Где добывают металл калифорний в россии

Обновлено: 22.01.2025

Итальянцы своим машинкам имена великих быков дают, что умирали и убивали на арене. Только то и остается, когда профукали легендарную компанию, которой уже давно владеет немецкая AUDI AG.

История же калифорния несколько иная, но схожая. Его в 1950 году впервые получили в Калифорнийском университете и в названии хотели отразить то, насколько сложно было этого добиться (так же тяжело, как пионерам Америки добраться до Калифорнии).

Теперь этот крайне сложный в получении металл рождается только в двух местах в мире: в национальной лаборатории Оук-Ридж, что в Штатах, и в Научно-исследовательском институте атомных реакторов в Димитровграде.

Lamborghini — это, конечно, не калифорний-252, машины и в изготовлении попроще будут, и подешевле.

Но как итальянцы производят уже не свои машины, так и американцы потеряли уникальность технологии калифорния, разделив его производство с советскими, а теперь и с российскими учеными.

Заметьте еще одну символическую аналогию: калифорния когда-то была не только американской, но и русской. Но оставим историю и изощренность ее переплетений, поговорим о калифорнии-252.

Кто такой

Калифорний в природе не встречается. Он один из тех веществ, что ученые, словно древние алхимики, получили самостоятельно. Как именно, расскажу позднее.

Есть 17 изотопов калифорния, с различными периодами полураспада и полезностью.

Самый полезный калифорний-252 — с периодом полураспада в два с половиной года, то есть эту штуку не особо-то похранишь.

Глазом не успеешь моргнуть, а от твоих 1,78 миллиарда останется меньше 900 миллионов рублей.

Но за то он и ценится: один грамм калифорния в секунду выпускает 2,4 биллиарда нейтронов.

Вы уже поняли — он радиоактивен и очень токсичен. Совсем плохой способ хранить семейные сбережения.

А то, что радиоактивно, может быть использовано плохими парнями, чтобы убивать других плохих парней и кучу непричастных людей заодно.

Я говорю о миниатюрной ядерной бомбе. Например, критическая масса металлического урана-235 составляет 52 кг.

Это шар диаметром 18 см, что-то между волейбольным и футбольным мячом, ну или как женский баскетбольный.

А у металлического же плутония-239 критическая масса всего 11 кг. Шарик 9-10 см.

Ну, а у гостя нашей программы калифорния-252 критическая масса всего 5 кг. А для водного раствора солей, внимание, только 10 грамм.

Я не знаю, как бабахнут 10 грамм, но, поговаривают, что в мире сейчас только 8 грамм этого добра. Так что миниатюрная ядерная бомба — это, похоже не к калифорнию.

Зачем

Калифорний ценят за его крайне богатую суть, богатую излучаемыми нейтронами, естественно.

Ученые, когда хотят продемонстрировать обывателям уникальность калифорния, рассказывают что мощность 1 грамма равняется мощности среднего такого ядерного реактора, ну или 200 кг радия.

Радия, правда, говорят, сейчас накоплено только 3 кг, на всю планету, и он считается третьим металлом по стоимости (по 7500 тыс. рублей за грамм) сразу после Осмия-187 (660 тыс. за грамм).

Да, калифорний впечатляет. Благодаря своей способности излучать нейтроны, он нашел применение в промышленности, в качестве «начинки» портативных аппаратов, способных находить повреждения в деталях, там, где не справляются другие методы, типа рентгена.

Кроме этого, он оказался полезен ученым при экспериментах с ядром атома. Медиками он используется в нейтронной радиохирургии.

К ней прибегают, например, когда обычная лучевая терапия уже не помогает. Калифорний помогает изучать другие планеты и наш спутник.

Впрочем, пригождается он и при изучении недр земли — поиск нефти , золота и другого добра.

Для всего этого используют микрограммы калифорния, дробя драгоценный грамм чуть ли не на атомы.

И, что интересно, несмотря на весьма и весьма высокую стоимость, очередь на покупку этого металла не становится меньше.

Что ж он дорогой такой, раз столь полезный?

Производство

Lamborghini на тракторном заводе, ручная сборка — вы полагаете, это сложное производство?

Как насчет того, чтобы по атомам собрать вещество, не существующее в природе?

