Природный источник высокообогащенного свинца-208 в Украине для ядерной энергетики
В рудопроявлениях монацита на западе Кировоградской области установлена практически безурановая разновидность минерала возрастом 2 млрд лет, которая содержит ~10% тория и ~1% свинца чистотой 98% по 208 изотопу. Прогнозируется, что
 такой свинец является перспективным для использования в каче...
Saved in:
| Published in: | Доповіді НАН України |
|---|---|
| Date: | 2015 |
| Main Authors: | , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2015
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/96598 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Природный источник высокообогащенного свинца-208 в Украине для ядерной энергетики / А.А. Вальтер, В.Е. Сторижко, А.В. Андреев, В.Н. Павлюк, А.И. Писанский // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2015. — № 5. — С. 61-70. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860106334096064512 |
|---|---|
| author | Вальтер, А.А. Сторижко, В.Е. Андреев, А.В. Павлюк, В.Н. Писанский, А.И. |
| author_facet | Вальтер, А.А. Сторижко, В.Е. Андреев, А.В. Павлюк, В.Н. Писанский, А.И. |
| citation_txt | Природный источник высокообогащенного свинца-208 в Украине для ядерной энергетики / А.А. Вальтер, В.Е. Сторижко, А.В. Андреев, В.Н. Павлюк, А.И. Писанский // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2015. — № 5. — С. 61-70. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Доповіді НАН України |
| description | В рудопроявлениях монацита на западе Кировоградской области установлена практически безурановая разновидность минерала возрастом 2 млрд лет, которая содержит ~10% тория и ~1% свинца чистотой 98% по 208 изотопу. Прогнозируется, что
такой свинец является перспективным для использования в качестве теплоносителя
в реакторах IV поколения без дополнительного изотопного обогащения. Описаны метод
и результаты поисков такого сырья, приведены состав и структурная характеристика минерала, сделана оценка ресурсов.
В рудних проявах монациту на заходi Кiровоградської областi встановлено практично безурановий рiзновид мiнералу вiком 2 млрд рокiв, що мiстить ~10% торiю i ~1% свинцю
чистотою 98% за 208 iзотопом. Прогнозується, що такий свинець є перспективним для
використання як теплоносiя в реакторах IV поколiння без додаткового iзотопного збагачення. Описано метод i результати пошукiв такої сировини, наведено склад i структурнi характеристики мiнералу, зроблено оцiнку ресурсiв.
In monazite ore deposits on the west of the Kirovograd area, the variety of the mineral by an
age of 2 billion years practically without uranium, which contains ~10% of thorium and ~1% of
lead with cleanliness of 98% on 208 isotope is established. It is predicted that such lead may be a
perspective coolant for reactors of the IV generation without additional isotope enrichment. The
method and results of searching for such raw material are described, the content of elements and
structural characteristics of the mineral are presented, and the estimation of its resources is done.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:31:54Z |
| format | Article |
| fulltext |
оповiдi
НАЦIОНАЛЬНОЇ
АКАДЕМIЇ НАУК
УКРАЇНИ
5 • 2015
ФIЗИКА
УДК 621.039
А.А. Вальтер, академик НАН Украины В. Е. Сторижко,
А.В. Андреев, В. Н. Павлюк, А. И. Писанский
Природный источник высокообогащенного свинца-208
в Украине для ядерной энергетики
В рудопроявлениях монацита на западе Кировоградской области установлена практи-
чески безурановая разновидность минерала возрастом 2 млрд лет, которая содер-
жит ∼10% тория и ∼1% свинца чистотой 98% по 208 изотопу. Прогнозируется, что
такой свинец является перспективным для использования в качестве теплоносителя
в реакторах IV поколения без дополнительного изотопного обогащения. Описаны метод
и результаты поисков такого сырья, приведены состав и структурная характеристи-
ка минерала, сделана оценка ресурсов.
Ключевые слова: свинец-208, торий, теплоноситель, рентгеновская флюоресценция, мо-
нацит.
Ядерная энергетика вступает в период создания реакторов IV поколения и реакторных
систем с ускорителями ионов, в которых предусматривается использование новых эффек-
тивных теплоносителей.
В [1–3] показано, что свинец, сильно обогащенный 208-м изотопом, обладает неоспори-
мыми преимуществами перед другими теплоносителями. Этот материал имеет очень низкое
значение поперечника захвата нейтронов и является слабым замедлителем нейтронов при
упругом рассеянии во всей области реакторных энергий из-за его большого атомного веса
и при неупругом рассеянии быстрых нейтронов — из-за высокого энергетического порога
реакции возбуждения нуклида. Свинец-208 более безопасен по сравнению с легкими тепло-
носителями.
Прогнозируется, что применение 208Pb в реакторах приведет к росту производства плу-
тония и к трансмутации долгоживущих продуктов распада.
