3
Календарь конференций
  • 5 – 6 октября

    Научно-практическая конференция VII Губеровские чтения: «Юго-Восточная Азия: историческое прошлое и современная реальность»

  • 8 октября

    Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Эволюция права-2020»

  • 11 – 12 октября

    Научно-практическая конференция студентов, магистрантов и аспирантов II Молодежные Губеровские чтения «Юго-Восточная Азия: история и современность»

  • 26 октября

    Пятая ежегодная научная конференция консорциума журналов экономического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова

  • 9 – 12 ноября

    4-я международная школа по квантовым технологиям

  • 16 – 19 ноября

    200 лет Греческой революции (1821 – 2021): история, литература, культура

  • 23 – 26 ноября

    СОВМЕСТНАЯ XXII Международная научно-практическая конференция юридического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова и XX Международная научно-практическая конференция "Кутафинские чтения" «Роль права в обеспечении благополучия человека»

  • 3 декабря

    III Межвузовская студенческая конференция «Региональные варианты массовой культуры»

  • 15 декабря

    Четвертая международная научно-практическая конференция студентов и аспирантов «СМИ и журналистика: слово молодым»

Все конференции
Конкурсы на замещение должностей научных и педагогических работников
Проект «Вернадский»
Филиал МГУ в г. Сарове

Гранты Президента РФ
Единая поисковая система по зарубежным базам данных
ЗАПИСАТЬСЯ НА ВАКЦИНАЦИЮ
Олимпиады школьников и универсиады в МГУ

Химики научились определять степени окисления урана в сложных оксидах

Рентгеновский фотоэлектронный спектр валентных электронов поверхности монокристаллической пленки оксида урана. Источник: Юрий Тетерин
Рентгеновский фотоэлектронный спектр валентных электронов поверхности монокристаллической пленки оксида урана. Источник: Юрий Тетерин

Международный коллектив ученых, в состав которого входят химики из Московского университета имени М.В.Ломоносова создали методику определения кислородного коэффициента урана в сложных оксидах, впервые используя данные рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС). Исследование опубликовано в высокорейтинговом журнале Inorganic Chemistry.

Ученые химического факультета МГУ под руководством профессора Юрия Тетерина в содружестве с российскими и британскими коллегами разработали метод, позволяющий точно определять кислородный коэффициент урана в сложных оксидах. Информация о степени окисления урана, кислородном коэффициенте в сложных оксидах урана UO2+x и их ионном составе (U4+, U5+, U6+), имеет огромное научное и промышленное значение.

UO2+x  — это обобщенная формула всех сложных оксидов урана, и записывается она таким образом именно потому, что уран в этом веществе имеет одновременно несколько степеней окисления. Кислородный коэффициент определяет стехиометрию сложного оксида урана, показывая, сколько атомов кислорода приходится на один атом урана в химической формуле.

Определение кислородного коэффициента необходимо для создания технологий разработки урановых месторождений, приготовления топлива для атомных реакторов, прогнозирования процессов, сопровождающих распад урана в реакторах, создания матриц для захоронения радиоактивных отходов, развитие технологий реабилитации окружающей среды от радиоактивных отходов.

В работе использовались метод рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС) и различные рентгеноструктурные методы. РФЭС является наиболее эффективным методом определения степени окисления урана (и других химических элементов семейства актинидов). Этот метод основан на фотоэффекте и получает сигналы от электронов с разных энергетических уровней и орбиталей атомов. Например, линия U 4f в спектре означает, что на анализатор прилетел электрон f-орбитали, находящейся на четвертой по счету (от ядра) электронной оболочки.

Ученые доказали, что корректная величина кислородного коэффициента в UO2+x не может быть получена на основании информации о величинах интенсивностей линий U 4f и O 1s электронов внутренних уровней. Поэтому для точного определения кислородного коэффициента ученые использовали интенсивность линии внешних U5f – электронов. Эта перемена и легла в основу новой методики.

«Наша методика основана на результатах широкого экспериментального и теоретического исследования природы химической связи в оксидах урана, физически обоснована и позволяет получать наиболее корректные результаты», — комментирует результаты работы один из авторов статьи, ведущий научный сотрудник кафедры радиохимии химического факультета МГУ, доктор физико-математических наук, профессор Юрий Тетерин.

Методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС) изучались как поликристаллические, так и аморфные (не имеющие кристаллической структуры) образцы оксидов урана. Для получения эталонных спектров РФЭС ученые использовали монокристаллические пленки отдельных оксидов урана. Такие спектры необходимы для сравнения с соответствующими теоретическими спектрами и для изучения влияния на них радиационных повреждений образцов. В настоящее время получение таких пленок также является проблемой, которая была решена в опубликованной работе при сотрудничестве с зарубежными соавторами.

«В результате установлено, что облучение монокристаллических пленок ионами 129Xe23+ (ксенона) приводит к существенному нарушению дальнего и ближнего порядка в структуре и повышению степени окисления ионов урана. Те же процессы протекают в атомном реакторе. Полученные результаты подтверждаются данными рентгенофазового анализа, также использованного в нашей работе», — говорит Юрий Тетерин.

В процессе изучения влияния облучения ионами урана и аргона монокристаллических пленок UO2 было обнаружено, что на поверхности оксида урана образуется устойчивая фаза оксида UO2.12 (кислородный коэффициент которой равен 2.12). Состав этой фазы в широком диапазоне не зависит от интенсивности облучения и температуры отжига образца. Это направление получит развитие в последующих наших исследованиях.

Фундаментальная научная задача исследований заключается в определении степени окисления, ионного состава и природы химической связи соединений актинидов на основании параметров тонкой структуры спектров РФЭС их внутренних и внешних электронов.

Результаты работы могут быть использованы на всех этапах получения атомной энергии: от добычи урановой руды до трансмутации выгоревшего топлива, при создании матриц для захоронения радиоактивных отходов, а также для развития технологий реабилитации окружающей среды после техногенных аварий, связанных с радиоактивностью.