH₃I, содержащегося в воздушном

композитом, помещенным в шахтную печь 5, бар-

потоке. Также отсутствует информация о катали-

ботера с раствором 1.2 моль/л NaOH 6, колонки с

тическом разложении N₂O в присутствии летучих

SiO₂ 7, накопительной емкости для сбора газообраз-

соединений радиоактивного иода, среди которых

ных продуктов реакций с участием N₂O и CH₃I 8.

наибольшую трудность для локализации представ-

Эксперимент проводили следующим образом.

ляют органические соединения, в том числе CH₃I.

В предварительно вакуумированную реакционную

РАДИОХИМИЯ том 63 № 6 2021

СОВМЕСТНОЕ УДАЛЕНИЕ N2O И CH3I ИЗ ВОЗДУШНОГО ПОТОКА

519

Рис. 1. Схема лабораторной установки для изучения локализации N₂O и CH₃I в воздушном потоке. 1 - ротаметр; 2 - гидро-

затвор с глицерином; 3 - реакционная камера с N₂O; 4 - реакционная камера с CH₃I; 5 - реактор с исследуемым композитом,

помещенным в шахтную печь; 6 - барботер с раствором 1.2 моль/л NaOH; 7 - колонка с SiO₂; 8 - накопительная емкость для

сбора газообразных продуктов реакций с участием N₂O и CH₃I.

камеру 3 объемом 125 см³ вводили определенное

В результате происходило смешивание N₂O и газо-

количество N₂O. Камеру с закрытыми кранами А

образного CH₃I.

и Б устанавливали в систему, при этом ввод с кра-

После нагрева композита до нужной температу-

ном А подсоединяли к гидрозатвору с глицерином

ры на установке открывали краны А, В, Г, Д и на-

2, а ввод с краном Б - к реакционной камере для

чинали отбор N₂O и CH₃I из реакционных камер в

CH₃I 4. Реакционная камера 4 имела обогреватель-

накопительную емкость 8. Процесс прекращался,

ную оболочку, подсоединенную к термостату. В

когда давление в системе и накопительной емкости

реакционную камеру 4 объемом 125 см³ вводили

становилось равным атмосферному. После этого

определенное количество жидкого CH₃I, и закры-

закрывали краны А и Д, отсоединяли накопитель-

вали кран В на ее вводе. Камеру 4 устанавливали в

ную емкость. Проводили отбор газовой фазы из на-

копительной емкости в кюветы для измерения ИК

систему между реакционной камерой 3 и реактором

спектров. Газовые кюветы для ИК спектроскопии с

5. В реактор 5 помещали 10 г исследуемого компо-

окнами из KBr имели объем 125 см³ и толщину по-

зитного материала и устанавливали реактор в шахт-

глощающего слоя 100 мм. Помимо отбора проб из

ную печь. Реактор с исследуемым композитным ма-

накопительной емкости, также после полного осты-

териалом 5 подсоединяли к барботеру с раствором

вания камеры 4 и реактора 5 до комнатной темпера-

1.2 моль/л NaOH 6, который далее был подсоединен

туры, проводили отбор проб газовой фазы в кюветы

к колонке с SiO₂ с комнатной температурой (293-

для ИК спектроскопии из газового пространства

298 К) 7. Силикагель предварительно прокаливали

системы (реакционная камера с N₂O 3, реакционная

на воздухе при 453 К в течение 5 ч. Далее колонку с

камера с CH₃I 4, реактор с исследуемым компози-

SiO₂ подсоединяли к накопительной емкости 8 объ-

том 5, газовые пространства барботера с раствором

емом 1400 см³ для сбора газообразных продуктов

1.2 моль/л NaOH 6 и колонки с SiO₂ 7, соединитель-

с участием N₂O и CH₃I. Накопительную емкость

ные шланги). Перед измерением ИК спектров проб

предварительно вакуумировали с помощью форва-

газовой фазы из накопительной емкости и системы

куумного насоса.

проводили измерение фоновых ИК спектров ис-

После монтажа всей лабораторной установки

пользуемых кювет.

включали нагрев шахтной печи и устанавливали

ИК спектры измеряли на спектрометре Specord

требуемую температуру композита. Одновременно

M 80. Перед измерением ИК спектров давление в

включали термостат, соединенный с обогреватель-

газовых кюветах доводили до атмосферного с по-

ной оболочкой реакционной камеры 4, и после до-

мощью газообразного азота. Количественную оцен-

стижения в термостате температуры 343 К откры-

ку содержания N₂O и CH₃I проводили по градуи-

вали кран Б между реакционными камерами 3 и 4.

