CC BY
10АТОМНАЯ ЭНЕРГЕТИКА ATOMIC ENERGY
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НЕТРАДИЦИОННЫХ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ МЕТОДОВ В РЕШЕНИИ ПРОБЛЕМЫ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ТОРИЙСОДЕРЖАЩИХ ЯДЕРНЫХ СЫРЬЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ
В. И. Бойко, М. А.Казарян , И. В. Шаманин, И. В. Ломов
УДК 537.29
Member of International Editorial Board
Томский политехнический университет (ТПУ) пр. Ленина, 30, Томск, 634050, Россия Тел.: (3822) 416 363; факс: (3822) 418 901; e-mail: shamanin@phtd.tpu.ru
'Физический институт им. П. Н. Лебедева (ФИАН), Ленинский просп., 53, Москва ГСП-1, 117924, Россия Тел.: (095) 135 7890; факс: (095) 135 7880; e-mail: kazar@sci.lebedev.ru
Бойко Владимир Ильич
Сведение об авторе: доктор фи з.-мат. наук, профессор, зав. кафедрой Физики энергетических установок, декан Физико-технического факультета Томского политехнического университета. Образование: Томский политехнический институт, физико-технический факультет (1967 г.). Научные интересы: ядерная физика и ядерные технологии, методология преподавания студентам ядерного профиля.
Сведения об авторе: родился 16 октября 1962 г. в г. Ростове-на-Дону, доктор физ.-мат. наук, профессор кафедры Физики энергетических установок Физико-технического факультета Томского политехнического университета. Образование: физико-технический факультет Томского политехнического института (1985 г.). Область научных интересов: ядерная физика и ядерные технологии, методология преподавания для студентов ядерного профиля.
Публикации: 137 научных работ.
Шаманин Игорь Владимирович
Казарян Мишик Айразатович
Сведения об авторе: доктор физ.-мат. наук, профессор, Лауреат Государственной премии СССР 1980 г., ведущий научный сотрудник Физического института им. П. Н. Лебедева РАН. Образование: Московский физико-технический институт, инженер-физик (1964 г.). Область научных интересов: физика лазеров и их применения, физическая оптика, разделение изотопов, синтез новых материалов, альтернативная энергетика и экология. Публикации: более 250 научных статей, 4 монографии, имеет более 30 авторских свидетельств и патентов России, Японии, Германии Франции, Швейцарии.
Сведение об авторе: аспирант кафедры Физики энергетических установок Физико-технического факультета Томского политехнического университета.
Образование: Томский политехнический университет, физико-технический факультет (2003 г.). Область научных интересов: ядерная физика и ядерные технологии, приборы и методы физического эксперимента.
Ломов Иван Викторович
Статья поступила в редакцию 14.10.2005. The article has entered in publishing office 14.10.2005.
The natural-scientific foundations of the method of elemental enrichment of the aqueous solution of the salts of yttrium and lanthanum mixture are expounded. Those elements are included in the natural thorium-comprising compound-monazite. The method is based on the use of the effect of the selective carrier of inertia-different cationic aquacomplexes in the asymmetrical high-frequency electric field. The estimation of values of the field's frequencies which ensure the possibility of the use of this effect for the yttrium and lanthanum separation is done. The use of this method for the extraction of elements of the third group of the periodical system from the aqueous solutions of salts, which are produced when thorium concentrating, is proposed. It is assumed that the complex processing of the monazite may greatly abate the cost of the nuclear fuel, containing thorium.
