INSTITUTO DE TECNOLOGÍA NUCLEAR DAN BENINSON

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Examinando INSTITUTO DE TECNOLOGÍA NUCLEAR DAN BENINSON por Materia "ADSORCION"

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    Estudio de la interacción competitiva del Zinc y el Cobalto en la superficie de la Magnetita
    (Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología Nuclear Dan Beninson) Altieri, Tamara Antonella; Chocrón, Mauricio; Garcia Rodenas, Luis; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología Nuclear Dan Beninson
    La disminución de los campos de radiación externos al núcleo constituye una herramienta fundamental para el correcto mantenimiento de una central nuclear de potencia y consecuentemente, disminuye la dosis que recibe el personal. La inyección de Zinc en el sistema primario-moderador ha demostrado ser una estrategia muy valiosa para el control y reducción de estos campos en reactores nucleares como Atucha I y Atucha II. Si bien el efecto esta tecnológicamente probado con resultados positivos en algunas centrales, el fenómeno básico subyacente no ha sido suficientemente estudiado. Para ello, se estudió la adsorción individual de Co2+y Zn2+sobre magnetita a temperatura ambiente y su dependencia con el pH: si es inferior al pHo del óxido (pHo ≈ 6,5), no se produce la adsorción de los cationes metálicos Co2+ y Zn2+ debido a la repulsión coulómbica con los sitios protonados, -FeOH2+. Por encima del pHo, los sitios desprotonados –FeO- adsorben las especies Co2+ y Co(OH)+ o Zn2+ y Zn(OH)+. Se midieron las isotermas a pH 7,0, 7,5 y 7,9 para el Co2+ y a pH 6,20, 6,85 y 7,00 para el Zn2+, observándose un importante aumento en la adsorción con el incremento de este. La fuerte dependencia con el pH sugiere que la adsorción de ambos elementos Co2 y Zn2+ sobre magnetita es de tipo química, con una parcial contribución electrostática, presentando el mismo mecanismo de adsorción. Los datos experimentales fueron ajustados por el modelo de Langmuir y se calcularon los parámetros fisicoquímicos característicos de este modelo: la constante b relacionada con la energía de unión adsorbente-adsorbato y la máxima capacidad de adsorción por gramo del óxido adsorbente, Csmax. De la comparación de estos valores, se observa que el Zn2+ presenta una mayor afinidad por los grupos oxhidrilos superficiales de la magnetita. Por otra parte, para la adsorción de ambos cationes se calculó la constante de equilibrio termodinámica Ko y la variación de la energía libre de Gibbs ΔGo, la cual se relaciona con la espontaneidad del proceso de interacción superficial. De la comparación de los valores obtenidos de ΔGo y Ko de ambos elementos metálicos a pH 7,0, se concluye que el proceso de adsorción es sólo moderadamente más favorable para el Zn2+. Se midieron las cinéticas de desorción de una cantidad constante de Co2+ previamente adsorbido en presencia de concentraciones crecientes de Zn2+ en solución a pH 7,0; donde éstas inducen una desorción progresivamente mayor, demostrando una leve capacidad de desorción. Se estudiaron las cinéticas de adsorción competitiva del Co2+ y del Zn2+ sobre magnetita a temperatura ambiente y pH 7,0; observándose una disminución de la adsorción del Co2+ con el incremento de la concentración de Zn2+ en solución. El zinc demostró un efecto bloqueante de magnitud moderada para la adsorción de nuevo Co2+ en la superficie de la magnetita. Los resultados obtenidos durante los experimentos de adsorción competitiva, así como los obtenidos durante la desorción de Co2+, fueron modelados por una cinética de segundo orden, característica de una adsorción química. Esto último se corresponde con los resultados obtenidos durante las isotermas de adsorción individual. Se puede concluir en forma general, que la eficiencia del Zn2+ para disminuir los campos de radiación externos al núcleo en los reactores nucleares, es decir, la capacidad de bloquear la adsorción de nuevo Co2+ y la desorción del Co2+ previamente adsorbido sobre la superficie de los productos de corrosión, se debe a su concentración empleada en exceso respecto a la del Co2+ soluble, que a una muy diferente afinidad de ambos elementos hacia la superficie de los óxidos de hierro.
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    Implementación de polímeros de coordinación para la separación de elementos f
    (Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología Nuclear Dan Beninson) Liendo, Hernán; Luca, Vittorio; Dos Santos, Lucas; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología Nuclear Dan Beninson
    El presente se realizo en el contexto de Programa Nacional de Gestion de Residuos Radiactivos (PNGRR) en el marco general del desarrollo e implementacion de novedosos materiales con buenas propiedades para la adsorcion de productos fision y elementos radiactivos presentes al final del ciclo del combustible nuclear. En este trabajo se sintetizo un polimero de coordinacion utilizando Zr (IV) como centros metalicos y como ligantes organicos polifosfonatos, el amino acido fosfonico trimetileno (ATMP) con el fin de evaluar su potencialidad para la extraccion selectiva de elementos del bloque f (lantanidos/tierras raras, Th y U) El objetivo principal consistio en caracterizar el compuesto Zr-ATMP puro como tambien incluido en un soporte polimerico de poliacrilonitrilo (PAN) y evaluar su desempeño en columnas cromatograficas para la adsorcion y separacion intralantanidos (tierras raras) El compuesto Zr-ATMP fue sintentizado con distintas fracciones molares de fosforo (0.6, 0.8 y 0.9) mediante metodos hidrotermales. a partir de los patrones de difraccion se infirio que el compuesto obtenido es altamente amorfo. Fue necesario utilizar un metodo de granulacion e inclusion (esferas pequeñas y hebras) para el compuesto Zr-ATMP utilizando de soporte polimerico PAN. El compuesto Zr-ATMP PAN en forma granular y de hebras fue ensayado en columnas cromatograficas, ya que resulta inapropiado el uso del polvo Zr-ATMP directo sin una morfologia adecuada. Luego se empaco en columnas de intercambio ionico y se midieron sus curvas de rupturas. Se evaluo la selectividad del material por los diferentes elementos, especialmente la serie de los lantanidos, Th y U a partir de una solucion simulante multielemental con dichos elementos. A traves del uso de diferentes acidos a concentraciones variables se intento ajustar las propiedades de adsorcion. En los ensayos llevados a cabo, se observo que el compuesto presenta una alta afinidad por Sc3+ definido por IUPAC como tierra rara. A partir de este resultado se llevaron a cabo ensayos para evaluar una posible aplicacion minera para su extraccion. El material sintetizado posee una alta afinidad por Sc, Th y U en un amplio rango de pH. Asimismo dichos elementos se mantuvieron fuertemente adsorbidos en el mismo rango de pH evaluado al momento de eluir la columna, mientras que algunos elementos fueron desorbidos practicamente en conjunto. Desde el punto de vista de sepracion selectiva intralantanidos en este trabajo se observa que el compuesto Zr-ATMP muestra una capacidad de adsorcion mucho mayor para los lantanidos pesados como Dy respecto de lantanidos livianos como La. Sin embargo, en este trabajo no fue posible lograr una separacion cuantitativa entre elementos de la serie de los lantanidos. Tambien se ensayo el material irradiado (3MGy de radiacion) con el objetivo de simular las condiciones reales de aplicacion del material. los resultados mostraron que el material posee una alta resistencia a la radiacion, manteniendo algunas de sus principales caracteristicas. Finalmente se calcino el material cargado con cationes a fin de investigar si es posible la transformacion del mismo en algun tipo de ceramico y evaluar su resistencia a la lixiviacion.