Gdzie i jak zrobić najdroższy metal na świecie

Jeśli uważasz, że złoto i platyna są najcenniejszymi metalami na planecie, to się mylisz. W porównaniu z niektórymi sztucznie wytwarzanymi metalami złoto jest porównywalne z rdzą na starym kawałku żelaza. Czy możesz sobie wyobrazić cenę 27 000 000 USD za gram substancji? Tyle kosztuje element radioaktywny California 252. Tylko antymateria, która jest najdroższą substancją na świecie, jest droższa (około 60 trylionów dolarów na gram przeciwwodnika).

Do chwili obecnej na świecie zgromadzono tylko 8 gramów Kalifornii-252, a rocznie produkuje się nie więcej niż 40 miligramów. I są tylko 2 miejsca na planecie, gdzie jest regularnie produkowany: w Oak Ridge National Laboratory w USA i ... w Dimitrowgradzie, w obwodzie uljanowskim.

Chcesz wiedzieć, jak wychodzi na światło prawie najdroższy materiał na świecie i dlaczego jest potrzebny?

Dimitrowgrad

Świeć, ale nie rozgrzewaj

Najpotężniejszy

Z 6 reaktorów jest jeden, najbardziej ukochany przez naukowców RIAR. On jest pierwszy. Jest także najpotężniejszym, który dał mu imię - SM. W 1961 r. Był to SM-1 o mocy 50 MW, w 1965 r., Po modernizacji, stał się SM-2, w 1992 r. - SM-3, którego działanie zaprojektowano do 2017 r. Jest to unikalny reaktor i na świecie jest jedyny. Jego wyjątkowość polega na bardzo wysokiej gęstości strumienia neutronów, którą jest w stanie wytworzyć. To neutrony są głównymi produktami RIAR. Za pomocą neutronów można rozwiązać wiele problemów w badaniu materiałów i tworzeniu przydatnych izotopów. A nawet aby zrealizować marzenie średniowiecznych alchemików w życiu - zmienić ołów w złoto (teoretycznie).

Jeśli nie wejdziesz w szczegóły, proces jest bardzo prosty - jedna substancja jest pobierana i strzelana przez neutrony ze wszystkich stron. Tak więc na przykład z uranu poprzez kruszenie jego jąder przez neutrony można uzyskać lżejsze pierwiastki: jod, stront, molibden, ksenon i inne.

Uruchomienie reaktora SM-1 i jego udane działanie spowodowało wielki rezonans w świecie naukowym, stymulując w szczególności budowę reaktorów wysokoprzepływowych o twardym widmie neutronowym w USA - HFBR (1964) i HFIR (1967). Oprawy fizyki jądrowej, w tym ojciec chemii jądrowej, Glenn Seborg, wielokrotnie odwiedzali RIAR i przejęli to doświadczenie. Ale nikt inny nie stworzył tego samego reaktora pod względem elegancji i prostoty.

Reaktor SM jest po prostu genialny. Jego rdzeniem jest prawie 42 x 42 x 35 cm sześcian, ale przydzielona moc tego sześcianu wynosi 100 MW! Wokół rdzenia w specjalnych kanałach instalowane są rurki z różnymi substancjami, które muszą być wystrzeliwane przez neutrony.

Na przykład ostatnio z reaktora wyciągnięto kolbę z irydem, z której uzyskano pożądany izotop. Teraz zawiesza się i chłodzi.

Następnie mały pojemnik z radioaktywnym irydem zostanie załadowany do specjalnego ochronnego pojemnika ołowiowego o wadze kilku ton i wysłany do klienta samochodem.

Wypalone paliwo (tylko kilka gramów) zostanie następnie schłodzone, zakonserwowane w ołowianej beczce i wysłane do magazynu radioaktywnego na terenie instytutu w celu przechowywania długoterminowego.

Niebieski basen

W tym pomieszczeniu znajduje się więcej niż jeden reaktor. Obok SM jest inny - RBT - reaktor typu basenowego, który działa w połączeniu z nim. Faktem jest, że w reaktorze SM paliwo „wypala” tylko połowę. Dlatego musi być „spalony” w RBT.

Ogólnie rzecz biorąc, RBT jest niesamowitym reaktorem, w którym można nawet zajrzeć (nie pozwolono nam jednak). Nie ma zwykłej grubej stalowej i betonowej skrzynki, a aby chronić ją przed promieniowaniem, po prostu umieszcza się go w ogromnej kałuży wody (stąd nazwa). Słup wody zawiera aktywne cząsteczki, hamując je. W tym przypadku cząstki poruszające się z prędkością przekraczającą prędkość fazową światła w ośrodku powodują niebieskawy blask znany wielu osobom z filmów. Ten efekt nazywają nazwiska naukowców, którzy go opisali - Wawiłow - Czerenkow.

(Zdjęcie nie jest związane z reaktorem RBT ani RIAR, ale pokazuje jedynie efekt Wawiłowa-Czerenkowa).

Zapach burzy

Zapachu hali reaktorów nie można mylić z niczym. Pachnie silnie ozonem, jak po burzy. Powietrze jest jonizowane podczas przeciążenia, gdy zużyte zespoły są usuwane i przenoszone do basenu w celu chłodzenia. Cząsteczka tlenu O2 jest przekształcana w O3. Nawiasem mówiąc, ozon wcale nie pachnie świeżo, ale bardziej przypomina chlor i to samo żrące. Przy wysokim stężeniu ozonu kichasz i kaszlesz, a następnie umierasz. Jest przypisany do pierwszej, najwyższej klasy zagrożenia szkodliwymi substancjami.

