Izvestiya of Saratov University.

Chemistry. Biology. Ecology

ISSN 1816-9775 (Print)
ISSN 2541-8971 (Online)


For citation:

Shablovsky Y. О. Heterophase phenomena of tritium fractionation in water systems. Izvestiya of Saratov University. Chemistry. Biology. Ecology, 2024, vol. 24, iss. 1, pp. 35-43. DOI: 10.18500/1816-9775-2024-24-1-35-43, EDN: FQNTJT

This is an open access article distributed under the terms of Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC-BY 4.0).
Full text:
(downloads: 40)
Language: 
Russian
Heading: 
Article type: 
Article
UDC: 
544.582.6
EDN: 
FQNTJT

Heterophase phenomena of tritium fractionation in water systems

Autors: 
Shablovsky Yaroslav О., Pavel Sukhoi State Technical University of Gomel
Abstract: 

Tritium is the only one of the radioactive isotopes that a filtering system is unable to neutralize. It is produced by collateral fi ssion processes in nuclear reactors and displays itself in radioactive wastes and effl uents in diff erent forms of tritium oxides. Thus the development and application of nuclear energy entails a challenging problem of treating tritium-containing radioactive wastewater.The paper deals with tritium water isotopologues, namely, with prototritium water and deuterotritium water. Various approaches to the problem of tritium separation have been outlined. The choice of the appropriate process of water detritiation depends, fi rst of all, on whether the detritiated water is recycled back to the reactor system or is discharged to the environment and on whether molecular tritium is to be extracted for further application. Special attention is paid to the process of electrosonochemical water detritiation which is shown to be the preferential one due to its ability to provide molecular tritium. Tritiated water decomposition should be preceded by its concentrating, the latter being two-stage and including water conditioning followed by providing concentrated tritiated water. Reverse-osmosis conditioning and salt rectifi cation are considered as preferential techniques. 

