2.2. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ РАДИОНУКЛИДОВ МЕЖДУ ДВУМЯ ФАЗАМИ

Ионы радионуклидов находятся в растворах в ультрамалых концентрациях. Поэтому с веществами, способными давать с данным радионуклидом малорастворимые соединения, произведения растворимости никогда не будут достигнуты и самостоятельная твердая фаза не сможет возникнуть. Однако если в растворе присутствуют ионы макроэлемента, сходного с радионуклидом по химическим свойствам, в концентрации, достаточной для осаждения, будет происходить процесс совместного осаждения макро- и микрокомпонента, или процесс соосаждения. Соосаждение с образованием кристаллических осадков, где микрокомпонент распределяется по всему объему кристаллов, называется сокристаллизацией. Процесс осаждения микрокомпонента на поверхности твердой фазы макрокомпонента (включая внутреннюю поверхность) называется адсорбцией.

Макроэлемент при соосаждении называется носителем. Если носителем является нерадиоактивный изотоп того же элемента, что и радионуклид, такой макрокомпонент называют изотопным

32

носителем. Например, макроконцентрации ⁸⁶Sr или природной смеси изотопов стронция будут изотопным носителем для радионуклида ⁹⁰Sr. В том случае, когда происходит соосаждение радионуклида с другим элементом, близким ему по химическим свойствам, элемент называется неизотопным носителем. Примером может служить соосаждение ⁹⁰Sr с Са или ²²⁶Ra с Ва. Сокристаллизация описывается законом Гана: "Микроколичества радиоактивного элемента кристаллизуются с макроэлементом, если оба образуют изоморфные или изодиморфные кристаллы с одинаковым противоионом". Уравнение, выражающее сокристаллизацию при термодинамическом равновесии, имеет вид

где х и у - количества микро- и макрокомпонентов в твердой фазе; х₀ и у₀ - начальные количества микро- и макрокомпонентов в растворе; D - коэффициент кристаллизации. Если D > 1, то радионуклид накапливается в кристаллах; если D < 1, то радионуклид находится преимущественно в растворе; при D = 1 отношения микро- и макрокомпонентов в осадке и растворе равны.

Для термодинамически неустойчивых систем справедливо логарифмическое уравнение

где λ - коэффициент кристаллизации. При логарифмическом распределении твердая фаза не гомогенна. Концентрация микрокомпонента плавно растет от центра к периферии при λ < 1 и падает, если λ > 1. В случае установления равновесия коэффициент кристаллизации λ достигает своего максимального значения, равного D.

33