Состояние проблемы
Принципиальные мотивы, преимущества и аргументы в пользу постепенного перехода ядерной энергетики к уран-ториевому топливному циклу были приведены еще в 1983 г. [1]. В указанной монографии подробно изложены результаты экспериментов в этом направлении за рубежом. Ранее, в 1982 г. на Японо-Американском семинаре «Thorium Fuel Reactors» Робертом Блоком был представлен доклад по программе «Легководный реактор-бридер» с торийсодержащим топливом, которая была начата в 1965 г. в США (Шиппингпорт). Уран-ториевый топливный цикл в традиционном его понимании является замкнутым. Торий в нем является сырьевым нуклеи-дом, образующим делящийся уран-233. Последний, извлекаемый из отработанного топлива, предполагается использовать для производства делящихся композиций. По существу, уран-то-риевый цикл является аналогом успешно реализованного и действующего уран-плутониевого цикла, в котором из отработанного топлива извлекается плутоний энергетической или оружейной (специализированные реакторы) кондиции. Главное отличие, являющееся препятствием для реализации в ближайшем будущем замкнутого уран-ториевого цикла, состоит в неизбежном образовании при облучении тория четно-четного нуклида уран-23 2. В ходе последовательных а-распадов урана-232 образуются жесткие у-из-лучатели. В результате радиохимическая переработка отработанного топлива чрезвычайно усложняется. Имеющаяся технология переработки в уран-плутониевом цикле требует существенной модификации для того, чтобы быть пригодной для использования.
Эта проблема снимается при реализации открытого торий-плутониевого ториевого цикла [2], в котором отсутствует необходимость в рецик-линге топлива. Кроме того, негативный эффект, образованный ею, может быть сглажен, если себестоимость добычи ториевого ядерного сырья будет значительно снижена по сравнению с урановым. Этого можно достичь либо прямым совершенствованием технологии добычи и переработки торийсодержащих сырьевых материалов, либо использованием каких-либо особенностей генезиса и состава таких материалов.
Данная работа позволяет рассматривать этот вариант, как имеющий определенные шансы на успех.
Общая постановка задачи
Если себестоимость ядерного топлива можно считать величиной, определяемой только уровнем технологии его изготовления, то его стоимость определяется рядом не зависящих от совершенства технологии факторов. Например, урансодержащая руда, добываемая в Южно-африканской республике, предлагается на мировом рынке по самой низкой цене. Этот факт обусловлен не совершенством технологии добычи руды, а тем, что она добывается попутно с золотоносной рудой на тех же выработках. В этой связи в ряду торийсодержащих полезных ископаемых выделяется монацит. Мощность и количество залежей монацитовых песков позволяет рассматривать их как один из потенциальных источников сырья для крупномасштабной ториевой ядерной энергетики. В монаците (Се, Ьа, У, №)Р04 содержится около 12 % диоксида тория (№02). При действии на монацит концентрированного раствора кислоты, например азотной или соляной, образуется смесь солей церия, лантана, иттрия и тория. Современные технологические приемы позволяют выделить из этой смеси ториевый концентрат в виде того или иного химического соединения. Оставшаяся пульпа представляет собой очень ценное сырье для получения либо в виде соединений, либо в чистом виде редкоземельных металлов. Таким образом, возможна реализация технологического варианта, в котором ториевый концентрат является попутным материалом при получении концентратов церия, лантана и иттрия. Востребованность этих элементов достаточно высока, что иллюстрируется следующими фактами.
Иттрий. В качестве основы сплавов иттрий применяют редко, но широко используют для легирования и модифицирования [3].
Наиболее широко иттрий, его соединения, сплавы и лигатуры применяются: в производстве легированной стали; при модифицировании чугуна; в производстве сплавов на основе никеля, хрома, молибдена и других металлов для повышения жаростойкости и жаропрочности; выплавке ванадия, тантала, вольфрама и молибдена и сплавов на их основе для увеличения пластичности; в производстве медных, титановых, алюминиевых и магниевых сплавов; в атомной энергетике; в электронике в качестве катодных материалов (оксиды иттрия), а также для поглощения газов в электровакуумных прибо-
рах; в изготовлении квантовых генераторов—лазеров; в производстве тугоплавких и огнеупорных материалов; в химии в качестве катализатора; в производстве стекла и керамики; в рафинировании металлов и сплавов от примесей (кислород, азот, водород и углерод), вызывающих хрупкость сплавов, что особенно важно для тугоплавких хладноломких металлов с объем-ноцентрированной кубической решеткой, а также примесей, вызывающих красноломкость (сера, фосфор, мышьяк в стали, хромоникелевых и никелевых сплавах, свинец и висмут в медных сплавах).
