vestichИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия химических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Chemical Series1561-83312524-2342The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8331-2020-56-1-24-32vestich-562Research ArticleФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯPHYSICAL CHEMISTRYФормы нахождения радионуклида кобальта-60 в растворах борной кислотыСobalt-60 radionuclide speciation in boric acid solutionsЗарубоА. М.ZaruboA. M.

Зарубо Александр Михайлович – научный сотрудник

223063, д. Прилесье, Луговослободской с/с, 47/22, Минский р-н, Минская обл.

Alexander M. Zarubo – Researcher 

47/22, Prilesye district, Lugovaya Sloboda village council, Minsk district, 223063, Minsk region

aliaksandr.zaruba@sosny.bas-net.byРадкевичА. В.RadkevichA. V.

Радкевич Артем Валерьянович – научный сотрудник

223063, д. Прилесье, Луговослободской с/с, 47/22, Минский р-н, Минская обл.

Artem V. Radkevich – Researcher

47/22, Prilesye district, Lugovaya Sloboda village council, Minsk district, 223063, Minsk region

radkevich@sosny.bas-net.byКореньковаО. Б.KorenkovaO. B.

Коренькова Ольга Борисовна – младший научный сотрудник

223063, д. Прилесье, Луговослободской с/с, 47/22, Минский р-н, Минская обл.

Olga B. Korenkova – Junior Researcher

47/22, Prilesye district, Lugovaya Sloboda village council, Minsk district, 223063, Minsk region

korenkova@sosny.bas-net.byВороникН. И.VoronikN. I.

Вороник Надежда Ивановна – вед. научный сотрудник

223063, д. Прилесье, Луговослободской с/с, 47/22, Минский р-н, Минская обл.

Nadzey I. Voronic – Leading Researcher

47/22, Prilesye district, Lugovaya Sloboda village council, Minsk district, 223063, Minsk region

ireplab06@mail.ruОбъединенный институт энергетических и ядерных исследований – Сосны Национальной академии наук БеларусиScience institution «The Joint Institute of Power and Nuclear Research –Sosny» National Academy of Sciences of Belarus2020180320205612432Copyright © Зарубо А.М., Радкевич А.В., Коренькова О.Б., Вороник Н.И., 20202020Зарубо А.М., Радкевич А.В., Коренькова О.Б., Вороник Н.И.Zarubo A.M., Radkevich A.V., Korenkova O.B., Voronik N.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestichem.belnauka.by/jour/article/view/562

Исследовано состояние радионуклида 60Co в модельных растворах теплоносителя бассейна выдержки отработавшего ядерного топлива с использованием методов ультрафильтрации и центрифугирования. Показано влияние pH и состава раствора на формы нахождения радионуклида 60Co, установлены границы существования ионных и неионных (псевдоколлоидных) форм. В растворах борной кислоты 20 г/л при рН 4–8 большая часть 60Co находится в ионном состоянии в виде гидратированного катиона Co2+. Размер неионных форм кобальта в данном интервале рН составляет 1–50 нм. Начиная с рН 8 доля неионных форм резко увеличивается и достигает 100 % при рН 10–11, что связано с образованием ионов CoOH+ и их повышенной сорбционной активностью при образовании псевдоколлоидов. Внесение в раствор ионов железа (III), являющихся предшественниками продуктов коррозии, сдвигает образование неионных форм 60Co в более низкую область pH.

In this work, the speciation of 60Co radionuclide in model solution of spent fuel pool coolant is studied by ultrafiltration and centrifugation. The effect of pH and composition of the solution on the 60Co radionuclide speciation is shown; the limitss in existence of ionic and non-ionic (pseudocolloidal) forms are defined. A great part of 60Co states at ionic form represented by hydrated cation of 60Co in the solutions of boric acid 20 g/L at 4–8 pH value. The size of non-ionic forms of 60Co in this pH range is 1–50 nm. Starting with pH 8, the соntent of non-ionic forms increases dramatically and reaches 100 % at pH value 10–11, which is due to formation of CoOH+ ions and their increased sorption activity at forming pseudocolloids. Introduction of iron (III) ions to the solution, which are precursors of corrosion products, shifts the formation of nonionic forms of 60Co to lower pH area.

состояние радионуклидов в растворе60Coбассейн выдержи отработавшего ядерного топливаультрафильтрацияцентрифугированиеradionuclides speciation in solutionultrafiltrationcentrifugation60Cospent fuel poolРабота выполнена при финансовой поддержке Национальной академии наук Беларуси (грант на выполнение научно-исследовательской работы докторантами, аспирантами и соискателями НАН Беларуси, договор № 2017-26-008 от 03.04.2017).This work has been performed with the financial support of the National Academy of Sciences of Belarus (grant for scientific research by doctoral students, postgraduates and applicants of the National Academy of Sciences of Belarus, agreement No. 2017-26-008 of 03/04/2017).ReferencesDecommissioning of pools in nuclear facilities NES No. NW-T-2.6. – Vienna : IAEA, 2015. – 200 p.Decommissioning of pools in nuclear facilities NES No. NW-T-2.6. Vienna, International Atomic Energy Agency, 2015. 200 p.Воронов, В. Н. Химико-технологические режимы АЭС с водо-водяными энергетическими реакторами / В. Н. Воронов, Б. М Ларин, В. А. Сенина. – М.: ИД МЭИ, 2006. – 390 с.Voronov V. N. Chemical-engineering mode of NPP with water-water power reactors. Moscow, MEI Publ., 2006. 390 p. (in Russian).Водно-химический режим первого контура при вводе энергоблока атомной электростанции проекта АЭС-2006 в эксплуатацию. Нормы качества теплоносителя и средства их обеспечения (Изм.2.) : СТО 1.1.1.03.004.0980-2014. – Введено 01.02.2015. – М.: Концерн Росэнергоатом, 2014. – 46 с.STO 1.1.1.03.004.0980-2014. Water chemistry of primary circuit for nuclear power plant unit commissioning NPP-2006. Coolant quality standard and resources of their provision. (Rev. 2). Moscow, Concern Rosenergoatom, 2014. 46 p. (in Russian).Рябчиков, Б. Е. Очистка жидких радиоактивных отходов / Б. Е. Рябчиков. – М.: ДеЛи принт, 2008. – 468 с.Ryabchikov B. E. Treatment of liquid radioactive waste. Moscow, DeLi print Publ., 2008. 468 p. (in Russian).Application of ion exchange processes for the treatment of radioactive waste and management of spent ion exchange. TRS No. 408. – Vienna : IAEA, 2002. – 115 p.Application of ion exchange processes for the treatment of radioactive waste and management of spent ion exchange. Technical Reports Series no. 408. Vienna, International Atomic Energy Agency, 2002. 115 p.Внедрение намывной ионообменной фильтрации в установках спецводоочисткок на действующих АЭС с РБМК-1000 / В. Ф. Тяпков [и др.] // Теплоэнергетика. – 2005. – № 7. – С. 36–41.Tyapkov V. F. Implementation of powdered resin polishing in active water treatment plant at be in operation NPP with RBMK-1000. Teploenergetika = Heat power engineering, 2005, no. 7, pp. 36–41 (in Russian).Application of membrane technologies for liquid radioactive waste processing. TRS No. 431. – Vienna : IAEA, 2004. – 156 p.Application of membrane technologies for liquid radioactive waste processing. Technical Reports Series no. 431. Vienna, International Atomic Energy Agency, 2004. 156 p.Водно-химический режим АЭС: реферативный обзор / Комплексное техническое бюро, отдел оборудования и научно-технической информации ; науч. ред. В. П. Брусаков. – Москва, 1984. – Вып. 6: Продукты коррозии в первом контуре реакторных систем. – 74 с.Brusakov V. P. (ed.). Water chemistry of NPP. Issue 6. Corrosion products in primary circuit of reactor systems. Review. Moscow, 1984. 74 p. (in Russian).Реагенты. Борная кислота : ГОСТ 9656 – 75. – Введ. 01.01.1977. – М.: Стандартинформ, 2008. – 9 с.State Standard 9656 – 75. Reagents. Boric acid. Moscow, Standartinform Publ., 2008. 9 p. (in Russian).Вода питьевая. Методы измерения массовой концентрации общего железа : ГОСТ 4011 – 72. – Введено 01.01.74. – М.: Стандартинформ, 2008. – 8 с.State Standard 4011 – 72. Drinking water. Determination method of total iron mass fraction. Moscow, Standartinform Publ., 2008. 8 p. (in Russian).Скуг, Д. Основы аналитической химии: в 2 т. / Д. Скуг, Д. Уэст. – М.: Мир, 1979. – Т. 1. – 480 с.Skoog D. A., West D. M. Fundamentals of analytical chemistry. NY, Harper and Pow, Publishers, 1963. 964 p.Гринвуд, Н. Н. Химия элементов: в 2 т. / Н. Н. Гринвуд, А. Эрншо. – М.: БИНОМ, 2008. – Т. 1. – 608 с.Greenwood N. N., Earnshaw A. Chemistry of Elements. Elsevier Ltd., 1984. 