По сравнению со свинец-висмутовой эвтектикой свинец-208 имеет гораздо более низкую
послеэксплуатационную токсичность и не требует расхода висмута, который с ростом его
потребления может стать весьма дефицитным металлом.
Средняя природная распространенность изотопов свинца в настоящее время составляет:
1,4% 204Pb; 24,1% 206Pb; 22,1% 207Pb; 52,4% 208Pb [4], что близко соответствует изотоп-
ному составу всех свинцовых руд и получаемого из них металла. Изотоп 204Pb является
© А.А. Вальтер, В. Е. Сторижко, А.В. Андреев, В. Н. Павлюк, А.И. Писанский, 2015
ISSN 1025-6415 Доп. НАН України, 2015, №5 61
первичным, сохранившимся со времени последнего нуклеосинтеза. Прочие изотопы свинца
являются конечными продуктами цепочек распада радиоактивных семейств: 235U → 207Pb
(T1/2 = 703,8 · 106 лет); 238U → 206Pb (T1/2 = 4,468 · 109 лет); 232Th → 208Pb (T1/2 =
= 1,41 · 1010 лет).
Получение 208Pb изотопа из природного свинца требует изотопного обогащения, что
снижает его привлекательность из-за высокой стоимости процесса [5].
В [6, 7] обобщены данные о возможных природных источниках редких изотопов, обра-
зующихся в результате распада долгоживущих нуклидов и консервации продуктов распа-
да в устойчивых минеральных матрицах. При благоприятном элементном составе минера-
ла-хозяина процесс приводит к концентрации в естественных условиях некоторых изотопов
в сильнообогащенном, чистом и даже в сверхчистом виде. Образующиеся изотопные про-
дукты могут быть экстрагированы несложными химическими методами и использованы
без дополнительного изотопного обогащения. Это значительно расширяет сферу примене-
ния таких естественнообогащенных изотопных продуктов и может представлять экономи-
ческий интерес.
Накопление радиогенного изотопа (Cрг) определяется соотношением
Cрг = Cра[exp(ln 2t/T1/2)− 1],
где Cра — концентрация исходного радиоактивного нуклида; T1/2 — период его полураспада;
t — возраст минерала-хозяина [6].
Для накопления чистого изотопа должен реализоваться распад радиоактивного нукли-
да в течение геологически продолжительного времени в минерале, представляющем собой
пространственно закрытую систему, изначально не содержащую элемента, к которому отно-
сится радиогенный изотоп, и не нарабатывающей других изотопов этого элемента в резуль-
тате распада других нуклидов.
В связи с перспективами использования 208Pb в ядерной энергетике возникает пробле-
ма прогнозирования, поиска, открытия и разработки месторождений высокообогащенного
природного свинца-208.
Мы ставили задачу обнаружения в рудах Украины минерального носителя с очень высо-
ким обогащением свинца по 208-му изотопу, перспективного для экономически целесообраз-
ного извлечения и использования без дополнительного изотопного обогащения.
Перспективными относительно чистого свинца-208 являются ториевые минералы значи-
тельного геологического возраста и, соответственно, их руды, не содержащие урана и пер-
вичного свинца [7].
Мы исходили из того, что Украинский кристаллический щит — древняя геологическая
структура, занимающая около 1/3 территории Украины (рис. 1). Это регион, богатый ру-
дами значительного геологического возраста, где встречены многочисленные проявления
ториевого оруденения [8].
Как объект первоочередного изучения был выбран ортофосфат редких земель — мона-
цит, имеющий идеальную формулу (Ce, La, Pr, Nd, . . . )[PO4], обычно содержащий значи-
тельное количество тория, входящего в структурную позицию церия.
Монацит является самым распространенным природным концентратором тория и ред-
ких земель. В то же время имеются данные о хорошей сохранности в структуре монацита
радиогенного свинца, что позволяет эффективно использовать этот минерал для элемент-
ного датирования.
62 ISSN 1025-6415 Dopov. NAN Ukraine, 2015, №5
Рис. 1. Схема размещения проявлений монацита, изученных при поисках высокообогащенного свинца-208:
I — Украинский щит; II — район развития изученных монацитовых россыпей Побужья; III — титано-цир-
кониевые россыпи, содержащие монацит (1 — Малышевская; 2 — Тарасовская; 3 — Зеленоярская; 4 —
Мокроялынская; 5 — Краснокутская); IV — россыпи коры выветривания, содержащие монацит (6 — Глухо-
вецкая; 7 — Просяновская); V — коренное проявление монацита Балка Корабельная (8 ); 6 — россыпное (а)
и коренные проявления (б ) безуранового монацита; 9 — Гайсинское; 10 — Табанское; 11 — Первомайс-
кое
Сравнительный кристаллохимический анализ структур монацита и фосфата свинца
Pb3(PO4)2 выявил [9] природу высокой емкости структуры монацита относительно атомов
радиогенного свинца, которая составляет не менее половины катионных позиций Ce (Th)
в минерале. Это и является, на наш взгляд, главной причиной хорошей сохранности ради-
огенного свинца в структуре монацита.