Имеются сведения об использовании изотопа 90У в медицине.
Лантан [3]. Лантан и его соединения находят применение в электронной технике в качестве геттеров, постоянных магнитов и т. д.
Сплав лантана с алюминием (72 % Ьа) характеризуется высокой скоростью поглощения СО и М2. Малая активность этого сплава по отношению к водороду позволяет использовать его в качестве геттера в водородных тиратронах, где необходимо максимальное поглощение всех газов, за исключением водорода. Перспективным материалом для катодов электронных приборов является гексабо-рид лантана, характеризующийся малой работой выхода и способностью к автоэлектронной эмиссии. Лантан служит компонентом алюминиевых, магниевых и других легких сплавов. Основным лан-тановым компонентом является мишметалл (смесь РЗМ с лантаном в качестве основного металла).
В электронике и плазменной технике применяют катоды из лантанированного вольфрама. Добавка лантана к вольфраму понижает рабочую температуру катода, а в плазмотронах обеспечивает стабильность горения дуги.
Фторид лантана является хорошей матричной решеткой, так как прозрачен для излучения от ультрафиолетовой области до инфракрасной.
Перспективным материалом для твердотельных лазеров является оксид лантана — вещество химически стойкое, тугоплавкое и с хорошими оптическими свойствами. Удается улучшить оптические свойства монокристаллов рубина добавлением в расплав ионов лантана (до 1,5 % по массе).
Соединение Ьа№5 — перспективная основа для разработки аккумуляторов водорода, что очень важно в связи с энергетической и экологической проблемами. Одна молекула этого соединения может поглощать шесть атомов водорода.
Церий [3]. В лазерной технике в качестве матричных решеток используется фторид трехвалентного церия. Диоксид церия нашел применение в твердотельных лазерах благодаря высокой химической стойкости, тугоплавкости и хорошим оптическим свойствам. Применение оксидов церия, а также других оксидов РЗМ, позволило увеличить мощность твердотельных лазеров непрерывного излучения.
Церий является компонентом различных геттерных материалов, поддерживающих в электровакуумных приборах заданное остаточное давление и необходимый химический состав рабочей атмосферы. В качестве активаторов стартеров тлеющего разряда вместо магния использовали сплав церия с 20 % иттрия, что увеличило срок службы стартеров с 6000 до 15000 включений, обеспечивая высокую стабильность электрических параметров в течение всего срока службы стартеров. Предполагаются и другие композиции активаторов с участием церия.
Добавка церия и мишметалла оказывает эффективное модифицирующее воздействие на структуру чугуна, стали, сплавов цветных металлов на основе алюминия, магния, меди, титана, повышает их технологическую пластичность, увеличивает выход годной продукции.
Добавка мишметалла (менее 1 %) к алюминиевым сплавам повышает их временное сопротивление на разрыв, жаростойкость, сопротивление вибрации, не увеличивая при этом электросопротивления, повышает технологическую пластичность этих сплавов. В США из этих сплавов изготавливают провода для линий электропередач.
Литейные алюминиевые сплавы с добавкой церия и мишметалла характеризуются высокими прочностными свойствами, высоким сопротивлением износу и находят применение в автомобильной промышленности для изготовления деталей двигателей.
В России и за рубежом разработано большое количество магниевых сплавов, содержащих добавки РЗМ, главным образом лантана, церия и неодима. Основное назначение этих добавок — повышение прочностных свойств при комнатной и повышенных температурах. Добавка церия в сплавы МА8, МА20 повышает их прочность, пластичность, технологичность. Эти сплавы легко прокатываются в листы, хорошо свариваются. Сплавы магния с церием характеризуются одним из наиболее низких коэффициентов затухания ультразвука и поэтому могут использоваться как звукопроводные материалы.
