химический каталог




Проблемы производства трансуранов

Автор К.Гофман

Из числа трансуранов особый интерес представляют плутоний, америций, кюрий и калифорний. Как же обстоит дело с их получением? Настолько ли доступны эти искусственные элементы, чтобы можно было рекомендовать их использование? Когда в 1966 году американское космическое ведомство запустило лунный зонд "Сарвейор", имевший на своем борту атомную энергетическую установку с 7,5 г кюрия, то лишь посвященные знали, как трудно было получить такое количество кюрия. Пришлось в течение четырех месяцев в мощном реакторе бомбардировать нейтронами 77 г америция-241 стоимостью в 20 000 долларов, а затем перерабатывать полученные продукты.

Еще более дорогостоящими оказались опыты американцев по получению транскюриевых элементов, прежде всего желанного калифорния-252. Для его ступенчатого синтеза надо, чтобы каждый атом плутония, полученный в реакторе, захватил суммарно 13 нейтронов. Однако при этом образуется множество других делящихся нуклидов, так что максимальный выход калифорния-252 составляет 0,05 %. Следовательно, из 1 кг плутония после многолетнего облучения в мощном реакторе можно получить в лучшем случае 0,5 г калифорния-252. Однако для поддержания мощности такого специального реактора требуется ежемесячно менять дорогостоящие стержни из урана-235.

Этим объясняется колоссальная цена на 1 г калифорния: 10 миллионов долларов.

В 1972 году США располагали этим одним граммом. Для того, чтобы его можно было перевозить, потребовался специальный резервуар. Такая "упаковка" выглядела необычно: диаметр ее около 3 м, высота 4 м и масса 50 т. Вот в таком "бронированном сейфе" с многослойными стенками из парафина, свинца, бетона и стали и хранится сокровище из калифорния стоимостью в 10 миллионов долларов. Однако все это устройство - не для защиты от воров, а для защиты от радиации. Без такой "упаковки" этот грамм калифорния стал бы смертельно опасным из-за испускания нейтронов и вызвал бы повсюду радиоактивность, индуцированную нейтронами.

Из обзора за 1971 год следует, что с июля 1969 года по июль 1971 года в обоих мощных реакторах - в Ок-Ридже и Брукхэвене (США) - получены следующие количества трансуранов: 50 г кюрия-244; 54 мг калифорния-252; 0,4 мг эйнштейния-253; 5*10[8] атомов фермия-257 (невесомое количество).

Неудивительно, что при таких скудных выходах ведутся поиски других методов производства трансуранов - более быстрых, дешевых, выдающих продукт в больших количествах. Американцы, искони обладающие понятием "большого бизнеса", создали грандиозный план: ожидать 5 или 10 лет получения 1 г калифорния они не в состоянии; они хотели одним махом получить 10 г... с помощью взрыва атомной бомбы! После некоторых предварительных опытов в июле 1969 года американцы решились на грандиозный эксперимент, получивший кодовое название "Хатч[73]". Место действия - испытательный полигон департамента атомной энергии США для подземных испытаний ядерного оружия в Неваде.

Местность там в результате многочисленных ядерных взрывов выглядит как лунный кратер. В эксперименте "Хатч" на 600-метровой глубине взорвалась атомная бомба взрывной силы в 2000 кт тринитротолуола и образовала подземный кратер. За 10[-7] с бомба выделила 4,5*10[25] нейтронов/см[2] - в 10 миллиардов раз больше, чем мощнейший реактор. Когда спустя некоторое время снизилась радиоактивность, первые партии рискнули на планерах высадиться на месте взрыва, чтобы подготовить почву для бурения. Редкие трансураны находились в застывшем конгломерате сплавившихся пород весом около 150 000 т. Чтобы их добыть, потребовались бы "горнорудные" разработки. Это - безнадежное предприятие, и потому американцы ограничились буровой пробой в 100 г. Из нее они извлекли 10[10] атомов фермия-257 - исходного вещества для получения 200-го элемента с относительной атомной массой 500. Это количество в сто раз превышало полученное до сих пор в мощном реакторе. По приближенной оценке всего при "Хатч"-взрыве было синтезировано 0,25 мг фермия-257, которые, увы, как и те вожделенные 10 г калифорния, оказались рассеянными в твердой породе. Они и сегодня еще находятся там, если только не распались.

Эксперимент "Хатч", а также другие опытные взрывы натолкнули американских специалистов в 1972 году на далеко идущие планы. При помощи двух термоядерных взрывов, следующих в кратчайшее время один за другим, можно было бы перескочить через "барьер синтеза" фермия-258. Тогда можно было бы синтезировать высшие трансураны прежде, чем вновь распадется этот весьма короткоживущий промежуточный продукт. Вторая нейтронная молния должна была бы также перескочить через естественное самопроизвольное деление других трансуранов. С помощью такого "двойного выстрела" надеялись получить весомые количества сверхтяжелых элементов, находящихся вблизи порядкового числа 114.

Но и до сих пор эти "процессы синтеза" остаются лишь теорией. Ведь между СССР и США существуют весьма важные политические соглашения об ограничении подземных ядерных испытаний. Несмотря на это, американцы пытаются выдвинуть на первый план научные перспективы такого двойного взрыва: поскольку реакции между тяжелыми ионами не привели к цели, это - единственная возможность достигнуть островка устойчивости.

Радиоактивные "отходы" в настоящее время являются главным источником для получения синтетических элементов. Из остаточных растворов после переработки отработанного ядерного горючего получают технеций и прометий, а также искусственные трансураны. На долю нептуния, америция и кюрия приходятся соответственно количества 500, 100 и 20 г на тонну выгорания.

Таким образом, регенерационные установки в атомной промышленности служат не только для необходимого устранения опаснейших продуктов деления, но и для получения ценных нуклидов.

Однако превращение элементов в атомном реакторе приводит не только к радиоактивным нуклидам. Из отходов уранового реактора можно получить в качестве продуктов деления высококачественные благородные металлы - палладий и родий,- которые и сегодня считаются весьма ценными. Американские экономисты полагают, что их извлечение значительно рентабельнее; например, в 1980 году с радиоактивными отходами будет потеряно столько же родия, сколько его получили из природных источников с помощью весьма трудоемких процессов.

Чем не алхимия: из урана получить палладий и родий, более ценные, чем исходное вещество.


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
свадебный декор арки каркасы купить в москве
Фирма Ренессанс деревянная лестница для дома - доставка, монтаж.
кресло t 9950
Выгодное предложение от интернет-магазина KNSneva.ru на SSDSC2BX200G401 с доставкой в пределах Петербурга

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(11.12.2016)