Калифорний металл где добывают
Что же такое калифорний и чем он может быть полезен человечеству?
НИИ атомных реакторов в Димитровграде, пожалуй, единственное место в России, где можно заглянуть в действующий ядерный реактор. Голубое свечение ядерного топлива, наблюдаемое под технологическим люком, называется свечением Вавилова-Черенкова. Бета-частицы электронные или позитронные движутся в воде с огромной скоростью, и их энергия превращается в свет.
Один из димитровградских реакторов – это реактор бассейнового типа. В нём слой воды над активной зоной выполняет роль мощного экрана, предотвращающего выход радиоактивных продуктов деления наружу. Поэтому радиационный фон на поверхности не опасен для человека. Он, конечно, превышает естественный, но не настолько, чтобы причинить вред людям.
Второй реактор в НИИ СМ-3 как раз является местом рождения калифорния. Название реактора СМ-3 расшифровывается нескромно как «Самый мощный», но это действительно так, у этого реактора самый мощный поток нейтронов, настолько мощный, что он позволяет производить любые изотопы, такой вот «универсальный солдат».
Всего в Димитровграде 6 действующих ядерных реакторов, но этот СМ пользуется наибольшим уважением, во-первых, он один из старожилов в институте, заработал еще в октябре 1961-го, а во-вторых, равных ему в этом полушарии до сих пор нет.
«Другого такого реактора нет, – поясняет Сергей Сазонтов, главный инженер реакторных установок СМ-3, – на планете Земля только у нас можно получать в достаточном объеме калифорний, эйнштейний, берклий. Материалы, которые требуют высочайших плотностей нейтронов».
В этом длинном списке изотопов есть еще кюрий, он стал знаменит 2 года назад, когда марсоход Кьюриосити совершил мягкую посадку на красной планете. Именно благодаря спектрометрам с альфа-источниками на основе кюрия-244 ученые смогли получить данные о составе грунта на Марсе. С такой же миссией димитровградский кюрий отправился на зонде Розетта на комету Чурюмова-Герасименко, о чём мы рассказывали в Вестнике в 2014 году.
Вот как работает подобный спектрометр: на пластины из кремния наносится тонкий слой металлического кюрия-244. Это мощный альфа-излучатель. Альфа-частицы, попадая на исследуемую поверхность, возбуждают атомы из которых она состоит и появляется, так называемое вторичное излучение. Его регистрируют детекторы, и таким образом ученые узнают точный состав грунта, как бы далеко он ни находился, даже на Марсе.
«Мы разработали специальную технологию, которая позволяет получать уникальные источники, – рассказывает Михаил Рябинин, начальник радио-химической лаборатории НИИАР, однако, пока мы эту технологию зарубежным друзьям, как говорится, не рассказываем.
Вот почему заказы на кюрий из Димитровграда теперь расписаны на годы вперед. Уже известно, что эти изотопы в 2021 году вновь полетят на Марс во время большой экспедиции, а также на один из космических астероидов, его название пока не сообщается.
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 2021 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.
Стоимость индия
Начнем с довольно редкого, но при этом не слишком дорогого металла — он называется индий. Он был открыт в 1863 году и входит в состав руды цинка, свинца, меди и олова. В чистом виде представляет собой белый и очень блестящий металл, который можно легко расплавить и нарезать обычным ножом. Крупнейшими поставщиками индия считаются Китай, Южная Корея и Япония — ежегодно производится несколько сотен тонн металла.
Индий настолько мягок, что его можно кусать зубами
Благодаря своим свойствам, индий активно используется в электронной технике и автомобилях. Во времена Второй мировой войны это металл входил в состав подшипников для авиационных двигателей.
Цена килограмма индия — от 20 000 рублей.
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.
Платина
Ближайшим соседом золота по цене является платина. Они имеют довольно схожие свойства, но платина ценится все же больше. Ее открытие связывают с эпохой великих географических открытий. Первыми платину обнаружили и привезли в Европу испанцы. Ранее этот материал использовался только коренными жителями Америки.
В Европе этот метал не оценили. По внешнему виду он напоминал серебро, но его обработка была значительно сложней. Поэтому он представлял значительно меньшую ценность, чем золото. Тем временем, фальшивомонетчики все же смогли найти применение платине.
Они стали ее смешивать с золотом. Через некоторое время правительство Испании догадались что к чему, а ввоз платины в страну был запрещен. Те запасы платины, что находились в стране, было решено затопить. Сейчас платина широко используется в промышленности, а так же в ювелирном деле.