Для крекинга нефти выпускаются катализаторы, исходным материалом для получения которых служит смесь хлоридов, содержащая оксиды церия, лантана, неодима и других РЗМ.
Таким образом, достаточно обусловленной становится необходимость поиска и разработки новых технологических приемов обогащения водных растворов смеси солей редкоземельных металлов по одному из них. Этот процесс можно назвать элементным обогащением водного раствора смеси солей.
Селективный дрейф катионных аквакомплексов в асимметричном электрическом поле
При растворении происходит комплексооб-разование, в результате чего образуются сольва-тированные комплексы, в водных растворах — гидратированные аквакомплексы. Образование
катионных аквакомплексов объясняется донор-но-акцепторным взаимодействием катиона с молекулами воды, а анионных — из-за водородной связи. Понятно, что аквакомплексы, в свою очередь, также гидратированы, т. е. вокруг каждого из них координированы молекулы воды (сольватные группы) из-за водородных связей.
Физика процесса и проблемы его описания
Невозбужденный аквакомплекс, сольватная оболочка которого не деформирована, нейтрален. Оболочка выполняет функцию экрана, который препятствует действию постоянной составляющей высокочастотного электрического поля. Деформация сольватной оболочки и, следовательно, образование у аквакомплекса поляризационного заряда, создает условия для действия постоянной составляющей поля и, следовательно, для возбуждения ориентированного дрейфа аквакомплекса [4].
Следует предположить, что частота поля должна коррелировать с собственной частотой системы [Ме(ОИ2}и ]т+, где Ме — ион металла, т — кратность его заряда, п — координационное число. Энергия аквакомплекса, которая характеризует его состояние как системы, состоит из:
— энергии поступательного движения всего аквакомплекса;
— электронной энергии, определяемой квантовым состоянием электронных оболочек катиона и сольватных групп ОН2;
— колебательной энергии, обусловленной осцилляцией катиона и сольватных групп друг относительно друга;
— ротационной энергии, соответствующей вращению всего аквакомплекса или его частей относительно друг друга.
В соответствии с изложенным собственная частота аквакомплекса (сольватированного катиона) V = vЭ + vК + Vp , где vЭ — частота возбуждения электронных оболочек, vК — частота возбуждения осцилляций катиона и сольватных групп, Vp — частота ротаций сольватных групп относительно катиона. Естественно предположить, что возбуждение электронных оболочек или осцилляций катиона и сольватных групп может инициироваться только после деформации сольватной оболочки (экрана), препятствующей действию электрического поля, чему, по существу, и соответствует слагаемое vp.
Согласно общим положениям квантовой механики, для линейной системы жестко связанных частиц, частота, соответствующая основному ротационному состоянию, определяется соотношением [5]:
Н
Р I
т т,т2 2
где п — постоянная Планка; I = —1—— г0 — мо-
т1 + т2
мент инерции системы; т1 и т2 — массы частиц; г0 — расстояние между ними.
В самом первом приближении для определения порядка величины Vp в качестве расчетного аналога для сольватированного катиона будем использовать двухчастичную систему с аналогичными свойствами. Одна из частиц системы — катион, вторая — оболочка, образованная соль-ватными группами. Даже при таком грубом рассмотрении возникают три сложных вопроса относительно структуры аквакомплекса.
Первый — чему равно расстояние между катионом и сольватной оболочкой? Если положить, что оно равно радиусу сольватной оболочки, то возникает следующий вопрос — какой сольватной оболочки: от первичной или вторичной гидратации?
Второй — сколько сольватных групп в сольват-ной оболочке, т. е. чему равна ее масса? Если полагать, что поле действует на сольватную оболочку, образованную первичной гидратацией, то число сольватных групп должно соответствовать координационному числу катиона. Если же поле действует на оболочку, образованную вторичной гидратацией, то требуются дополнительные предположения.