В Димитровграде этим занимаются ученые, работающие в Научно-исследовательском институте атомных реакторов.

Когда вы работаете с ядерной энергетикой, вам необходимо ее изучение. Особенно, когда у вас крупнейшая в мире компания в этой области, такая как Росатом.

НИИ атомных реакторов и задумывался изначально, для испытания ядерных реакторов, но сейчас здесь все сложнее.

Конечно, тут имеется множество стендов для исследования новых технологий топливного цикла.

Работают лаборатории, функционирует радиохимический комплекс, позволяющий изучать трансурановые элементы.

Здесь трудятся 7 атомных реакторов и ни один из них не соединен с многоваттными мощностями генерирующими электричество, все они призваны служить науке и экспериментам.

Сейчас в этом НИИ существует крупнейший комплекс, позволяющий проводить исследования любых реакторных материалов. И не только исследовать, но и производить.

Для того чтобы получить 1 грамм калифорния, нам необходим атомный реактор и 10 килограмм плутония (который, в свою очередь, тоже необходимо синтезировать из урана, добыть который — задачка не из легких).

Помещаем плутоний в рабочую зону реактора и начинаем бомбардировать его нейтронами пока не получим очень токсичную и как я понял, достаточно бесполезную штуку — америций.

Затем мы продолжаем процесс, пока не увидим, что америций превратился в кюрий.

Уже гораздо более полезное вещество. На его основе, например, планируют изготавливать миниатюрные ядерные реакторы с очень высоким энерговыделением.

Такие планы дают кюрию большие шансы на полет в космос, если ученые наладят его рентабельное производство.

Ну да ладно, оставим этот очень перспективный элемент, нам нужно следовать дальше, продолжая облучение его нейтронами.

Следующее вещество что мы получим, будет берклий, который совсем не интересен, поэтому продолжаем облучение, получая на выходе долгожданный грамм калифорния.

Мы бы и дальше продолжали облучение, но изотоп калифорния слишком тяжел, чтобы во что-то превратиться.

Удивительная алхимия, не правда ли? Лично меня удивляет, что все это происходит без жертвоприношений и вызова дьявола. Хотя кто их знает, ученых.

Ах да, я совсем забыл, на этот процесс у вас уйдет 8 лет.

Вместо вывода

Как часто слышишь фразу — «наши ничего не производят, все из Китая везут».

В принципе, если совершать покупки только на китайском рынке или «АлиЭкспресс» и не высовывать носа дальше «Спидинфо» или пабликов в «Одноклассниках», то такое впечатление может сложиться, действительно.

Однако мы с вами теперь знаем, что есть удивительно сложное производство, которое удалось реализовать пока только в Штатах и России и нигде больше в мире.

Но это совсем не значит, что мы производим только калифорний.

Это значит, что мы способны на очень многое.

Автор: Сергей Черкасов

Читайте в Дзене

В Объединённой двигателестроительной корпорации Ростеха смотрят в будущее, и поэтому заговорили о создании гибридной силовой установки (ГСУ).

Эту силовую установку планируют использовать в вертолетах Ансат, VRT-500 и Ка-226Т, где сейчас используются импортные двигатели.

Сахалин даже в XXI веке был изрезан "наследием" японкой оккупации словно шрамами на теле. Эти шрамы можно было видеть на любой карте.

Самый дорогой металл в мире производят в России

Топ-10 самых дорогих металлов в мире: сколько стоит и как добывают калифорний-252

Гипотеза наделала шума в СМИ и среди историков, а разработать её помог самый дорогой металл в мире, созданный за несколько лет до этого, — калифорний.

Топ-10 самых дорогих драгоценных металлов на планете

Чаще всего в истории ценности измеряли в золотом эквиваленте. Золото входит в десятку ценнейших драгметаллов планеты, но не оно возглавляет список. Самые дорогостоящие металлы — на порядки ценнее золота — не используются для изготовления ювелирных украшений, не так распространены и известны.

Давайте посмотрим на рейтинг. Данные актуальны на ноябрь 2018 и примерны из-за колебаний курса. В 2011 платина была дороже палладия, а цена золота — в полтора раза выше нынешней.