Платина
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.
Калифорний-252
Самые дорогие металлы в мире это Калифорний-252. Получить его удалось в 1960 год, в Калифорнийском университете, там оно и получило свое название. Грамм этого вещества стоит более 10 миллионов. Это связано с отсутствием вещества в естественном виде, а на планете находится не более 10 грамм калифорния-252.
Цена на вещество так же обусловлена его свойствами. Калифорний-252 имеет важную роль в медицине. Грамм реактора производит количество нейтронов, равное количество нейтронов производимых ядерным реактором. В медицине этим веществом обрабатывают раковые клетки. Для этого требуется всего несколько микрограмм.
Применение калифорния-252 так же используется для развертки руды и в изучении космического пространства.
Калифорний
Теперь вы знаете какие существуют самые дорогие металлы в мире. Возможно вас также заинтересуют самые тяжелые металлы в мире?
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!
Стоимость иридия
Металл иридий был открыт в 1803 году и, в основном, добывается из платиновых руд. Он белого цвета и обладает очень высокой температурой плавления — 2466 градусов Цельсия. Вдобавок, ему не страшна коррозия и даже кислоты, потому что это самый стойкий металл. Крупнейшим поставщиком иридия считается Южная Африка, всего в год производится около тонны металла.
Иридий считается самым стойким металлом, потому что ему не страшна даже кислота
В чистом виде иридий не используется, чаще всего его добавляют к платине. Сплав иридия и платины отлично подходит для изготовления украшений — они красиво выглядят и практически не изнашиваются. Также иридий востребован при изготовлении хирургических инструментов, аэрокосмической техники и электроники. Из этого металла также делают наконечники дорогих пишущих ручек.
Цена килограмма иридия — от 45 000 рублей.
Мой коллега Илья Хель ранее писал, что иридий также способен убивать раковые клетки.
Стоимость золота
Одно из первых столкновений человека и золота произошло 9500 лет до нашей эры. Этот металл встречается исключительно в чистом виде, обладает высокой прочностью, но при этом очень пластичен. Самыми крупными поставщиками золота являются Китай, Австралия, Россия и США. Уже долгие столетия золото считается самым желанным драгоценным металлом.
Когда-то золото обнаруживалось людьми в виде больших самородков, но теперь добыча занимает много времени и сил
Всем уже известно, что из золота изготавливают многие ювелирные изделия вроде колец, цепочек и так далее. Благодаря тому, что золото отлично проводит электричество, его активно применяют в производстве электроники. Также оно очень востребовано в стоматологии — все же видели золотые зубы?
Цена килограмма золота — около 2 000 000 рублей.
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.
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 .
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.
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.
Радиография используется для определения возраста предметов искусства и древнего быта. Благодаря нейтронным технологиям подделка произведений скульптуры и живописи становится все более трудноосуществимой.
Калифорний
Калифорний — искусственный радиоактивный химический элемент, актиноид, обозначаемый Cf, имеющий атомный номер 98 в периодической системе Менделеева. Известны радиоизотопы с массовыми числами 237—256. Стабильных изотопов не имеет.
Элемент был впервые синтезирован в 1950 году в Национальной лаборатории Лоуренса Беркли (тогда Лаборатория радиации Калифорнийского университета) путём бомбардировки кюрия альфа-частицами (ионами гелия-4). Актиноид, шестой трансурановый элемент, который был когда-либо синтезирован, и имеет вторую по величине атомную массу среди всех элементов, которые были произведены в таких количествах, чтобы их можно было разглядеть невооружённым глазом (после эйнштейния). Элемент был назван в честь штата Калифорния и университета из этого штата.
Содержание
- 1 История
- 2 Происхождение названия
- 3 Получение
- 4 Физические и химические свойства
- 5 Изотопы
- 6 Применение
- 7 Физиологическое действие
История
Получен искусственно в 1950 году американскими физиками С. Томпсоном, К. Стритом, А. Гиорсо и Г. Сиборгом в Калифорнийском университете в Беркли при облучении 242 Cm ускоренными α-частицами.
Первые твёрдые соединения калифорния — 249 Cf2O3 и 249 CfOCl получены в 1958 году.
Происхождение названия
Назван в честь Калифорнийского университета в Беркли, где и был получен. Как писали авторы, этим названием они хотели указать, что открыть новый элемент им было так же трудно, как век назад пионерам Америки достичь Калифорнии.