ровочным кривым для полос ν = 2240 и 2980 см^-1

РАДИОХИМИЯ том 63 № 6 2021

520

КУЛЮХИН, ГОРБАЧЕВА

Таблица 1. Данные о содержании химических форм Ag в синтезированных композитах [20]

Содержание Ag в химической форме, мас%

Сорбент

AgNO

Ag₂O

Ag⁰

Al₂O₃-7AgАз

7.0 ± 0.4

Al₂O₃-7AgГГ

2.1 ± 0.2

4.9 ± 0.5

Al₂O₃-3.5AgГГ-3.5AgАз

4.0 ± 0.3

3.0 ± 0.3

Al₂O₃-2Ag8Ni-NH₃

1.0 ± 0.1

SiO₂-7AgАз

7.0 ± 0.3

SiO₂-7Ag-Aмк

3.0 ± 0.2

4.0 ± 0.4

SiO₂-7AgГГ

1.7 ± 0.1

5.3 ± 0.4

SiO₂-3.5AgГГ-3.5AgАз

4.2 ± 0.2

2.8 ± 0.3

SiO₂-2Ag8Ni-NH₃

1.0 ± 0.1

для N₂O и CH₃I соответственно [21, 22]. Точность

Ag с образованием AgI. Действительно, в ряде

измерения ±10%. Использовать полосы ν = 1300 и

экспериментов при локализации CH₃I в отсут-

1264 см^-1 для количественной оценки соответствен-

ствии N₂O на SiO₂-7AgГГ, SiO₂-3.5AgГГ-3.5AgАз,

но N₂O и CH₃I не представлялось возможным из-за

SiO₂-2Ag8Ni-NH₃, Al₂O₃-7AgГГ, Al₂O₃-3.5AgГГ-

перекрывания полос поглощения N₂O и CH₃I в дан-

3.5AgАз и Al₂O₃-2Ag8Ni-NH₃ в газовой фазе при-

ной области ИК спектра (рис. 2).

сутствовали пары I₂ [20], что подтверждалось фио-

летовым окрашиванием газовой фазы в накопитель-

Скорость воздушного потока (V) в системе со-

ставляла 0.2-0.3 л/мин, время контакта газовой фазы

ной емкости.

с композитным материалом внутри реактора (t) на-

Следует отметить, что в качестве катализато-

ходилось в диапазоне от ~2.5 до ~8.6 с. Температура

ра могут выступать также и другие компоненты

материала внутри реактора изменялась от ~523 до

исследованных композитов. Действительно, пары

~630 К. Точность измерения температуры ±3°С.

I₂ также наблюдались при взаимодействии CH₃I с

γ-Al₂O₃, не содержащим соединения Ag и нагретым

Исходное количество N₂O находилось в ин-

до 423 К, в то время как аналогичного эффекта с

тервале от ~1.25 до ~2.95 ммоль. Исходное коли-

чество CH₃I во всех экспериментах составляло

SiO₂ не наблюдалось [20].

~11.1 ммоль.

Использование неорганических композитов, со-

держащих 5-12 мас% Ag, позволяет практически

полностью (>99.999%) удалить CH₃I из воздушно-

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

го потока при условии, что суммарное содержание

AgNO₃ и Ag₂O в композитах, участвующих в реак-

Локализация CH₃I на Ag-содержащих сорбентах

циях (1)-(3), превышает количество CH₃I, подавае-

может протекать в соответствии со следующими

мое на композит [14-18]. Для более четкого выяв-

реакциями:

ления влияния N₂O на поглощение CH₃I, а также

CH₃I + AgNO₃ → AgI + CH₃NO₃,

(1)

влияния CH₃I на каталитическое разложение N₂O в

2CH₃I + Ag₂O → 2AgI + CH₃OСH₃,

(2)

экспериментах по изучению совместного удаления

2CH₃I + Ag₂O + H₂O → 2AgI + 2CH₃OH.

(3)

CH₃I и N₂O в процессе пропускания воздушного

Прямого взаимодействия CH₃I c Ag⁰ в составе

потока через слой различных неорганических ком-

композитов не происходит. Однако нанометровые

позитов использовали количества композитов, рас-

частицы Ag⁰ могут выступать катализаторами раз-

считанные на 55-60%-ное поглощение CH₃I.

