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Kinetics and mechanisms of reactions between H2O2 and copper and copper oxides.

Dalton transactions (Cambridge, England : 2003) (2015-08-20)
Åsa Björkbacka, Miao Yang, Claudia Gasparrini, Christofer Leygraf, Mats Jonsson
RESUMEN

One of the main challenges for the nuclear power industry today is the disposal of spent nuclear fuel. One of the most developed methods for its long term storage is the Swedish KBS-3 concept where the spent fuel is sealed inside copper canisters and placed 500 meters down in the bedrock. Gamma radiation will penetrate the canisters and be absorbed by groundwater thereby creating oxidative radiolysis products such as hydrogen peroxide (H2O2) and hydroxyl radicals (HO˙). Both H2O2 and HO˙ are able to initiate corrosion of the copper canisters. In this work the kinetics and mechanism of reactions between the stable radiolysis product, H2O2, and copper and copper oxides were studied. Also the dissolution of copper into solution after reaction with H2O2 was monitored by ICP-OES. The experiments show that both H2O2 and HO˙ are present in the systems with copper and copper oxides. Nevertheless, these species do not appear to influence the dissolution of copper to the same extent as observed in recent studies in irradiated systems. This strongly suggests that aqueous radiolysis can only account for a very minor part of the observed radiation induced corrosion of copper.

MATERIALES
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Sigma-Aldrich
Peróxido de hidrógeno solution, 30 % (w/w) in H2O, contains stabilizer
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Sigma-Aldrich
Ammonium acetate, for molecular biology, ≥98%
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Sigma-Aldrich
Ammonium acetate solution, for molecular biology, 7.5 M
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Sigma-Aldrich
Copper(II) oxide, nanopowder, <50 nm particle size (TEM)
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Sigma-Aldrich
Metanol, JIS special grade, ≥99.8%
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Sigma-Aldrich
Ammonium acetate, 99.999% trace metals basis
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Sigma-Aldrich
Metanol, SAJ first grade, ≥99.5%
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Metanol, anhydrous, 99.8%
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Copper(II) oxide, powder, 99.99% trace metals basis
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Sigma-Aldrich
Peróxido de hidrógeno solution, SAJ first grade, ≥30.0%
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Sigma-Aldrich
Metanol, suitable for HPLC
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Sigma-Aldrich
Metanol, SAJ special grade
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Acetoacetanilide, ≥99.5%
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Sigma-Aldrich
Peróxido de hidrógeno solution, 34.5-36.5%
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Sigma-Aldrich
Copper(II) oxide, 99.999% trace metals basis
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Sigma-Aldrich
Copper(II) oxide, powder, 99.995% trace metals basis
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Sigma-Aldrich
Metanol, suitable for HPLC, gradient grade, 99.93%
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Sigma-Aldrich
Metanol, NMR reference standard
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Sigma-Aldrich
Ammonium acetate, reagent grade, ≥98%
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Sigma-Aldrich
Methanol solution, NMR reference standard, 4% in methanol-d4 (99.8 atom % D), NMR tube size 3 mm × 8 in.
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Sigma-Aldrich
Ammonium acetate, BioXtra, ≥98%
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Sigma-Aldrich
Methanol-12C, 99.95 atom % 12C
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Supelco
Methanol solution, contains 0.10 % (v/v) formic acid, UHPLC, suitable for mass spectrometry (MS), ≥99.5%
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Sigma-Aldrich
Metanol, JIS 300, ≥99.8%, for residue analysis
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Sigma-Aldrich
Peróxido de hidrógeno solution, contains potassium stannate as inhibitor, 30-32 wt. % in water, semiconductor grade, 99.999% trace metals basis
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Sigma-Aldrich
Metanol, HPLC Plus, ≥99.9%, poly-coated bottles
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Sigma-Aldrich
Ammonium acetate solution, 50 % (w/v), for copper determination
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