Reference: 
  1. Перевезенцев А. Н., Розенкевич М. Б. Технология трития для термоядерного реактора. Долгопрудный : ИД «Интеллект», 2019. 336 с.
  2. Văsaru G. Tritium isotope separation. Ann Arbor, London, Tokyo : CRC Press Inc., Boca Raton, 1993. 320 p.
  3. Магомедбеков Э. П., Белкин Д. Ю., Растунова И. Л., Сазонов А. Б., Селиваненко И. Л., Кулов Н. Н. Ректификация воды как метод детритизации тяжеловодного замедлителя // Теоретические основы химической технологии. 2017. Т. 51, № 4. С. 376–383.
  4. Карцев В. Н. К пониманию структурочувствительности температурного коэффициента внутреннего давления // Журнал структурной химии. 2004. Т. 45, № 5. С. 877–882.
  5.  Сазонов А. Б., Алешина А. В., Магомедбеков Э. П. Иммобилизация тритийсодержащих отходов путем включения в цементную матрицу // Радиохимия. 2009. Т. 51, № 4. С. 363–365.
  6. Satoshi N., Toshihiro A., Hitoshi K., Haruki I., Ryo O. Tritiated water removal method based on hydrate formation using heavy water as co-precipitant // Chemical Engineering Journal. 2023. Vol. 465, № 1. Р. 142979-1–142979-11. https://doi.org/10.1016/j. cej.2023.142979
  7. Ferreira M. F., Turner A. Tritium: Its relevance, sources and impacts // Science of the Total Environment. 2023. Vol. 876, № 1. Р. 162816-1–162816-9.
  8. Магомедбеков Э. П., Растунова И. Л. Проблемы детритизации водных радиоактивных отходов // Радиоактивные отходы. 2022. № 2 (19). С. 17–24.
  9. Ρrabhakar S., Misra Β. M., Ramami M. P. S. Relative transport of water (H2O) and tritiated water (HTO) across cellulose acetate membranes // Radiochimica Acta. 1986. Vol. 39, № 2. Р. 93–96. https://doi.org/10.1524/ ract.1986.39.2.93
  10. Sun D., Run L. Hydrogen isotopic water separation in membrane distillation // Separation and Purifi cation Technology. 2023. Vol. 314, № 1. Р. 123634-1–123634-19. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2023.123634
  11. Lott P. F., Millich F. Instrumentation for osmometry // Journal of Chemical Education. 1966. Vol. 43, № 3. Р. A191–A208.
  12. Nelson D. A., Duncan J. B., Jensen G. A., Burton S. D. Isotopomeric water separations with supported polyphosphazene membranes // Journal of Membrane Science. 1996. Vol. 112, № 2. Р. 105–113. https://doi. org/10.1016/0376-7388(95)00100-X
  13. Duncan J. B., Nelson D. A. The separation of tritiated water using supported polyphosphazene membranes // Journal of Membrane Science. 1999. Vol. 157, № 2. Р. 211–217. https://doi.org/10.1016/S0376-7388(98)00380-9
  14. Соботович Э. В., Пушкарёв А. В., Литовченко А. С., Пушкарёва Р. А., Долин В. В. Феномен изотопного осмоса при использовании бентонитовых мембран // Доклады НАН Украины. 2007. № 1. С. 179–183.
  15. Dzaugis M. E., Spivack A. J., D’Hondt S. A quantitative model of water radiolysis and chemical production rates near radionuclide containing // Radiation Physics and Chemistry. 2015. Vol. 115, № 1. Р. 127–134. https://doi. org/10.1016/j.radphyschem.2015.06.011
  16. Андреев Б. М., Магомедбеков Э. П., Розенкевич М. Б., Сахаровский Ю. А. Гетерогенные реакции изотопного обмена трития / под общ. ред. Б. Ф. Мясоедова. М. : Едиториал УРСС, 1999. 206 с.
  17. Кулов Н. Н., Полковниченко А. В., Лупачев Е. В., Вошкин А. А., Магомедбеков Э. П. Распределение изотопов водорода между фазами при парожидкостном равновесии водных солевых растворов // Теоретические основы химической технологии. 2020. Т. 54, № 1. С. 3–9. https://doi.org/10.31857/S0040357120010108
  18. Tanaka H., Kado T., Negita H. The fractionation of tritiated water in an equilibrium between organic hydrates and their aqueous solutions // Bulletin of the Chemical Society of Japan. 1974. Vol. 47, № 2. Р. 278–280.
  19. Кондакова Ю. В., Шестаков И. А., Сазонов А. Б. Термодинамические изотопные эффекты трития в амидах и аминокислотах // Успехи в химии и химической технологии. 2017. Т. 31, № 10. С. 34–36.
  20. Королёва В. С., Шестаков И. А., Сазонов А. Б. Изотопное равновесие дейтерия и тритиямеждумолекулами воды и углеводов // Успехи в химии и химической технологии. 2018. Т. 32, № 9 (205). С. 21–23.
  21. Heinze S., Stolz T., Ducret D., Colson J.-C. Self-radiolysis of tritiated water: Experimental study // Fusion Science and Technology. 2005. Vol. 48, № 1. P. 673–679. https:// doi.org/10.13182/FST05-A1014
  22. Stolz T., Ducret D., Heinze S., Baldacchino G., Colson J.-C., Dedieu B., Pelletier Th. Self-radiolysis of tritiated water // Fusion Engineering and Design. 2003. Vol. 69, № 1–4. P. 57–60. https://doi.org/10.1016/S0920- 3796(03)00236-9 
  23. Морозов А. В., Сахипгареев А. Р., Шлёпкин А. С., Сошкина А. С. Определение физико-химических свойств борной кислоты // Энергетические системы. 2019. № 1. С. 67–73.
Received: 
25.08.2023
Accepted: 
25.12.2023
Published: 
29.03.2024
Short text (in English):
(downloads: 20)