Получение
Калифорний производят в двух местах: НИИАР в Димитровграде (Россия), Окриджской национальной лаборатории в США.
Для производства одного грамма калифорния плутоний или кюрий подвергают длительному нейтронному облучению в ядерном реакторе, от 8 месяцев до 1,5 лет. Затем из получившихся продуктов облучения химическим путём выделяют калифорний.
Металлический калифорний получают путём восстановления фторида калифорния CfF3 литием:
CfF3 + 3Li ⟶ Cf + 3LiF
или оксида калифорния Cf2O3 кальцием:
От других актиноидов калифорний отделяют экстракционными и хроматографическими методами.
Физические и химические свойства
Калифорний представляет собой серебристо-белый актинидный металл с температурой плавления 900 ± 30° C и предполагаемой температурой кипения 1470 °C. Чистый металл податлив и легко режется лезвием. Металлический калифорний начинает испаряться при температуре выше 300 °C под вакуумом. Образует сплавы с лантаноидными металлами, но о них мало что известно.
Калифорний — чрезвычайно летучий металл. Существует в двух полиморфных модификациях. Ниже 600 °C устойчива α-модификация с гексагональной решёткой (параметры а = 0,339 нм, с = 1,101 нм), выше 600 °C — β-модификация с кубической гранецентрированной решёткой. Температура плавления металла 900 °C, температура кипения 1227 °C.
По химическим свойствам калифорний подобен актиноидам. Синтезированы галогениды калифорния — CfX3 (X — атом галогена), оксигалогениды — CfOX. Для получения диоксида калифорния CfO2 оксид Cf2O3 окисляют при нагревании кислородом под давлением 10 МПа. В растворах Cf 4+ получают, действуя на соединения Cf 3+ сильными окислителями. Синтезирован твёрдый дийодид калифорния CfI2. Из водных растворов Cf 3+ восстанавливается до Cf 2+ электрохимически.
Изотопы
Известно 17 изотопов калифорния, наиболее стабильными из которых являются 251 Cf с периодом полураспада T1/2 = 900 лет, 249 Cf (T1/2 = 351 год), 250 Cf (T1/2 = 13,08 года) и 252 Cf (T1/2 = 2,645 года). Последний изотоп имеет высокий коэффициент размножения нейтронов (выше 3) и критическую массу около 5 кг (для металлического шара). Грамм 252 Cf испускает около 3⋅10 12 нейтронов в секунду. 251 Cf упоминается в книге Чингиза Абдуллаева «Символы распада» как элемент миниатюрной ядерной бомбы — «ядерного чемоданчика». Встречающиеся иногда оценки критической массы, составляющие порядка 10 г, относятся к водным растворам солей калифорния.
Применение
Наибольшее применение нашёл изотоп 252 Cf. Он используется как мощный источник нейтронов в нейтронно-активационном анализе, в лучевой терапии опухолей. Кроме того, изотоп 252 Cf используется в экспериментах по изучению спонтанного деления ядер. Калифорний является чрезвычайно дорогим металлом. Цена 1 грамма изотопа 252 Cf составляет около 4 млн долларов США, и она вполне оправдана, так как ежегодно получают 40—60 миллиграммов.
Продукты распада ядер калифорния-252 ( 252 Cf) с энергией порядка 80—100 МэВ используют для бомбардировки и ионизации пробы в спектрометрии (см. Плазменная десорбционная ионизация). При делении ядра 252 Cf возникают движущиеся в противоположных направлениях частицы. Одна из частиц попадает в триггерный детектор и сигнализирует о начале отсчёта времени. Другая частица попадает на матрицу пробы, выбивая ионы, которые направляются во времяпролётный масс-спектрометр.
Изотоп 249 Cf применяют в научных исследованиях. При работе с ним не требуется защита от нейтронного излучения.
Физиологическое действие
Радионуклид 252 Cf высокотоксичен. ПДК в воде открытых водоёмов 1,33⋅10 −4 Бк/л.
Самый дорогой металл в мире производят в России
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.
Калифорний металл где добывают
Сообщество, где вы найдёте советы, как вести себя при наступлении Конца Света, для предотвращения Конца Света, для наступления Конца Света и на случай, если Вы - причина наступления Конца Света и с Вами хотят на эту тему пообщаться.
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.
Читайте также: