Труды КНЦ. Технические науки. – 2026. - № 2

в раствор перешло лишь около 50 % плутония. По всей видимости, причиной неэффективного растворения в этом случае явилась низкая концентрация азотной кислоты в растворе либо наличие алюминия, связывающего фторид-анионы, способствующие растворению четырехвалентного плутония. Закономерности растворения оксида в целом соответствовали режимам, описанным в доступной литературе, но за счет высокой дисперсности порошка растворение в лабораторном аппарате протекало намного быстрее, чем при растворении таблеток. Для оценки точности измерений и достоверности получаемых результатов нами проведен анализ материального баланса по плутонию в исходной и конечных формах. При этом сумму количеств плутония в растворе и в твердом остатке, полученных радиометрически, сравнивали с результатом прямого взвешивания отобранной для данного опыта пробой диоксида плутония. Средняя абсолютная относительная погрешность составила 7,3 %, что согласуется с погрешностью радиометрического определения, принятой как 5 -10 %. При исключении из статистического анализа чрезмерно высоких отклонений, причина которых может заключаться в погрешностях при проведении технических операций, абсолютную относительную погрешность в проведенных экспериментах можно снизить до 3,4 %. В то же время в предыдущих экспериментах по менее совершенной методике в большинстве случаев (до 70 %) наблюдалось отклонение от материального баланса, имеющее систематический отрицательный характер. Причиной этого, скорее всего, являлось то, что для радиометрических измерений не отбирали пробы раствора от промывки твердого остатка. П олучение исходного п орош к а н и три д а плутония Нитрид плутония, использованный в экспериментах, получали из металла гидридным методом в многокамерной установке со встроенным лабораторным оборудованием. В камерах при его синтезе постоянно поддерживали атмосферу сухого аргона. Исходные слитки плутония с содержанием до 2 % Ga помещали в аппарат синтеза, в котором последовательно проводили операции: • гидрирования плутония очищенным от воды и кислорода водородом при температуре 25-200 °С и давлении 1,0-1,5 ати; • азотирования гидрида химически чистым азотом при температуре 350-500 °С и давлении 0,1-0,2 ати. В результате синтеза получали порошок нитрида плутония PuN с размером частиц от 200 мкм до 3 мм. Средний диаметр частиц полученного порошка PuN составлял 500 мкм, поэтому, как правило, он не требовал дополнительного измельчения перед растворением. При необходимости порошок доизмельчали в шаровой мельнице до размера частиц 20 -40 мкм и использовали в предварительных опытах с азотной кислотой без фтора. Характерный параметр его кристаллической решетки составлял 4,9040-4,9050 А, содержание азота, кислорода и углерода, определенное в данном материале нейтронно-активационным методом, — 5,35-5,45, 0,15-0,20 и менее 0,001 % мас. соответственно. Р астворени е п орош к а ни три д а плутония В каждом из выполненных экспериментов PuN в количестве, близком к 1 или 2 г, растворяли в 20 мл раствора, достигая конечной концентрации плутония, соответственно близкой 0,2 или 0,4 моль/л. Скоростью растворения управляли, вводя в раствор азотной кислоты фторид-анион и ионы алюминия. Ионы фтора вводили в раствор в виде NaF (пока позволяла его растворимость) или в виде раствора HF, алюминий вводили в виде его нитрата. Все эксперименты проводили в описанной выше аппаратуре (см. рис. 1). Заполненную аргоном и герметизированную ампулу в виде стеклянного цилиндра объемом приблизительно 200 см3 с образцом PuN устанавливали в термостатируемую баню с глицерином чаще при комнатной или другой заранее установленной температуре. Из надетой на пришлифованную пробку хлорвиниловой трубки удаляли резиновую пробку и сверху через нее быстро заливали заранее приготовленный и поданный в перчаточный бокс раствор нужного объема и состава. Трубку соединяли со сборником газа емкостью около 250 см3, после чего начинали нагрев системы до заданной температуры, главным образом до 80 °С, которую далее поддерживали постоянной. По ходу опыта фиксировали время, прошедшее от подачи раствора,