В случае монацита, изначально не содержащего свинца и урана, распад тория должен
приводить к накоплению в минерале чистого 208Pb.
В рудах месторождений Украины монацит в виде примесного компонента присутствует
в мелкозернистых титано-циркониевых россыпях бассейна р. Днепр и в виде главного или
одного из главных полезных компонентов в россыпях коры выветривания и аллювиаль-
ных россыпях преимущественно западной части Украинского щита (см. рис. 1). Здесь же
известны и коренные проявления существенно монацитовых руд.
В монацитах разрабатываемых россыпей с учетом возраста минерала было оценено [7]
содержание в свинце 208-го изотопа, которое составило от 60 до 88%.
В данной работе приведены результаты поиска монацита, высокообогащенного свин-
цом-208 в проявлениях коры выветривания и в коренных проявлениях в гранитоидных
ISSN 1025-6415 Доп. НАН України, 2015, №5 63
Рис. 2. Фрагменты рентгенофлуоресцентных спектров монацитов с соотношением уран/торий 0,0356 (ли-
ния) и 0,005 (залитый спектр)
породах Побужья. Первые положительные результаты, полученные в этом направлении,
приведены в [10]. Материалом для исследования послужили шлиховые пробы рыхлых
пород и протолочек коренных пород, отобранные при поисково-съемочных работах Пра-
вобережной геологической экспедицией под руководством одного из авторов (В.Н. Пав-
люк).
Изначально рыхлые или измельченные породы после сепарации зерен по размерам (+0,5;
0,5–0,25 и −0,25 мм) были разделены на тяжелые и легкие фракции в бромоформе плот-
ностью 2,9 г/см3, а затем — по магнитным свойствам.
Монацит концентрируется (до 80%) в тяжелой электромагнитной фракции, содержание
монацита в исходных пробах колеблется от 0,01 до 2%.
К настоящему времени опробован монацит 35 проявлений, расположенных в левобе-
режье Южного Буга в полосе 150 × 40 км, вытянутой вдоль долины реки (см. рис. 1).
Для выбора разновидностей монацита, высокообогащенных 208-м изотопом свинца, ис-
пользовался рентгенофлуоресцентный метод определения U/Th отношения как с помощью
обычной процедуры анализа весовых количеств, так и при помощи оригинальной методики
анализа единичных зерен.
Данные по отдельным зернам использовались для оценки колебаний состава монаци-
тов и показали, как правило, высокую равномерность значений уран-ториевого отношения
в монацитах в пределах отдельных проб, размер которых составлял 0,5–1 м по оси керна
или по длине бороздовых проб коренных выходов.
Принцип отбраковки образцов монацита по спектрам иллюстрирует рис. 2.
В целом уран-ториевое отношение в монацитах опробованных проявлений колебалось
от 0,18 до 0,0006 и незначительно — в пределах отдельных проявлений. Более тщательно
исследовались пробы с U/Th отношением 0,005 и менее, что отвечает, без учета исходной
примеси свинца, чистоте 208Pb выше ∼97,5%.
На твердотельном масс-спектрометре МИ-1304 выполнена масс-спектрометрия свинца
для проб пяти коренных и россыпного проявлении монацита с низким содержанием урана
(табл. 1).
В среднем для россыпного проявления в коре выветривания и пяти пунктов коренных
проявлений высокообогащенного 208Pb монацита средняя изотопная чистота свинца-208 со-
64 ISSN 1025-6415 Dopov. NAN Ukraine, 2015, №5
ставила 97,96%. Исходя из данных [3], можно предположить, что она окажется достаточной
для прямого использования такого свинца в качестве теплоносителя.
Причиной изотопного загрязнения свинца-208 в изученных монацитах является вхож-
дение в минерал при кристаллизации примеси урана и первичного (исходного) свинца.
Количество такого свинца можно оценить по концентрации 204Pb в проанализированных
образцах (см. табл. 1). Средняя концентрация 204-го изотопа в свинце 2 млрд лет назад во
время кристаллизации изученных образцов монацита была оценена, в результате расчета
изменения этой величины во времени, в 1,54%. При этом возраст Земли был принят в со-
ответствии с современными представлениями как T = 4,56 млрд лет (гомогенная Земля),
а изотопные отношения в свинце на то время были подобраны такими (206Pb/204Pb = 9,31;
207Pb/204Pb = 10,87; 208Pb/204Pb = 29,20), чтобы соответствовали современному изотопно-
му составу свинца и урана (238U/235U = 137,8) [4].
Вычисленная первичная концентрация урана составляла в момент кристаллизации
в разных из исследованных образцов от 740 до 220 мг/кг, а концентрация исходного свин-
ца — (27–117) мг/кг. При таких величинах примеси урана и первичного свинца в мона-
ците вносят сравнимый вклад в загрязнение свинца-208. Так, вклад урана в загрязнение
свинца-208 в образце 674 составил 0,86%, а первичного свинца — 0,45% при суммарной
изотопной чистоте 98,696%.