Третий — можно ли ограничиться рассмотрением вторичной гидратации? На сегодняшний день механизм ион-молекулярного взаимодействия остается неясным. Есть экспериментальные данные [6] о том, что размер сольватных оболочек в водных электролитах составляет несколько десятков размеров молекул воды. Далее энергия ион-диполь-ного взаимодействия быстро ослабевает и не может обеспечить структурирования полярных молекул воды в электрическом поле центрального катиона. Таким образом, радиус аквакомплекса составляет не менее десяти размеров молекулы воды. В пределах сферы с таким радиусом будет находиться не менее 105 сольватных групп. Так, если радиус аквакомплекса составляет 100 диаметров молекулы воды (около 1,93-10"6 см), то в сфере с таким радиусом должно находиться около 9-105 сольватных групп. Есть также экспериментальные данные о том, что введение объемного электрического заряда в слабопроводящую жидкость сопровождается формированием надмолекулярных образований. Из оценок присоединенной массы воды, структурированной вокруг каждого иона, следует, что линейные размеры такого надмолекулярного образования — кластера — около 1 мкм. В сфере объемом, равным объему такого кластера, должно находиться более 1010 молекул воды.
Порядки величин характерных частот
Для проведения анализа удобны аквакомп-лексы, образованные катионами, с большим значением координационного числа п. Чем больше п, тем больше масса сольватной оболочки, момент инерции сольватированного катиона и, следовательно, меньше значение составляющей vp собственной частоты анализируемой системы. Относительно низкие значения частот вызывают гораздо меньше проблем, как при постановке эксперимента, так и в случае реализации процесса в технологически значимых масштабах.
В этой связи представляют интерес элементы третьей группы периодической системы, а
точнее — ее побочной подгруппы: 8е, У, Ъа и Ас. Их координационное число может принимать значения от 6 до 12 [7]. Это, с одной стороны, удобно, а с другой — в одном и том же растворе соли одного металла третьей группы присутствуют сольватированные катионы, имеющие различные инерционные свойства. Например, в водном растворе азотнокислого лантана присутствуют аквакомплексы [Ъа(ОИ2)6]3+ и [Ъа(ОИ2)д]3+. Известно лишь то, что аквакомп-лексов [Ъа(ОИ2)д]3+ больше. Вероятность образования аквакомплексов для координационных чисел 4, 8 и 12 очень мала, но не исключена.
Для определения значения Vp необходимо выбрать приближение, в соответствии с которым будет задано расстояние между катионом и ассоциированной в одну квазичастицу сольват-ной оболочкой г0. Предположим, что г0 равно расстоянию, на котором электрическое поле катиона уже не вызывает структурирования полярных молекул воды.
Известно, что энергия гидратации посредством уравнения Борна [7] связана с радиусом сферы, в пределах которой структурируются молекулы воды:
-АСг = • (1 --)
2 • го е
где е — заряд электрона, г — кратность заряда иона (катиона); е — диэлектрическая проницаемость воды.
В табл. 1 приведены значения vp, полученные в изложенных приближениях, для ионов У3+ и Ъа3+. Значения частот возбуждения ротационной составляющей движения частей аква-комплекса получены для г0 , соответствующих энергиям первичной АОг: и вторичной гидратации А^11. При этом предполагалось, что количество сольватных групп в оболочке вторичной гидратации составляет 2п.
Таблица 1 Частотные характеристики ротационного возбуждения связи: катион—сольватная оболочка
Ион у3+ La3+
Радиус иона, А (для п=6) 1,06 1,14
Координационное число 9 9
Частота связи уР Ме-ОН2, Гц 11,23-109 8,364-109
Частота связи уР Ме-(ОН2)п для первичной гидратации, Гц 2,928-109 1,782-109
Частота связи уР Ме-(ОН2)2п для вторичной гидратации, Гц 9,81310s 6,01810s
Значение г0, определенное для сольватной оболочки при первичной гидратации катиона Ъа , равно 2, 74 А для п = 9. Если считать, что возбуждается ротационное движение сольватных групп ОИ2 , которые ассоциированы в надмолекулярные образование (кластер), то г0 следует принимать не менее как десять диаметров молекулы воды, а массу структурированной в оболочке воды считать равной порядка 100 масс молекул воды. Оценки показывают, что в этих предположениях значение vp соответствует и 32 МГц и и 21 МГц для аквакомплексов У и Ъа, соответственно. В табл. 2 даны значения vp, полученные в различных предположениях относительно действующего значения г0 и действующей массы ассоциированных сольватных групп.