Место в рейтинге	Металл	Стоимость, USD за 1 г
10	Серебро (Au)	~ 0,5
9	Рутений (Ru)	~ 9
8	Осмий (Os)	~ 13
7	Платина (Pt)	~ 25
6	Палладий (Pd)	~ 39
5	Золото (Au)	~ 40
4	Иридий (Ir)	~ 48
3	Родий (Rh)	~ 84
2	Осмий-187 (187Os)	~ 200 тыс.
1	Калифорний-252 (252Cf)	~ 250 млн

Остановимся на лидере рейтинга — самом дорогом элементе. Его стоимость измеряется сотнями миллионов долларов. В рублях это число — 16 604 750 000 — скорее похоже на пароль от Wi-Fi, чем на цену. 1 мг калифорния стоит столько же, сколько 9 трехкомнатных квартир в историческом центре Таганрога с панорамными окнами и евроремонтом .

Происхождение и свойства Cf-252

Порядковый номер Cf в периодической таблице Менделеева — 98, год открытия — 1950, место — Калифорнийский университет в Беркли, США. Калифорний синтезирован искусственно и не встречается на Земле (но есть версия, что он образуется при взрывах сверхновых). Известно 17 его изотопов (элементов с тем же атомным номером, но другой атомной массой, то есть количеством нейтронов в ядре атома).

Самый стабильный (период полураспада 900 лет) — калифорний-251, но широкое применение получил изотоп 252 (период полураспада 2,5 года) из-за максимального коэффициента размножения нейтронов.

Калифорний принадлежит к семейству актиноидов (не путайте с лантаноидами — редкоземельными элементами). Актиноиды — радио- и химически активные металлы серебристо-белого цвета, из которых в природе можно встретить только два: уран и торий. Как типичному металлу, калифорнию свойственны:

мягкость;
пластичность;
высокая плотность — 15,1 г/см³ (больше, чем у палладия, но меньше, чем у золота);
среднеплавкость — 900 °С.

Калифорний — красивый металл с благородным холодным блеском, смертельно опасный для человека из-за радиотоксичности. Это самый редкий металл на Земле: его мировой запас — около 10 г, что неудивительно, учитывая объемы ресурсов, нужных для его производства.

Где и как добывают самый дорогой металл

В мире есть всего два предприятия, производящих калифорний. Они находятся на территориях главных ядерных держав мира: НИИАР в российском Димитровграде и Национальная лаборатория Окридж в штате Теннеси, США.

Для получения калифорния мишени из кюрия (тоже дорогого искусственного металла) длительно (от 8 мес. до 1,5 лет) бомбардируют (облучают) нейтронами в ядерном реакторе. Синтез проходит в несколько этапов с образованием новых изотопов и останавливается на калифорнии, ядро которого малочувствительно к облучению и не увеличивает свою массу.

Есть метод, позволяющий вырабатывать калифорний из плутония. Для производства 1 г калифорния требуется 8 лет и 10 кг плутония, который тоже производится только в лабораториях и 40 кг которого достаточно для создания 6 ядерных ракет. Плутоний последовательно метаморфирует в металлы америций, кюрий, берклий и, наконец, в калифорний.

Польза и применение калифорния-252

Несмотря на колоссальную стоимость и сложность изготовления калифорния, его производство оправдывает себя — ему нет аналогов.

Источник нейтронов

Суть работы ядерного реактора — самоподдержание цепной реакции деления атомов, сопровождающейся выделением энергии. И самый дорогой металл мира — Калифорний обладает уникальными для этого свойствами: один его грамм выделяет 2,3 биллиона (2,3×1012) нейтронов в секунду. Нейтронное излучение такой мощности присуще целому реактору «традиционной» системы.

Научные исследование микро- и макромира

Калифорний предоставляет ученым огромные возможности. Разница между масштабами работ, в которых он используется, поражает: это и разработки, посвященные исследованию космоса (ближнего и дальнего), и изучение атомов веществ.

Прикладная наука

В более конкретных областях науки этот элемент тоже полезен. Его применение обходится дорого, но дает очень точные результаты. С его помощью стали возможны:

Нейтронно-активационный анализ, количественный и качественный, исключительно точный, — тот самый, что выступил в пользу гипотезы об отравлении Наполеона, обнаружив в срезанной за день до смерти пряди волос бывшего императора мышьяк.