Общий элементный состав безуранового монацита приведен в табл. 2.
Безурановый монацит, содержащий чистый изотоп 208Pb, по внешним признакам и мак-
роскопическим свойствам не отличается от обычных разновидностей этого минерала. Мо-
Таблица 1. Изотопный состав свинца и возраст монацитов, высокообогащенных свинцом-208
Образец
Измеренные отношения
изотопов свинца
Рассчитанный изотопный
состав свинца, % Возраст t,
млрд лет∗
204/206 207/206 208/206 204 206 207 208
21 0,001 0,144 46,289 0,002 2,108 0,303 97,586 2,104
22 0,001 0,132 48,508 0,002 2,014 0,266 97,718 1,929
2224 0,00115 0,13990 47,242 0,00238 2,06682 0,28916 97,6416 2,017
674-2 0,001365 0,14372 86,686 0,00155 1,13855 0,16364 98,6963 2,030
854-4 0,000520 0,13129 51,504 0,00099 1,89985 0,24943 97,8497 2,016
1315-II 0,00038 0,12968 57,226 0,00065 1,71362 0,22222 98,0635 2,021
Пр и м е ч а н и е : ∗Возраст вычислен по соотношению радиогенных изотопов 207Pb/206Pb с поправкой на
изотопный состав свинца, вошедшего в структуру минерала при кристаллизации.
Таблица 2. Элементный состав монацита, высокообогащенного 208-м изотопом свинца % (мас.)
Образец Si P Ca La Ce Pr Nd Sm Gd Pb Th U Y
21 (n = 1) 0,63 12,24 0,94 13,45 24,72 1,23 8,92 0,38 0,18 0,843 8,94 0,072 0,770
22 (n = 1) 0,66 12,20 0,98 13,13 24,17 1,21 9,30 0,37 0,19 0,942 9,60 0,030 0,558
674 (n = 10) 0,78 11,68 0,38 13,68 23,81 2,48 7,28 0,019 н. о. 0,997 8,86 0,017 0,429
σ 0,07 0,28 0,06 0,99 0,47 0,61 0,47 0,007 0,153 1,05 0,008 0,068
854 (n = 17) 0,97 11,41 0,55 12,26 23,01 3,12 8,00 0,16 0,49 1,00 11,67 0,060 0,717
σ 0,12 0,42 0,08 0,62 0,68 0,22 0,26 0,14 0,18 0,27 2,29 0,011 0,211
1315 (n = 17) 0,92 11,59 0,75 11,25 22,02 3,05 8,66 0,24 0,51 0,84 8,10 0,052 0,52
σ 0,05 0,37 0,09 0,53 0,56 0,21 0,17 0,22 0,17 0,06 0,67 0,013 0,065
2224_4 (n = 5) 0,40 12,73 1,20 9,40 22,70 3,18 9,13 0,017 н. о. 0,84 8,45 0,059 0,447
σ 0,02 0,19 0,06 0,39 0,23 0,21 0,42 0,012 0,09 1,23 0,017 0,079
Пр и м е ч а н и е : Pb, Th, U определены рентгенофлуоресцентным методом, остальные элементы — методом
электронного микрозондирования.
ISSN 1025-6415 Доп. НАН України, 2015, №5 65
Рис. 3. Идиоморфные зерна наиболее чистого по 208Pb безуранового монацита, обр. 674
нацит кристаллизуется в моноклинной сингонии, пространственная группа — P21/n. Па-
раметры элементарной ячейки изученных образцов безуранового монацита соответствуют
типичным для этого минерала значениям: a0 = (6,75 ± 0,07) Å; b0 = (7,059 ± 0,09) Å;
c0 = (6,46 ± 0,08) Å; β = (104,06 ± 0,08)◦; V = (299,2 ± 0,4) Å3.
Высокообогащенный свинцом-208 монацит образует достаточно чистые частично огра-
ненные зерна размером 0,2–1 мм, окрашенные в желтовато-коричневый цвет. Хорошо окрис-
таллизованные зерна имеют изометричный (пирамидальный) или короткопризматический
габитус (рис. 3).
Полученные данные позволили сделать прогноз распространенности и вероятных эконо-
мических показателей разработки в Украине монацита, сильнообогащенного свинцом-208.
О практическом значении для получения свинца, высокообогащенного 208-м изотопом,
могут свидетельствовать некоторые разновидности монацита разрабатываемых россыпей:
крупнейшей Самотканской (Малышевской) и Волчанской. Благодаря заметному парамаг-
нетизму монацит при существующей мощности рудника может попутно извлекаться при
разработке россыпи в количестве порядка 100 т в год, что примерно соответствует 3,5 т
тория и 0,5 т свинца, обогащенного 208 изотопом. Сейчас монацит рассматривается как
вредная радиоактивная примесь и не извлекается.