ложения CH₃I с возможной генерацией промежу-

Для расчета концентрации CH₃I в газовой фазе

точных радикальных частиц (СН_3·, I^·).

после ее прохождения через Ag-содержащие сор-

Радикалы I^· могут вступать в реакции либо меж-

бенты использовали полосу валентных колебаний

ду собой с образованием I₂, либо с соединениями

метильной группы (2980 см^-1), которая также может

РАДИОХИМИЯ том 63 № 6 2021

СОВМЕСТНОЕ УДАЛЕНИЕ N2O И CH3I ИЗ ВОЗДУШНОГО ПОТОКА

521

Рис. 2. ИК спектры смеси газообразных N₂O и CH₃I.

относиться к продуктам реакций (1)-(3), а именно

тов оказалась в диапазоне 81-87%. Поскольку га-

CH₃NO₃, CH₃OСH₃ и CH₃OH.

зообразный CH₃I практически не поглощается в

растворе NaOH и не сорбируется на SiO₂, можно

Известно, что растворимость CH₃NO₃ и

заключить, что увеличение степени удаления CH₃I

CH₃OСH₃ в 100 г воды составляет 3.6 г при 293 К

более чем на 20-30% по сравнению с расчетной ве-

[23] и 3700 мл при 291 К [24] соответственно.

личиной связано с влиянием N₂O, присутствующим

CH₃OH также очень хорошо растворяется в воде.

в газовом потоке.

Поэтому, учитывая высокую растворимость дан-

ных соединений в воде, можно предположить, что

Из работы [26] известно, что N₂O может всту-

данные соединения будут полностью поглощаются

пать в реакцию с радикалом CH3·

в растворе 1.2 моль/л NaOH.

N₂O + CH3· → CH₃O^· + N₂.

(5)

Кроме того, в процессе барботирования раство-

ра 1.2 моль/л NaOH газовым потоком, содержащим

Образующийся радикал CH₃O^· может далее

CH₃NO₃, возможно протекание гидролиза с образо-

вступать в реакцию с CH₃I с образованием димети-

ванием хорошо растворимых соединений:

лового эфира CH₃OCH₃ и радикальной частицы I^·

CH₃NO₃ + H₂O → HNO₃ + CH₃OH.

(4)

CH₃O^· + CH₃I → CH₃OCH₃ + I^·.

(6)

С учетом полученных результатов можно сде-

В результате реакций (5) и (6) в системе образу-

лать вывод о том, что полоса валентных колебаний

ется либо AgI, либо I₂. Образующийся молекуляр-

метильной группы (2980 см^-1) в ИК спектре газовой

ный иод поглощается при барботировании газового

фазы из накопительной емкости относится только к

потока через раствор 1.2 моль/л NaOH, поэтому во

CH₃I, и это позволяет использовать данную полосу

всех экспериментах по совместному удалению CH₃I

в расчетах концентрации CH₃I в газовой фазе.

и N₂O из воздушного потока образования паров I₂

В табл. 2 приведены данные по совместному

не наблюдалось.

удалению CH₃I и N₂O в процессе пропускания воз-

Одновременное протекание процессов (1)-(3),

душного потока через слой различных композитов

(5) и (6) приводит к заметному увеличению сте-

на основе γ-Al₂O₃ и SiO₂, содержащих различные

пени удаления CH₃I в системе, состоящей из Ag-

соединения серебра и нагретых до температуры

содержащих композитов и барботера с раствором

~523 и ~630 К.

NaOH.

В отличие от теоретических ожиданий степень

Следует отметить, что увеличение температуры

удаления CH₃I для всех Ag-содержащих компози-

Ag-содержащего композита практически не сказы-

РАДИОХИМИЯ том 63 № 6 2021

522

КУЛЮХИН, ГОРБАЧЕВА

Таблица 2. Данные по удалению N₂O и CH₃I из воздушного потока при его пропускании через Ag-содержащие ком-

позиты (V_газа = 0.2-0.3 л/мин, содержание влаги в воздухе 3-4 об%, S_{реактора} = 2.85 см²)^a