W tym momencie tło promieniowania w hali rośnie, ale nie ma tu też ludzi - wszystko jest zautomatyzowane, a operator obserwuje proces przez specjalne okno. Jednak nawet po tym nie należy dotykać poręczy w hali bez rękawiczek - można złapać radioaktywny brud.

Umyj ręce, przód i tył

Ale nie możesz iść z nią do domu - przy wyjściu z „brudnej strefy” wszyscy zostaną sprawdzeni za pomocą detektora promieniowania beta, a jeśli się dowiesz, ty i twoje ubrania pójdziecie do reaktora jako paliwo. Żart :)

Ale w każdym razie ręce należy myć mydłem po wizycie w takich miejscach.

Zmień płeć

Korytarze i schody w zbiorniku reaktora pokryte są specjalnym grubym linoleum, którego krawędzie są wygięte do ścian. Jest to konieczne, aby w przypadku skażenia radioaktywnego nie można było pozbyć się całego budynku, ale po prostu zwinąć linoleum i położyć nowy. Czystość tutaj jest prawie jak na sali operacyjnej, ponieważ największym niebezpieczeństwem jest kurz i brud, które mogą dostać się na ubrania, skórę i wnętrze ciała - cząstki alfa i beta nie mogą latać daleko, ale gdy są blisko uderzenia, są jak kule armatnie, a żywe komórki zdecydowanie nie są przywitaj się

Pilot z czerwonym przyciskiem

Pokój kontrolny reaktora.

Sama konsola sprawia wrażenie mocno przestarzałej, ale po co zmieniać to, co zostało zaprojektowane na wiele lat działania? Najważniejsze jest to, że za tarczami wszystko jest nowe. Niemniej jednak wiele czujników zostało przeniesionych z rejestratorów do wyświetlaczy elektronicznych, a nawet systemów oprogramowania, które, nawiasem mówiąc, są opracowywane w NIIAR.

Każdy reaktor ma wiele niezależnych stopni ochrony, więc „Fukushima” tutaj nie może być w zasadzie. Co do Czarnobyla - to nie te same pojemności, działają tu reaktory kieszeniowe. Największym niebezpieczeństwem jest emisja niektórych izotopów światła do atmosfery, ale nie będzie to możliwe, jak zapewniamy.

Fizycy jądrowi

Fizycy instytutu są fanami swojego rzemiosła i mogą spędzać godziny na ciekawych rozmowach o swojej pracy i reaktorach. Godzina przeznaczona na pytania nie była wystarczająca, a rozmowa trwała dwie nudne godziny. Moim zdaniem nie ma takiej osoby, która nie byłaby zainteresowana fizyką jądrową :) A dyrektorowi działu Reactor Research Complex, Petelinowi Aleksiejowi Leonidowiczowi i głównemu inżynierowi, słusznie jest prowadzić transmisje popularnonaukowe na temat reaktorów jądrowych :)

Jeśli poza NIIAR włożysz spodnie do skarpet, najprawdopodobniej ktoś zrobi ci zdjęcie i umieści je w sieci, aby się śmiać. Jest to jednak konieczność. Spróbuj dowiedzieć się, dlaczego.

Witamy w hotelu Californium

Teraz o Kalifornii-252 i dlaczego jest potrzebny. Mówiłem już o wysokoprzepływowym reaktorze neutronowym SM i jego zaletach. Teraz wyobraź sobie, że energia wytwarzana przez cały reaktor SM może wytworzyć tylko jeden gram (!) Kalifornii.
California-252 jest potężnym źródłem neutronów, co pozwala na stosowanie go w leczeniu nowotworów złośliwych, w przypadku których inna radioterapia jest nieskuteczna. Unikalny metal pozwala przebijać części reaktorów, części samolotów i wykrywać uszkodzenia, które zwykle są starannie ukrywane przed promieniami rentgenowskimi. Za jego pomocą można znaleźć złoża złota, srebra i ropy naftowej w trzewiach ziemi. Potrzeba tego na świecie jest bardzo duża, a klienci są czasami zmuszeni stać przez lata w kolejce do upragnionego mikrogramu w Kalifornii! A wszystko dlatego, że produkcja tego metalu zajmuje ... lata. Aby wyprodukować jeden gram Kalifornii-252, pluton lub kury poddaje się przedłużonemu napromieniowaniu neutronami w reaktorze jądrowym odpowiednio przez 8 i 1,5 roku, poprzez kolejne transformacje przebiegające przez prawie całą linię elementów transuranowych układu okresowego pierwiastków. Proces na tym się nie kończy - z powstałych produktów napromieniowania środkami chemicznymi sam wapń jest izolowany przez wiele miesięcy. To bardzo, bardzo żmudna praca, która nie wybacza pośpiechu. Mikrogramy metalu są gromadzone dosłownie przez atomy. To tłumaczy tak wysoką cenę.

Nawiasem mówiąc, masa krytyczna metalu California-252 wynosi tylko 5 kg (na metalową kulę), aw postaci wodnych roztworów soli - 10 gramów (!), Co pozwala na stosowanie go w miniaturowych bombach jądrowych. Jednak, jak już pisałem, do tej pory na świecie jest tylko 8 gramów, a używanie go jako bomby byłoby bardzo marnotrawstwem :) Tak, a problem polega na tym, że po 2 latach pozostaje dokładnie połowa istniejącej Kalifornii, a po 4 latach całkowicie się obraca w pył z innych bardziej stabilnych substancji.