Состав монацита Малышевской россыпи в смысле содержаний U, Th, Pb и изотопии
свинца для целей датирования хорошо изучен в работе [11] и иллюстрируется табл. 3.
Однако главную ценность представляют впервые установленные нами безурановые мо-
нациты Побужья, которые, очевидно, могут рассматриваться как сырье для твердотельных
теплоносителей, не требующее дополнительного изотопного обогащения.
Таблица 3. Содержание тория, урана, свинца и изотопия свинца монацитов Малышевской россыпи по дан-
ным работы [11]
Средние значения
из 224 рентгено-
флуоресцентных
определений
Изотопия свинца в монаците
по данным масс-спектро-
метрического анализа средней
пробы, % (отн.)
Среднее значение по 70 пробам,
обедненным ураном. Элементы
представлены в %(мас.), изотопы
свинца — в % (отн.) (расчетные данные)
Th U Pb 204Pb 206Pb 207Pb 208Pb U Th Pb
Изотопия свинца
206Pb 207Pb 208Pb
3,52 0,23 0,30 0,04 13,1 1,43 85,42 0,06 3,63 0,33 3,8 0,4 95,7
66 ISSN 1025-6415 Dopov. NAN Ukraine, 2015, №5
Наиболее хорошо изучено Табановское проявление коренных руд, расположенное на
юго-востоке Кировоградской области. Район имеет развитую транспортную инфраструкту-
ру. Коренные породы обнажаются в скалах высотой 15–20 м в обрывистом правом берегу
долины р. Ятрань и вскрыты карьером. На остальной площади они обычно перекрыты
10–15 м рыхлых суглинков и корой выветривания. Рудами являются гранитные пегмати-
ты и пегматоидные граниты, залегающие в виде круто падающих жил, преимущественно
СЗ простирания, установленной мощностью до 6 м. Протяженность рудной зоны состав-
ляет 4,5 км при средней мощности 50 м. Содержание монацита в пегматитах составляет
1,3–2,7%. Кроме того, пегматиты содержат в среднем 0,5% циркона, 0,27% ильменита, 0,5%
граната, 0,5% апатита. Общие прогнозные ресурсы проявления оценены в 12 млн т руды,
содержащей 300000 т монацита, т. е. в 27 тыс. т тория, 180 тыс. т редких земель и 2,8 тыс. т
свинца-208 чистотой 97,7%.
К югу от Табановского проявления сделаны находки бузурановых монацитов (про-
бы 2224, 1315, 854, 764), расположенные в полосе примерно 13,5 × 6 км, вытянутой в севе-
ро-западном направлении к северу от г. Первомайск (между пунктами 10 и 11 на рис. 1).
Здесь монацит также приурочен к пегматоидным гранитам, но масштабы проявлений не
установлены.
Россыпное оруденение с безурановым монацитом установлено в бассейне р. Собь (район
с. Чечелевка) и относится к проявлениям коры выветривания. Здесь под рыхлыми осадка-
ми в интервале глубин 3–50 м обнаружена гранитная дресва, содержащая 44 г/т безура-
нового монацита (см. рис. 1, точка 9 ). Расположенные севернее россыпи характеризуются
монацитом с низким обогащением по 208-му свинцу. Россыпи к югу от указанного пункта
в направлении Табановского проявления остались неопробованными.
Приведенные первые результаты исследования распространенности в рудах Украины
монацита — носителя свинца, сильно обогащенного 208Pb, показывают, что выявление ме-
сторождений свинца такого типа является вполне реальной задачей.
Возможность организации добычи такого монацита в значительной мере, на наш взгляд,
зависит от определения путей использования всех полезных компонентов минерала и, пре-
жде всего, тория. Необходимо решить вопросы использования этого элемента и (или) его
безопасного длительного хранения. В связи с заявленными в разных странах перспекти-
вами создания ториевых энергетических реакторов использование тория выглядит вполне
реальным. При принципиальном решении этого вопроса возникнет также вопрос использо-
вания достаточно мощного источника редкоземельных элементов, высвобождающихся при
переработке монацита.
Добыча валового монацитового концентрата при разработке мелкозернистых титано-
циркониевых россыпей, например, Малышевской в Украине, почти не потребует дополни-
тельных затрат и ее себестоимость в первом приближении может быть принята примерно
равной себестоимости добычи цирконового концентрата ∼1$ США/кг. Стоимость гидро-
металлургического выделения свинца из монацита по аналогии со сходными процессами
может быть оценена в ∼$ США 24–30/кг.
Хотя средний состав свинца россыпного монацита недостаточно обогащен 208-м изото-
пом (см. табл. 3), существует вероятность разработки простого метода разделения мона-
цита по флотационным, магнитным или другим свойствам с выделением низкоурановой
фракции минерала.