Таблица 2
Гипотетические частоты возбуждения ротационного движения сольватных групп в аквакомплексе Гц)
Ион у3+ La3+
Г0 = 50 dHlo Ш2 = 103 OTH2O 1,2-106 7,8-105
Г0 = 100 dH2o Ш2 = 4103 Шн2о 3,0105 1,9105
r0 = 0,5 мкм (кластер) Ш2 = 103 Шнго 452,4 290,4
Ионный радиус однозначно связан со значением координационного числа, которое реализовано в аквакомплексе. В частности, ионный радиус для п =12 больше в 1,12 раза, чем для п =6, в 1,03 раза, чем для п =8, а для п = 4 он меньше: г0(4) = 0,94г0(6). Проведенные оценки показывают, что при том же значении координационного числа увеличение массы катиона на 55 % приводит к уменьшению vp на 40 %.
Оценки показывают, что количество сольват-ных групп ОИ2, структурированных вокруг иона в пределах сольватной оболочки, не оказывает определяющего влияния на частоту. Определяющим является размер сольватной оболочки, а точнее, надмолекулярного образования, состоящего из сольватных групп.
Ранее в экспериментах [1] наблюдался индуцированный ориентированный дрейф и накопление сольватированных катионов лития у потенциального электрода системы, в которой на водный раствор соли ЪЮ1 действовало асимметричное электрическое поле высокой частоты. Эффект имел устойчивый характер при частотах внешнего поля 5—50 кГц, при амплитуде напряженности поля 1—20 В/см и коэффициенте асимметрии 1—0. В этой связи были проведены эксперименты, в которых на водный раствор смеси солей М^С12 и СаС12 действовало асимметричное электрическое поле частотой 2—10 кГц. Комплексонометрическое титрование проб раствора, который подвергался действию поля, показало наличие эффекта селективного дрейфа сольва-тированных катионов и Са2+. На рисунке
приведена схема многосекционной ячейки, в которой наблюдался эффект индуцированного асимметричным высокочастотным электрическим полем дрейфа катионных аквакомплексов.
Установленные в экспериментах частотные интервалы позволяют оценить г0 в изложенных приближениях. Оно составляет несколько сотен «диаметров» молекулы воды (dH О и 2 К).
Для подтверждения существования эффекта индуцированного ориентированного дрейфа катионных аквакомплексов были выполнены аналогичные эксперименты с проведением рент-гено-флюоресцентного анализа (РФА) состава проб в различных относительно потенциального электрода точках разделительной ячейки. РФА проводили на установке, в которой характеристический спектр возбуждался тормозным излучением хромового анода и регистрировался пла-нарным полупроводниковым 81(Ы)-детектором БДЕР КА 7К. При этом использовался режим рентгеновской трубки: 20 кВ, 100 мкА.