Номер

m(CH₃I), ммоль

m(N₂O), ммоль

α, %

Композит

Т_комп, К

h, см

t, с

опыта

исходное

конечное

исходное

конечное

CH₃I

N₂O

Al₂O₃-7AgАз

527

6.5

8.6

~11.0

~1.4

~2.6

~2.4

85-90

5-10

Al₂O₃-3.5AgГГ-3.5AgАз

523

6.5

5.7

~11.0

~2.1

~2.7

~2.6

80-85

4-5

Al₂O₃-7AgГГ

527

6.3

6.9

~11.0

~1.5

~2.9

~2.4

85-90

15-20

Al₂O₃-2Ag8Ni-NH₃

525

6.0

6.2

~11.0

~1.9

~2.6

~2.3

80-85

10-15

Al₂O₃-2Ag8Ni-NH₃

630

6.0

6.3

~11.0

~1.9

~3.0

~2.7

80-85

15-20

SiO₂-7AgАз

525

6.4

5.5

~11.0

~1.8

~2.5

~2.0

80-85

20-25

SiO₂-3.5AgГГ-3.5AgАз

525

5.5

5.7

~11.0

~1.5

~2.7

~1.9

85-90

30-35

SiO₂-7AgГГ

523

6.0

5.9

~11.0

~1.7

~2.6

~1.9

85-90

25-30

SiO₂-7AgАмк

521

5.7

~11.0

~2.0

~2.5

~1.6

80-85

35-40

SiO₂-2Ag8Ni-NH₃

527

5.3

5.0

~11.0

~1.6

~2.4

~2.1

85-90

10-15

^a h - высота слоя композита в реакторе, t - время контакта газовой фазы с композитом в реакторе, a - степень удаления CH₃I и

N₂O.

вается на степени удаления CH₃I. Так, для компози-

не обнаружено заметного снижения количества

та Al₂O₃-2Ag8Ni-NH₃ увеличение его температуры

N₂O в воздушном потоке.

с ~523 до ~630 К практически не сказывается на

Действительно, анализ данных табл. 1 и 2 позво-

степени удаления CH₃I (увеличение степени удале-

ляет сделать вывод о том, что чем больше содержа-

ния ~4.5%) (опыты 4 и 5 в табл. 2). Независимость

ние AgNO₃ в составе композита, тем ниже степень

степени удаления CH₃I как от типа композита, так

удаления N₂O. Однако степень удаления N₂O в при-

и от температуры подтверждает вывод о ключевой

сутствии CH₃I выше, чем в его отсутствие (табл. 3).

роли реакций (5) и (6) в процессе локализации CH₃I.

При оценке степени удаления N₂O необходимо

Протекание реакций (5) и (6) должно приводить

принять во внимание тот факт, что в процессе бар-

не только к заметному удалению CH₃I, но и к замет-

ботирования ~11.0% N₂O поглощается в растворе

ному разложению N₂O. Однако степень удаления

1.2 моль/л NaОН из воздушного потока с темпера-

N₂O относительно невысока и не превышает ~19 и

турой ~298 К [27]. В этих же условиях не проис-

~36% для композитов на основе γ-Al₂O₃ и SiO₂ со-

ходит поглощения газообразного CH₃I в растворе

ответственно (табл. 2). Можно предположить, что

1.2 моль/л NaОН, а также поглощения N₂O и CH₃I

в системе одновременно протекают процессы, свя-

на колонке с SiO₂. Однако в настоящее время от-

занные как с разложением N₂O, так и с его образо-

сутствуют данные о поглощении N₂O в растворе

ванием.

1.2 моль/л NaОН из воздушного потока с темпера-

турой ~520 К и более.

Согласно работе [4], образование N₂O при тер-

Анализ данных табл. 3 показывает, что практи-

мическом разложении нитратов d-элементов может

чески все Ag-содержащие композиты имеют низ-

быть представлено следующими реакциями:

кую каталитическую активность в процессах раз-

M(NO₃)_n∙mH₂O → M_xO_y + (HNO₃, NO, NO₂, O₂, H₂O), (7)

ложения N₂O. Кроме того, можно также заключить,

2NO → N₂O₂,

(8)

что практически не происходит поглощения N₂O в

N₂O₂ + NO = N₂O + NO₂.

(9)

растворе 1.2 моль/л NaОН из воздушного потока с

Аналогичные реакции могут протекать при раз-

температурой ~520 К и более, т.е. практически от-

ложении AgNO₃ в составе композита. Именно из-за

сутствует взаимодействие горячего потока возду-

протекания реакций образования N₂O при термиче-

ха, содержащего N₂O, с водным раствором NaOH.