Вполне реальной выглядит возможность добычи безуранового монацита из охаракте-
ризованных выше коренных и россыпных проявлений Побужья, имеющих значительный
ISSN 1025-6415 Доп. НАН України, 2015, №5 67
потенциал для наращивания ресурсов. Их освоение потребует более тщательных экономи-
ческих оценок капитальных и эксплуатационных затрат, которые, однако, обещают быть
благоприятными в связи с близостью руд к поверхности Земли и развитой инфраструкту-
рой региона.
В настоящее время выявлены коренные проявления (гранитные пегматиты и пегматоид-
ные граниты) таких руд и проявление в коре выветривания. С достаточной степенью дос-
товерности можно утверждать, что потенциал установленного рудного района, по крайней
мере, в несколько раз превышает данные, приведенные выше для Табанского проявления.
Имеющиеся результаты позволяют прогнозировать возможность организации экономи-
чески целесообразного производства свинца-208 с изотопной чистотой ∼98% на уровне сотен
тонн в год.
Авторы благодарны Л.М. Степанюку за содействие в выполнении масс-спектрометрических
определений.
Цитируемая литература
1. Khorasanov G. L., Blokhin A. I., Valter A.A. New Coolant from Lead Enriched with the Isotope Lead-208
and Possibility of Its Acquisition from Thorium Ores and Minerals for Nuclear Energy Needs // Nuclear
reactors, 2012. – 338 p. Chapt. 4. – P. 58–70.
2. Khorasanov G. L. and Blokhin A. I. Some Advantages in Using Lead-208 as Coolant for Fast Reactors and
Accelerator Driven Systems // Application of stable lead isotope Pb-208 in nuclear power engineering and
its acquisition techniques. Ed. G. L. Khorasanov. – New York: Nova Science, 2013. – 184 p. Chapt. 1. –
P. 1–19.
3. Shmelev A.N., Kulikov G.G., Apse V.A., Chekin A.A., Kulikov E.G. Radiogenic Lead with Dominant
Content of 208Pb: New Coolant, Neutron Moderator and Reflector for Innovative Nuclear Facilities // Ibid.
Chapt. 3. – P. 43–97.
4. Parrington J. R., Knox H.D.,. Breneman S. L. et al. Nuclides and Isotopes. Sixteen Edition. – Lockheed
Martion Corporation, 2002. – 89 p.
5. Смирнов Ю.А., Борисович В.Д., Сулаберидзе Г. А. Оценка удельных затрат на получение изотопа
свинец-208 на газовых центрифугах при использовании различного сырья // Теорет. основы хим.
технологии. – 2012. – 46, № 4. – С. 463–469.
6. Valter A.A., Storizhko V.E., Dikiy N. P., Dovbnya A.N. et al. Nuclear-Analytical аnd Mineralogical Prin-
ciples аnd Techniques for Prediction and Investigation of the Native-Pure Rare Isotope Occurrence //
Problems of atomic science and technology. – 2005. – No 6(45). – P. 142–146.
7. Вальтер А.А. Два доповнення до ядерної мiнералогiї // Записки Укр. мiнерал. тов-ва. – 2011. – 8. –
С. 24–29.
8. Анисимов В.А., Кузьмин А.В., Макивчук О.Ф., Михницкая Т.П., Рябенко В.А. Ториеносность
Украинского кристаллического щита и его склонов // Геолог. журн. – 2007. – № 7. – С. 51–58.
9. Valter A.A., Podberezskaya N.V., Ponevchinsky V.V., Pisansky A. I. Pure 208Pb isotope in monazite:
crystal chemical and practical aspects // III Intern. Conf. “Crystallogenesis and mineralogy”. – Septem-
ber 27 – October 1. – 2013. – Novosibirsk, Russia. Abstract volume (Compiled and edited by T. B. Bekker,
K.D. Litasov, N.V. Sobolev). – P. 59–60.
10. Valter A.A., Khorasanov G. L., Storizhko V.E., Andreev A.V., Kramchenkov A.B., Pavljuk V.N. Pisans-
ky A. I., Ponevchinski V.V. Investigation of Possibilities for Production of Radiogenic Lead Highly Enriched
with 208 Isotope from Thorium Ores of Ukraine // Proceedings of Forth Conference “Heavy Liquid-Metal
Coolants in Nuclear Technologies (Editor-in-Chief G. I. Toshinsky)” (HLMC-2013). – Obninsk: SSC RF –
IPPE, 2013. – 2. – P. 364–372.
11. Андреев А. A. Возраст, геохимические особенности и возможные источники происхождения монацита
территории Украины. – Дис. . . . канд. геол. наук. – Киев, 2011. – 190 с.
68 ISSN 1025-6415 Dopov. NAN Ukraine, 2015, №5
References
1. Khorasanov G. L., Blokhin A. I., Valter A.A. Nuclear reactors, 2012, Chapter 4: 58–70.
2. Khorasanov G. L., Blokhin A. I. Application of stable lead isotope Pb-208 in nuclear power engineering and
its acquisition techniques, New York: Nova Science, 2013: 1–19.