Нейтронная радиография — метод неразрушающего исследования материала, изначально применявшийся для распознавания состава руды — минералов и сплавов.

Повседневная практика

Индустрии, где применяется самый дорогой металл, многообразны: это металлургия, химическая, нефтяная и угольная промышленности. С калифорнием мы можем находить повреждения в корпусах самолетов, океанских лайнеров и атомных реакторов.

Может Cf служить и безопасности: нейтронная радиография способна найти наркотики в запаянной патронной гильзе и взрывчатку на дне грузового вагона, тем самым спасая сотни и тысячи жизней.

Медицина

Спасает жизни дорогой калифорний и онкологическим больным. В 1960-х началось изучение воздействия калифорния-252 на злокачественные опухоли. Проводились эксперименты и исследования — сначала на китайских хомячках, потом и на людях. Сейчас 252 изотоп успешно используют в радиологической терапии новообразований — это дорого, но действенно.

Тайны древности и волосы Наполеона

Радиография используется для определения возраста предметов искусства и древнего быта. Благодаря нейтронным технологиям подделка произведений скульптуры и живописи становится все более трудноосуществимой.

Но вернемся к Бонапарту. Нейтронно-активационный анализ показал, что содержание мышьяка в пряди его волос превышало физиологическую норму в 13 раз. Предположили, что Наполеон был отравлен. Впрочем, в начале XXI века гипотезу опровергли, выяснив, что волосы хранились в порошке, содержащем мышьяк, а сам Бонапарт страдал прободной язвой и, вероятно, раком желудка. Какая из болезней убила его — неизвестно, но не исключено, что облучение калифорнием спасло бы императора-изгнанника.

Надеюсь, вам было интересно. Подписывайтесь на мои статьи и рассказывайте о них!

Где добывают металл калифорний в россии

Пикабу в мессенджерах

Активные сообщества

Тенденции

Где и как делают самый дорогой металл в мире⁠ ⁠

Вы можете представить себе цену в 27 000 000 долларов США за один грамм вещества? Именно столько стоит радиоактивный элемент Калифорний-252. Дороже только антиматерия, которая является самой дорогой субстанцией в мире (около 60 триллионов долларов за грамм антиводорода).

На сегодняшний день в мире накоплено всего 8 грамм Калифорния-252, а ежегодно производится не более 40 миллиграмм. И на планете есть только 2 места, где его регулярно производят: в Окриджской национальной лаборатории в США и . в Димитровграде, в Ульяновской области.

В 80 километрах от Ульяновска, на реке Черемшан, находится город Димитровград с населением около 100 000 человек. Его главное предприятие - Научно-исследовательский институт атомных реакторов (НИИАР), который был создан в 1956 году по иницитиве Курчатова. Изначально он был опытной станцией для испытаний ядерных реакторов, но в настоящее время спектр направлений деятельности значительно расширился. Сейчас в НИИАР испытывают различные материалы, чтобы определить, как они себя ведут в условиях продолжительного радиактивного излучения, создают радионуклидные источники и препараты, которые применяют в медицине и исследованиях, решают технические вопросы экологически чистых технологий и просто ведут научную деятельность. В НИИАР работает около 3500 сотрудников и 6 реакторов.

Ни один из шести "нииаровских" реактора не используется как источник энергии и не отапливает город - тут вы не увидите гигантских установок на тысячи МВт. Главная задача этих "малышей" - создать максимальный по плотности поток нейтронов, которыми учёные института и бомбардируют различные мишени, создавая то, чего нет в природе. Реакторы НИИАР работают по схеме "10/10" - десять день работы и 10 день отдыха, профилактики и перегрузки топлива. При таком режиме просто невозможно использовать их для нагрева воды. Да и максимальная температура теплоносителя, получаемая на выходе - всего 98 С, воду быстро охлаждают в небольших градирнях и пускают по кругу.

