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

за счет окисления нитрида, так и путем восстановления азотной кислоты, предположительно, в соответствии с реакцией 10 PuN + 48 HNO 3 = 10 Pu(NO 3)4 + 9 N 2 + 24 H 2 O (1) С этим согласуется и удельный объем выделившихся газов, составивший около 80-90 см3/г растворенного нитрида. Более точных результатов газового анализа можно достичь, если имеется хроматограф, размещенный в перчаточном боксе, либо с использованием новой, специально для этого спроектированной установки для работы с большим количеством плутония. Таким образом, нами было установлено, что полученный гидридным способом порошок нитрида плутония при растворении в азотной кислоте быстро (за 1-2 ч) растворяется в растворах HNO 3 -HF при молярном отношении F:Pu не менее 1 в технологически корректных условиях: а именно с небольшой (до 3 л /м и н к г) скоростью выделения взрывобезопасного газа, преимущественно диазота N 2 . Очевидно, что при растворении нитрида плутония, обогащенного по изотопу 15N, в азотной кислоте природного изотопного состава при формировании газовой фазы произойдет его изотопное разбавление. Согласно уравнению (1) на 1 моль плутония из изотопно модифицированной формы нитрида Pu15N в газовую фазу будет выделяться 0,5 моль диазота 15N 2 , обогащенного азотом-15, а из азотной кислоты по электронному балансу будет образовываться 0,4 моль диазота природного изотопного состава. Таким образом, при азотнокислотной переработке изотопно модифицированного СНУП-топлива будет происходить изотопное разбавление азота до содержания 55,6 % 15N 2 . В качестве общих закономерностей растворения PuN можно отметить следующее: • во всех случаях в раствор переходило более 97 % плутония, а твердый остаток по внешнему виду не отличался от исходного материала; • во всех случаях не наблюдалось сколько-нибудь заметного вспенивания раствора, хотя при высоких скоростях реакции и особенно интенсивном выделении газа все пространство ампулы над раствором заполнялось туманом, образуемым аэрозолями раствора; • в большинстве случаев активное растворение PuN начиналось уже при комнатной температуре, хотя точно оценить скорость выхода газов в первые 1-2 мин не удавалось из-за совпадения процесса с расширением находившегося в ампуле аргона при ее соединении со сборником газа. Судя по полученным нами результатам, основное влияние на долю плутония, остающуюся после растворения на фильтре в виде труднорастворимого остатка, оказывает величина молярного соотношения F:Pu, а также последовательность введения фторида в раствор (табл. 2). Введение даже небольших количеств нитрата алюминия повышает содержание плутония в остатке. Таблица 2 Потери плутония с твердым остатком при растворении порошка PuN Loss o f plutonium with solid residue during dissolution o f PuN powder Концентрация HNO 3 5,5 моль/л 9,0 моль/л 12 моль/л Потери плутония с осадком, % Если фторид ввести после HNO 3 13 8 3 Если фторид ввести вместе с НNОз 0,4 0,9* 0,23 *В присутствии алюминия. Заклю чени е Таким образом, в настоящей работе представлена информация о практическом лабораторном опыте растворения в азотной кислоте соединений плутония: схема аппарата, методические и практические приемы для работы. Показано, что при растворении 1-2 г порошка нитрида плутония, полученного гидридным методом со средним размером частиц 500 мкм, в растворах азотной кислоты, содержащей фторид- анион, в большинстве случаев скорость газовыделения не превышает 3 л/мин на 1 кг PuN. Процесс