3. Shmelev A.N., Kulikov G.G., Apse V.A., Chekin A.A., Kulikov E.G. Application of stable lead isotope
Pb-208 in nuclear power engineering and its acquisition techniques, New York: Nova Science, 2013: 43–
97.
4. Parrington J. R, Knox H.D., Breneman S. L. et al. Nuclides and Isotopes. Sixteen Edition. Lockheed
Martion Corporation, 2002, 89: 5.
5. Smirnov Yu.A., Borisevich V.D., Sulaberidze G.А. The Theoretical Bases of Chemical Technology, 2012,
46, No 4: 463–469 (in Russian).
6. Valter A.A., Storizhko V. E., Dikiy N. P., Dovbnya A.N. et al. Problems of atomic science and technology
(PAST), 2005, No 6(45): 142–146.
7. Valter A.A. Proceedings of the Ukrainian Mineralogical Society, 2011, 8: 24–29 (in Ukrainian).
8. Anidsimov V.A., Kuzmin A.V., Makivchuk O. F., Mihnitskaya T.P., Ryabenko V.A. Geological J., 2007,
No 7: 51–58 (in Ukrainian).
9. Valter A.A., Podberezskaya N.V., Ponevchinsky V.V., Pisansky A. I. III Internat. Conf. “Crystallogenesis
and mineralogy” September 27–October 1, 2013, Novosibirsk, Russia. Abstract volume (Compiled and
edited by T.B. Bekker K.D. Litasov N.V. Sobolev): 59–60.
10. Valter A.A., Khorasanov G. L., Storizhko V. E., Andreev A.V., Kramchenkov A.B., Pavljuk V.N., Pi-
sansky A. I., Ponevchinski V.V. Proceedings of Forth Conference “Heavy Liquid-Metal Coolants in Nuclear
Technologies (Editor-in-Chief G. I. Toshinsky)” (HLMC-2013), Obninsk: SSC RF–IPPE, 2013, 2: 364–
372.
11. Andreev A.A. Monazite: age, geochemical peculiarities and possible source of origin on the territory of
Ukraine, Ph.D. Thesis, Kiev, 2011 (in Russian).
Поступило в редакцию 04.12.2014Институт прикладной физики НАН Украины, Сумы
Киевский национальный университет
им. Тараса Шевченко
Правобережная экспедиция Украинской
геологической компании, с. Фурсы, Киев. обл.
А.А. Вальтер, академiк НАН України В.Ю. Сторiжко, О.В. Андреєв,
В.Н. Павлюк, А. I. Писанський
Природне джерело високозбагаченого свинцю-208 в Українi
для ядерної енергетики
Iнститут прикладної фiзики НАН України, Суми
Київський нацiональний унiверситет iм. Тараса Шевченка
Правобережна експедицiя Української геологiчної компанiї, с. Фурси, Київ. обл.
В рудних проявах монациту на заходi Кiровоградської областi встановлено практично без-
урановий рiзновид мiнералу вiком 2 млрд рокiв, що мiстить ∼10% торiю i ∼1% свинцю
чистотою 98% за 208 iзотопом. Прогнозується, що такий свинець є перспективним для
використання як теплоносiя в реакторах IV поколiння без додаткового iзотопного збага-
чення. Описано метод i результати пошукiв такої сировини, наведено склад i структурнi
характеристики мiнералу, зроблено оцiнку ресурсiв.
Ключовi слова: свинець-208, тоорiй, теплоносiй, рентгенiвська флуоресценцiя, монацит.
ISSN 1025-6415 Доп. НАН України, 2015, №5 69
A.A. Valter, Academician of the NAS of Ukraine V.Ye. Storiszko, A. V. Andreev,
V.N. Pavljuk, A. I. Pisansky
Natural source of highly enriched lead-208 in Ukraine for nuclear power
industry
Institute Applied Physics of the NAS of Ukraine, Sumy
Taras Shevshenko National University of Kiev
Right-bank Expedition of Ukrainian Geological Company, Fursy, Kiev region
In monazite ore deposits on the west of the Kirovograd area, the variety of the mineral by an
age of 2 billion years practically without uranium, which contains ∼10% of thorium and ∼1% of
lead with cleanliness of 98% on 208 isotope is established. It is predicted that such lead may be a
perspective coolant for reactors of the IV generation without additional isotope enrichment. The
method and results of searching for such raw material are described, the content of elements and
structural characteristics of the mineral are presented, and the estimation of its resources is done.
Keywords: lead-208, thorium, coolant, X-ray fluorescence, monazite.