Из 6 реакторов есть один, самый любимый учёными НИИАР. Он же и самый первый. Он же и Самый Мощный, что и дало ему имя - СМ. В 1961 году это был СМ-1, мощностью в 50 МВт, в 1965 после модернизации он стал СМ-2, в 1992 - СМ-3, эксплуатация которого рассчитана до 2017 года. Это уникальный реактор и в мире он один такой. Его уникальность - в очень высокой плотности потока нейтронов, который он способен создавать. Именно нейтроны и являются основной продукцией НИИАР. С помощью нейтронов можно решать много задач по исследованию материалов и созданию полезных изотопов. И даже воплощать в жизнь мечту средневековых алхимиков - превращать свинец в золото (теоретически).

Если не вдаваться в подробности, то процесс очень прост - берётся одно вещество и обстреливается со всех сторон нейтронами. Так, к примеру, из урана путём дробления его ядер нейтронами можно получить более лёгкие элементы: йод, стронций, молибден, ксенон и другие.

Запах реакторного зала не спутать ни с чем. Здесь сильно пахнет озоном, как после грозы. Воздух ионизируется при перегрузке, когда отработавшие сборки достают и перемещают в бассейн для охлаждения. Молекула кислорода О2 превращается в О3. Кстати, озон пахнет совсем не свежестью, а больше похож на хлор и такой же едкий. При высокой концентрации озона вы будете чихать и кашлять, а потом умрёте. Он отнесён к первому, самому высокому классу опасности вредных веществ.

Коридоры и лестницы в реакторном корпусе застелены специальным толстым линолеумом, края которого загнуты на стены. Это нужно для того, чтобы в случае радиоактивного загрязнения можно было бы не утилизировать всё здание целиком, а просто скатать линолеум и постелить новый. Чистота тут почти как в операционной, ведь наибольшую опасность представляет здесь пыль и грязь, которая может попасть на одежду, кожу и внутрь организма - альфа и бэта-частицы не могут улететь далеко, но при ближнем воздействии они как пушечные ядра, и живым клеткам точно не поздоровится.

Физики института - фанаты своего дела и могут часами интересно рассказывать о своей работе и реакторах. Отведённого на вопросы часа не хватило и беседа растянулась на два нескучных часа. По-моему, нет такого человека, которому не была бы интересна ядерная физика :) А директору отделения "Реакторный исследовательский комплекс" Петелину Алексею Леонидовичу с главным инженером впору вести научно-популярные передачи на тему устройства ядерных реакторов :)

Теперь о Калифорнии-252 и зачем он нужен. Я уже рассказывал о высокопоточном нейтронном реакторе СМ и его пользе. Теперь представьте, что та энергия, которую вырабатывает целый реактор СМ, может дать всего лишь один грамм (!) Калифорния.

Калифорний-252 – мощный источник нейтронов, что позволяет использовать его для обработки злокачественных опухолей, где другая лучевая терапия бездейственна. Уникальный металл позволяет просвечивать части реакторов, детали самолетов, и обнаруживать повреждения, которые обычно тщательно скрываются от рентгеновских лучей. С его помощью удается находить запасы золота, серебра и месторождения нефти в недрах земли. Потребность в нём в мире очень велика, и заказчики порою вынуждены стоять годами в очереди за вожделённым микрограммом Калифорния! А всё потому, что производство этого металла занимает. годы. Для производства одного грамма Калифорния-252, плутоний или кюрий подвергают длительному нейтронному облучению в ядерном реакторе, в течение 8 и 1.5 лет соответственно, последовательными превращениями проходя практически всю линейку трансурановых элементов таблицы Менделеева. На этом процесс не заканчивается - из получившихся продуктов облучения химическим путем долгими месяцами выделяют сам калифорний. Это очень и очень кропотливая работа, которая не прощает спешки. Микрограммы металла собирают буквально по атомам. Этим и объясняется такая высокая цена.

Кстати, критическая масса металлического Калифорния-252 составляет всего 5 кг (для металлического шара), а в виде водных растворах солей - 10 грамм (!), что позволяет его использовать в миниатюрных ядерных бомбах. Однако, как я уже писал, в мире пока есть только 8 грамм и использовать его в качестве бомбы было бы очень расточительно :) Да и вот беда, через 2 года от существующего Калифорния остаётся ровно половина, а через 4 года он и вовсе превращается в труху из других более стабильных веществ.

Где и как делают самый дорогой металл в мире

Хотите узнать, как появляется на свет почти самый дорогой материал в мире и для чего он нужен?