ском разложении AgNO₃ в составе композита нами

В результате степень удаления N₂O из воздушного

РАДИОХИМИЯ том 63 № 6 2021

СОВМЕСТНОЕ УДАЛЕНИЕ N2O И CH3I ИЗ ВОЗДУШНОГО ПОТОКА

523

Таблица 3. Данные по удалению N₂O из воздушного потока при его пропускании через Ag-содержащие композиты

(V_газа = 0.2-0.3 л/мин, содержание влаги в воздухе = 3-4 об%, S_{реактора} = 3.44 см²)^a

Номер опыта

Композит

Т_комп, К

h, см

t, с

m(N₂O)_исх, ммоль

α(N₂O), %

Al₂O₃-7AgАз

525

5.4

4.0

1.3

1-2

Al₂O₃-3.5AgГГ-3.5AgАз

529

6.3

4.2

1.3

5-10

Al₂O₃-3.5AgГГ-3.5AgАз

524

5.5

5.2

1.4

< 0.001

Al₂O₃-7AgГГ

533

6.4

3.1

1.3

5-10

Al₂O₃-7AgГГ

525

5.5

3.7

1.4

< 1

Al₂O₃-2Ag8Ni-NH₃

527

6.0

5.2

1.3

1-2

Al₂O₃-2Ag8Ni-NH₃

527

4.8

3.4

1.3

< 0.001

SiO₂-7AgАз

536

4.6

2.3

1.3

2-3

SiO₂-3.5AgГГ-3.5AgАз

537

4.5

4.3

1.3

3-4

SiO₂-7AgГГ

530

4.5

4.0

1.3

< 1

SiO₂-7AgАмк

537

4.6

4.1

1.3

1-2

SiO₂-2Ag8Ni-NH₃

526

4.7

5.5

1.3

4-5

^ah - высота слоя композита в реакторе, t - время контакта газовой фазы с композитом в реакторе, a - степень удаления N₂O.

Звездочкой отмечены опыты без барботера с 1.2 моль/л NaOH.

потока при его пропускании через Ag-содержащие

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

композиты с T ~520 К и более не превышает ~10%.

В заключение следует отметить, что присут-

Росатом задумался о повышении экологиче-

ствие CH₃I в газовой фазе влияет на степень удале-

ской безопасности топлива для

«АЭС будуще-

ния N₂O из воздушного потока при его пропускании

го»

Электронный ресурс: https://1prime.ru/

через Ag-содержащие композиты, так же как и при-

energy/20200205/830893475.html. Дата посещения:

20.10.2020.

сутствие N₂O в газовой фазе увеличивает эффектив-

ность поглощения CH₃I на данных композитах. Из

Переработка нитридного топлива на основе PUREX-

этого можно заключить, что в системе газоочистки

процесса // Электронный ресурс: https://poznayka.

блоки по удалению N₂O должны быть установле-

org/s5958t2.html. Дата посещения: 20.10.2020.

ны после блоков с Ag-содержащими композитами,

Kulyukhin S.A., Shadrin A.Yu., Voskresenskaya Yu.A.,

предназначенных для удаления CH₃I.

Bessonov A.A., Ustinov O.A. // J. Radioanal. Nucl.

Chem. 2015. Vol. 304, N 1. P. 425.

Кроме того, использование в системе газоочист-

ки барботеров с растворами щелочи позволит про-

Устинов О.А., Кулюхин С.А., Шадрин А.Ю.,

вести очистку газовых потоков от продуктов взаи-

Воскресенская Ю.А., Бессонов А.А. // Атом. энергия.

модействия CH₃I c Ag-содержащими сорбентами, а

2014. Т. 117, № 6. С. 329.

именно от CH₃NO₃, CH₃OСH₃ и CH₃OH.

Iodine Pathways and Off-Gas Stream Characteristics for

Aqueous Reprocessing Plants - A Literature Survey and

Assessment: Report INL/EXT-13-30119. 2013. 39 p.

ФОНДОВАЯ ПОДДЕРЖКА

Устинов О.А., Шадрин А.Ю., Баташов М.В.,

Исследование выполнено при финансовой под-

Литвиннюк Л.В., Никулин С.Л. // Атом. энергия.

2018. Т. 124, № 2. С. 86.

держке Министерства науки и высшего образо-

вания Российской Федерации (№ госрегистрации

Устинов О.А., Якунин С.А. // Атом. энергия. 2016.

АААА-А18-118021990023-6).

Т. 120, № 2. С. 112.

Рябков Д.В., Зильберман Б.Я., Мишина Н.Е.,

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

Андреева Е.В., Водкайло А.Г., Шадрин А.Ю.,

Костромин К.В. Патент РФ

№ 2596816. Заяв.

30.06.2015. Опубл. 10.09.2016 // Б.И. 106. № 25.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта ин-

тересов.

Konsolakis M. // ACS Catal. 2015. Vol. 5, N 11. P. 6397.

РАДИОХИМИЯ том 63 № 6 2021

524

КУЛЮХИН, ГОРБАЧЕВА

10. Cornelissen G., Rutherford D.W., Arp H.P.H., Dörsch P.,

20. Кулюхин С.А., Горбачева М.П., Румер И.А.

Kelly Ch.N., Rostad C.E. // Environ. Sci. Technol. 2013.

Радиохимия. 2021. Т. 63. № 1. C. 59

Vol. 47, N 14. P. 7704.

21. База данных ИК спектров IR-Spektrensammlung

der ANSYCO GmbH

Электронный ресурс:

11. Kaczmarczyk J., Zasada F., Janas J., Indyka P.,

http://www.ansyco.de. Дата посещения: 20.10.2020 г.

Piskorz W., Kotarba A., Sojka Z. // ACS Catal. 2016.

Vol. 6, N 2. P. 1235.

22. База данных NIST Standard Reference Database

Number 69 // Электронный ресурс: http://webbook.

12. Ivanova Yu.A., Sutormina E.F., Isupova I.A., Vovk E.I. //

Kinet. Catal. 2017. Vol. 58, N. 6. P. 793.

nist.gov/chemistry/. Дата посещения: 20.10.2020.

13. Кулюхин С.А., Румер И.А., Горбачева М.П.,

23. Свойства вещества: метилнитрат // Электронный

Бессонов А.А. // Радиохимия. 2020. Т. 62, № 2. С. 130.

ресурс:

http://chemister.ru/Database/

properties.

php?dbid=1&id=6112. Дата посещения: 20.10.2020.

14. Кулюхин С.А. // Успехи химии. 2012. Т. 81, № 10.

С. 960.

24. Диметиловый эфир

Электронный ресурс:

https://ru.wikipedia.org/wiki/Диметиловый эфир. Дата

15. State of the Art Report on Iodine Chemistry: Report

NEA/CSNI. 2007. N R1. 60 p.

посещения: 20.10.2020.

16. Insights into the Control of the Release of Iodine,

25. Wingen L.M., Sumner A.L., Syomin D., Ramazan K.A.,

Cesium, Strontium and Others Fission Products in the

Finlayson-Pitts B.J. // Mater. 5th Conf. on Atmospheric

Containment by Severe Accident Management: Report

Chemistry: Gases, Aerosols, and Clouds,

2003.

NEA/CSNI. 2000. N R9. P. 43-75.

Электронный ресурс: https://ams.confex.com/ams/

annual2003/techprogram/paper_51985.htm. Дата посе-

17. Кулюхин С.А., Мизина Л.В., Коновалова Н.А.,

щения: 20.10.2020.

Румер И.А., Занина Е.В. // Радиохимия. 2014. Т. 5,

№ 4. С. 353.

26. Deng F., Yang F., Zhang P., Pan Y., Zhang Y., Huang Z. //

18. Кулюхин С.А., Мизина Л.В., Коновалова Н.А.,

Energy Fuels. 2016. Vol. 30, N 2. P. 1415.

Румер И.А., Занина Е.В. // Радиохимия. 2015. Т. 57,

27. Gorbacheva M.P., Krasavina E.P., Mizina L.V.,

№ 3. С. 227.

Rumer I.A., Krapukhin V.B., Kulemin V.V., Lavrikov V.A.,

19. Истомин И.А., Степанов С.В., Пашковский Р.В. //

Kulyukhin S.A. // Theor. Found. Chem. Eng.

2019.

Вопр. радиац. безопасности. 2019. № 4. С. 39.

Vol. 53, N 4. P. 638.

РАДИОХИМИЯ том 63 № 6 2021