70 ISSN 1025-6415 Dopov. NAN Ukraine, 2015, №5
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-96598 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1025-6415 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:31:54Z |
| publishDate | 2015 |
| publisher | Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Вальтер, А.А. Сторижко, В.Е. Андреев, А.В. Павлюк, В.Н. Писанский, А.И. 2016-03-18T15:56:43Z 2016-03-18T15:56:43Z 2015 Природный источник высокообогащенного свинца-208 в Украине для ядерной энергетики / А.А. Вальтер, В.Е. Сторижко, А.В. Андреев, В.Н. Павлюк, А.И. Писанский // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2015. — № 5. — С. 61-70. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/96598 621.039 В рудопроявлениях монацита на западе Кировоградской области установлена практически безурановая разновидность минерала возрастом 2 млрд лет, которая содержит ~10% тория и ~1% свинца чистотой 98% по 208 изотопу. Прогнозируется, что
 такой свинец является перспективным для использования в качестве теплоносителя
 в реакторах IV поколения без дополнительного изотопного обогащения. Описаны метод
 и результаты поисков такого сырья, приведены состав и структурная характеристика минерала, сделана оценка ресурсов. В рудних проявах монациту на заходi Кiровоградської областi встановлено практично безурановий рiзновид мiнералу вiком 2 млрд рокiв, що мiстить ~10% торiю i ~1% свинцю
 чистотою 98% за 208 iзотопом. Прогнозується, що такий свинець є перспективним для
 використання як теплоносiя в реакторах IV поколiння без додаткового iзотопного збагачення. Описано метод i результати пошукiв такої сировини, наведено склад i структурнi характеристики мiнералу, зроблено оцiнку ресурсiв. In monazite ore deposits on the west of the Kirovograd area, the variety of the mineral by an
 age of 2 billion years practically without uranium, which contains ~10% of thorium and ~1% of
 lead with cleanliness of 98% on 208 isotope is established. It is predicted that such lead may be a
 perspective coolant for reactors of the IV generation without additional isotope enrichment. The
 method and results of searching for such raw material are described, the content of elements and
 structural characteristics of the mineral are presented, and the estimation of its resources is done. Авторы благодарны Л.М. Степанюку за содействие в выполнении масс-спектрометрических определений. ru Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Доповіді НАН України Фізика Природный источник высокообогащенного свинца-208 в Украине для ядерной энергетики Природне джерело високозбагаченого свинцю-208 в Українi для ядерної енергетики Natural source of highly enriched lead-208 in Ukraine for nuclear power industry Article published earlier |
| spellingShingle | Природный источник высокообогащенного свинца-208 в Украине для ядерной энергетики Вальтер, А.А. Сторижко, В.Е. Андреев, А.В. Павлюк, В.Н. Писанский, А.И. Фізика |
| title | Природный источник высокообогащенного свинца-208 в Украине для ядерной энергетики |
| title_alt | Природне джерело високозбагаченого свинцю-208 в Українi для ядерної енергетики Natural source of highly enriched lead-208 in Ukraine for nuclear power industry |
| title_full | Природный источник высокообогащенного свинца-208 в Украине для ядерной энергетики |
| title_fullStr | Природный источник высокообогащенного свинца-208 в Украине для ядерной энергетики |
| title_full_unstemmed | Природный источник высокообогащенного свинца-208 в Украине для ядерной энергетики |
| title_short | Природный источник высокообогащенного свинца-208 в Украине для ядерной энергетики |
| title_sort | природный источник высокообогащенного свинца-208 в украине для ядерной энергетики |
| topic | Фізика |
| topic_facet | Фізика |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/96598 |
| work_keys_str_mv | AT valʹteraa prirodnyiistočnikvysokoobogaŝennogosvinca208vukrainedlââdernoiénergetiki AT storižkove prirodnyiistočnikvysokoobogaŝennogosvinca208vukrainedlââdernoiénergetiki AT andreevav prirodnyiistočnikvysokoobogaŝennogosvinca208vukrainedlââdernoiénergetiki AT pavlûkvn prirodnyiistočnikvysokoobogaŝennogosvinca208vukrainedlââdernoiénergetiki AT pisanskiiai prirodnyiistočnikvysokoobogaŝennogosvinca208vukrainedlââdernoiénergetiki AT valʹteraa prirodnedžerelovisokozbagačenogosvincû208vukraínidlââdernoíenergetiki AT storižkove prirodnedžerelovisokozbagačenogosvincû208vukraínidlââdernoíenergetiki AT andreevav prirodnedžerelovisokozbagačenogosvincû208vukraínidlââdernoíenergetiki AT pavlûkvn prirodnedžerelovisokozbagačenogosvincû208vukraínidlââdernoíenergetiki AT pisanskiiai prirodnedžerelovisokozbagačenogosvincû208vukraínidlââdernoíenergetiki AT valʹteraa naturalsourceofhighlyenrichedlead208inukrainefornuclearpowerindustry AT storižkove naturalsourceofhighlyenrichedlead208inukrainefornuclearpowerindustry AT andreevav naturalsourceofhighlyenrichedlead208inukrainefornuclearpowerindustry AT pavlûkvn naturalsourceofhighlyenrichedlead208inukrainefornuclearpowerindustry AT pisanskiiai naturalsourceofhighlyenrichedlead208inukrainefornuclearpowerindustry |