486 p. https://doi.org/10.1016/C2013-0-03718-8Kabay, N. Boron Separation Process / N. Kabay, M. Bryjak, N. Hilal. – Amsterdam: Elsevier, 2015. – 412 p. https://doi.org/10.1016/C2013-0-09863-5Kabay N., Bryjak M., Hilal N. Boron Separation Process. Amsterdam: Elsevier, 2015. 412 p. Kabay N., Bryjak M., Hilal N. Boron Separation ProcessPower, P. Р. The chemistry of boron and its speciation in plants / P. P. Power, W. G. Woods // Plant and Soil. – 1997. – Vol. 193. – P. 1–13.Power P. P., Woods W.G. The chemistry of boron and its speciation in plants. Plant and Soil, 1997, vol. 193, pp. 1–13.Selective removal of cobalt species using nanofiltration membranes / K. Choo [et al.] // Environmental science and technology. – 2002. – Vol. 36. – P. 1330–1336. https://doi.org/10.1021/es010724qKwang-Ho Choo, Dae-Joong Kwon, Kwang-Won Lee, Sang-June Choi. Selective removal of cobalt species using nanofiltration membranes. Environmental science and technology, 2002, vol. 36, pp. 1330–1336. https://doi.org/10.1021/es010724qBenes, P. Trace chemistry of aqueous solutions. General chemistry and radiochemistry / P. Benes, V. Majer. – Praga, Academia, 1980. – P. 83–88.Benes P., Majer V. Trace chemistry of aqueous solutions. General chemistry and radiochemistry. Praga, Academia, 1980, pp. 83–88.Role of charge (Donnan) exclusion in removal of arsenic from water by negatively charged porous nanofiltration membrane / A. Siedel [et al.] // Environmental engineering science. – 2001. – Vol. 18. – P. 105–113. https://doi.org/10.1089/10928750151132311Seidel A., Waypa J. J., Elimelech M. Role of charge (Donnan) exclusion in removal of arsenic from water by negatively charged porous nanofiltration membrane. Environmental engineering science, 2001, vol. 18, рр. 105–113. https://doi.org/10.1089/10928750151132311Surface charge characterization of nanofilatration membranes by potentiometric titrations and electrophoresis: functionality vs. zeta potential / H. Rho [et al.] // Desalination. – 2018. – Vol. 427. – P. 19–26. https://doi.org/10.1016/j.desal.2017.11.003Rho H., Chon K., Cho J. Surface charge characterization of nanofilatration membranes by potentiometric titrations and electrophoresis: functionality vs. zeta potential. Desalination, 2018, vol. 427, pp. 19–26. https://doi.org/10.1016/j.desal. 2017.11.003Complexation of nicel ions by boric acid or (poly)borates / A. Graff [et al.] // Journal of Solution Chemistry. – 2017. – Vol. 46. – Р. 25–43. https://doi.org/10.1007/s10953-016-0555-xGraff A., Barrez E., Baranek P., Bachet M., Bénézeth P. Complexation of nicel ions by boric acid or (poly)borates. Journal of Solution Chemistry, 2017, vol. 46, pp. 25–43. https://doi.org/10.1007/s10953-016-0555-xДавыдов, Ю. П. Основы радиохимии / Ю. П. Давыдов. – Минск : Выщэйшая школа, 2014. – 317 с.Davydov Y. P. Basics of radiochemistry. Minsk, Vysheishaya shcola Publ., 2014. 317 p.Cobalt Speciation in Aqueous Solution and Sorbents on the Basis of Natural Dolomite for Cobalt Removal / A. I. Ivanets [et al.] // Cobalt: occurrence, uses and properties / Y. Kobayashi, H. Suzuki. – New York, Nova science publisher, Inc. 2013. – P. 191–214.Ivanets A. I. , Shashkova I. L., Davydov D. Y., Torapava V. V., Radkevich A. V. Cobalt Speciation in Aqueous Solution and Sorbents on the Basis of Natural Dolomite for Cobalt Removal. Cobalt: occurrence, uses and properties. New York, Nova science publisher, Inc. 2013, vol. 191, pp. 191–214.Химические проблемы атомной энергетики: в 3 т. / Л. Н. Москвин [и др.]. – Санкт-Петербург: ВВМ, 2016. – Т. 3: Коррозионные процессы в контурах ЯЭУ. – 238 с.Moskvin L. N., Efimov A. A., Pykhteev O. Yu., Gusev B. A. Chemical problems in nuclear power industry. Vol. 3 Corrosion processes in circuits of PRF. Saint-Petersburg, VVM, 2016. 238 p. (in Russian).Formation of a heteronuclear hydrolysis complex in the ThIV-FeIII system / N. Torapava [et al.] // Dalton Transactions. – 2012. – Vol. 41. – P. 4451–4459. https://doi.org/10.1039/c2dt30058cTorapava N., Radkevich A., Persson I., Davydov D., Eriksson L. Formation of a heteronuclear hydrolysis complex in the ThIV-FeIII system. Dalton Transactions, 2012, vol. 41, no. 15, pp. 4451–4459. https://doi.org/10.1039/c2dt30058c

The authors declare that there are no conflicts of interest present.