I C
c2
C
C
=е
ч=
4
C5 У C6
iJu
m
Ячейка: С1—С6 — секции; Я1—Я4 — делитель напряжения; 1 — уплотнения (резиновые прокладки); 2 — изолированные потенциальные сетки высокой прозрачности; 3, 4 — патрубки для подачи и отбора раствора
Изменение концентрации элемента определялось по изменению интенсивности его линии, нормированной на интенсивность линии аргона. Отбор проб производился после 6 ч действия асимметричного поля высокой частоты на водный раствор солей MgCl2 и СаС12 концентрацией 2 г/л. Частота поля составляла 5 кГц. Эксперименты показали следующее:
— при амплитуде напряженности поля в первом (положительном) полупериоде 5,7 В/см и коэффициенте асимметрии 0 (второй полупериод «срезан») наблюдается ориентированный дрейф сольватированных катионов Mg2+ и Са2+ от потенциального к заземленному электроду с преимущественным возбуждением дрейфа катионов Mg2+: С^/ССа «1,232/1,056;
— при амплитуде напряженности в первом полупериоде 6,5 В/см и коэффициенте асимметрии 0,5 наблюдался ориентированный дрейф сольватированных катионов Mg2+ и Са2+ из центральных секций разделительной ячейки в сторону заземленного и потенциального электродов с преимущественным возбуждением дрейфа катионов Са2+. У заземленного электрода отношение концентраций ССа/С^=1,516/1,213, у потенциального — 1,539/1,131;
— увеличение амплитуды напряженности до 14,5 В/см при том же коэффициенте асимметрии приводит к установлению дрейфа акваком-плексов от заземленного к потенциальному электроду с преимущественным возбуждением дрей-
фа катионов Ca2+. У заземленного электрода концентрации Ca и Mg уменьшаются, в центральной ячейке возрастают, образуя отношение CCa/CMg=1,173/1,088, и еще более возрастают у потенциального электрода: CCa/CMg=1,377/1,351.
Таким образом, имеет место устойчивый эффект ориентированного селективного дрейфа катионных аквакомплексов в асимметричном электрическом поле высокой частоты.
Резюме
Если считать значение эффективной (действующей) длины связи в системе «катион- сольват-ная оболочка (надмолекулярное образование)» равным 500 dH O, то частота возбуждения ротационного движения сольватных групп относительно катионов Y3+ и La3+ равна 11,25 и 7,2 кГц, соответственно. Во всяком случае, можно констатировать, что «рабочие» частоты для раствора смеси солей металлов побочной подгруппы третьей группы периодической системы имеют значения порядка единиц — десятков килогерц. При этом «рабочие» частоты для катионов Y3+ и La3+ должны отличаться в 1,56 раза (для относительно легкого Y частота выше). Это отношение равно отношению масс катионов, что следует из выражения для момента инерции рассматриваемой системы в случае, когда масса надмолекулярного образования на порядок и более превосходит массу катиона.
Разработка технологии элементного обогащения водных растворов смесей солей под действием асимметричного электрического поля высокой частоты может стать составной частью программы разработки естественно-научных основ комплекса технологий перспективных видов ядерного топлива на основе тория.
Список литературы
1. Мурогов В. М., Троянов М. Ф., Шмелев А. М. Использование тория в ядерных реакторах. М.: Энергоатомиздат, 1983.
2. Бойко В. И., Шаманин И. В., Сафарян Т. Л. Смешанная загрузка легководного реактора под давлением торий-плутониевым и торий-урановым оксидным топливом // Известия Томского политехнического университета. 2004. Т. 307. №7. С. 49-53.
3. Дриц М. Е., Дриц А. М., Будберг П. Б., Кузнецов Н. Т., Пановко В. М. Свойства элементов: Справ. изд. В 2-х кн. М.: Руда и Металлы, 2003.
4. Бойко В. И., Казарян М. А., Шаманин И. В., Ломов И. В. Эффекты, вызванные действием асимметричного электрического поля высокой частоты на водные растворы солей // КСФ ФИАН. 2005. № 7. С.28-37
5. Эрдеи-Груз Т. Основы строения материи. Пер. с нем. В. Ф. Смирнова. / Под ред. и с пре-дисл. Г.Б.Жданова. М.: «Мир». 1976.
6. Стишков Ю. К., Стеблянко А. В. Нарушение гомогенности слабопроводящих жидкостей в сильных электрических полях // ЖТФ. 1997. Т. 67. № 10. С. 105-111.
7. Карапетьянц М. X., Дракин С. И. Строение вещества. М.: «Высшая школа», 1970.
3
R
R
R
4