Светят, но не греют

Самый Мощный

Ввод реактора СМ-1 в эксплуатацию и его успешная работа вызвали большой резонанс в научном мире, стимулировав, в частности, сооружение в США высокопоточных реакторов с жестким спектром нейтронов - HFBR (1964 год) и HFIR (1967 год). В НИИАР неоднократно приезжали светила ядерной физики, включая отца ядерной химии Гленна Сиборга, и перенимали опыт. Но всё же такой же по элегантности и простоте реактор так никто больше и не создал.

Реактор СМ до гениальности прост. Его активная зона - это почти кубик в 42 x 42 x 35 см. Но выделяемая мощность этого кубика - 100 мегаватт! Вокруг активной зоны в специальных каналах устанавливают трубки с различными веществами, которые необходимо обстрелять нейтронами.

К примеру, совсем недавно из реактора вытащили колбу с иридием, из которого получили нужный изотоп. Теперь она висит и остывает.

После этого, маленькую ёмкость с теперь уже радиоактивным иридием погрузят в специальный защитный свинцовый контейнер, весом в несколько тонн и отправят на автомобиле заказчику.

Отработанное топливо (всего несколько грамм) потом тоже остудят, законсервируют в свинцовую бочку и отправят в радиоактивное хранилище на территории института на длительное хранение.

Голубой бассейн

В этом зале не один реактор. Рядом с СМ находится и другой - РБТ - реактор бассейнового типа, который работает с ним в паре. Дело в том что в реакторе СМ топливо "выгорает" всего наполовину. Поэтому его нужно "дожечь" в РБТ.

Вообще, РБТ удивительный ректор, внутрь которого можно даже заглянуть (нам не дали). Он не имеет привычного толстого стального и бетонного корпуса, а для защиты от радиации он просто помещен в огромный бассейн с водой (отсюда и название). Толща воды удерживает активные частицы, тормозя их. При этом частицы, движущиеся со скоростью, превышающей фазовую скорость света в среде, вызывают знакомое многим по фильмам голубоватое свечение. Этот эффект носит название учёных, которые его описали - Вавилова — Черенкова.

(фото не имеет отношения к реактору РБТ или НИИАР и демонстрирует эффект Вавилова-Черенкова)

Запах грозы

Радиационный фон в зале в этот момент повышается, но и людей здесь нет - все автоматизировано и оператор наблюдает за процессом через специальное окно. Однако, даже после этого к перилам в зале без перчаток прикасаться не стоит - можно подхватить радиоактивную грязь.

Мойте руки, перед и зад

Но уйти домой с ней вам не дадут - на выходе из "грязной зоны" всех обязательно проверяют детектором бэта-излучения и в случае обнаружения вы вместе со своей одеждой отправитесь в реактор в качестве топлива. Шутка.

Но руки в любом случае нужно мыть с мылом после посещения любых подобных зон.

Сменить пол

Пульт с красной кнопкой

Зал управления реактором.

Сам пульт производит впечатление глубоко устаревшего, но зачем менять то, что спроектировано на долгие годы работы? Важнее всего то, что за щитами, а там все новое. Всё же многие датчики были переведены с самописцев на электронные табло, и даже программные системы, которые, кстати, в НИИАР и разрабатываются.

Каждый реактор имеет множество независимых степеней защиты, поэтому "фукусимы" тут не может быть в принципе. А что касается "чернобыля" - не те мощности, тут работают "карманные" реакторы. Наибольшую опасность представляют выбросы некоторых лёгких изотопов в атмосферу, но и этому не дадут случиться, как нас уверяют.

Физики-ядерщики

Если за пределами НИИАР вы будете заправлять штаны в носки, то, скорее всего, вас кто-то сфотографирует и выложит в сеть, чтобы посмеяться. Однако здесь это необходимость. Попробуйте сами догадаться, почему.

Welcome to the hotel Californium

(большая кликабельная панорама)

В следующих частях я расскажу о производстве в НИИАР топливных сборок (ТВС) и еще одного важного и необходимого в радионуклидной медицине изотопа Молибден-99. Будет ужасно интересно!

Благодарю за критические отзывы, поправки и указания на неточности. Исправил.

Читайте также: