Hvor og hvordan man fremstiller det dyreste metal i verden

Hvis du tror, at guld og platin er de mest værdifulde metaller på planeten, tager du fejl. Sammenlignet med nogle kunstigt producerede metaller kan guld sammenlignes med rust på et gammelt strygejern. Kan du forestille dig en pris på $ 27.000.000 pr. Gram stof? Det koster det californiske 252 radioaktive element. Kun antimaterie, som er det dyreste stof i verden, er dyrere (ca. 60 billioner dollars pr. Gram antihydrogen).

Indtil videre er kun 8 gram Californien-252 samlet i verden, og der produceres ikke mere end 40 mg årligt. Og der er kun 2 steder på planeten, hvor den regelmæssigt produceres: i Oak Ridge National Laboratory i USA og ... i Dimitrovgrad, i Ulyanovsk-regionen.

Vil du vide, hvordan næsten det dyreste materiale i verden kommer frem, og hvorfor er det nødvendigt?

Dimitrovgrad

Skinne, men ikke varm

Mest kraftfuld

Af de 6 reaktorer er der en, den mest elskede af RIAR-forskere. Han er den allerførste. Han er også den mest magtfulde, der gav ham navnet - SM. I 1961 var det SM-1 med en kapacitet på 50 MW, i 1965, efter moderniseringen, blev det SM-2 i 1992 - SM-3, hvis drift er designet indtil 2017. Dette er en unik reaktor, og i verden er den den eneste. Dets unikhed ligger i den meget høje neutronfluxdensitet, som den er i stand til at skabe. Det er neutroner, der er RIARs vigtigste produkter. Ved hjælp af neutroner kan man løse mange problemer i studiet af materialer og skabelsen af nyttige isotoper. Og endda at realisere drømmen fra middelalderens alkymister i livet - at omdanne bly til guld (teoretisk).

Hvis du ikke går nærmere på detaljer, er processen meget enkel - et stof tages og fyres af neutroner fra alle sider. Så for eksempel fra uran ved at knuse dets kerner med neutroner kan der fås lettere elementer: jod, strontium, molybdæn, xenon og andre.

Idriftsættelsen af SM-1-reaktoren og dens succesrige drift medførte en stor resonans i den videnskabelige verden og stimulerede især konstruktionen af højfluxreaktorer med et hårdt neutronspektrum i USA - HFBR (1964) og HFIR (1967). Armaturerne i nukleær fysik, herunder far til nuklear kemi, Glenn Seborg, kom gentagne gange til RIAR og overtog oplevelsen. Men stadig skabte ingen andre den samme reaktor med hensyn til elegance og enkelhed.

SM-reaktoren er simpelthen genial. Kernen er næsten en terning på 42 x 42 x 35 cm, men den tildelte effekt på denne terning er 100 MW! Rundt kernen i specielle kanaler er der installeret rør med forskellige stoffer, som skal fyres af neutroner.

For eksempel blev for nylig en kolbe med iridium trukket ud af reaktoren, hvorfra den ønskede isotop blev opnået. Nu hænger det og køler ned.

Derefter indlæses en lille container med nu radioaktivt iridium i en speciel beskyttende blybeholder, der vejer flere tons og sendes til kunden i bil.

Det brugte brændstof (kun et par gram) afkøles derefter, konserveres i en blytønde og sendes til et radioaktivt lager på instituttets område til langvarig opbevaring.

Blå pool

Der er mere end en reaktor i dette rum. Ved siden af SM er en anden - RBT - en reaktor af pool-type, der fungerer sammen med den. Faktum er, at i SM-reaktoren "brænder" kun halvdelen ud. Derfor skal det "brændes" i RBT.

Generelt er RBT en fantastisk reaktor, hvori du endda kan se (vi var dog ikke tilladt). Den har ikke den sædvanlige tykke stål- og betonbeholder, og for at beskytte den mod stråling placeres den simpelthen i en enorm vandpool (deraf navnet). Vandsøjlen indeholder aktive partikler og hæmmer dem. I dette tilfælde forårsager partikler, der bevæger sig med en hastighed, der overstiger lysfasens hastighed i mediet, en blålig glød, som mange kender fra film. Denne effekt kaldes ved navnene på de videnskabsmænd, der beskrev den - Vavilov - Cherenkov.

(Billedet er ikke relateret til RBT- eller RIAR-reaktoren, men viser kun Vavilov-Cherenkov-effekten).

Tordenvejr lugt

Duften af reaktorhallen kan ikke forveksles med noget. Det lugter kraftigt af ozon, som efter tordenvejr. Luft ioniseres under overbelastning, når brugte samlinger fjernes og overføres til poolen til afkøling. O2 iltmolekyle omdannes til O3. Forresten, lugter ozon overhovedet ikke frisk, men ligner mere klor og den samme ætsende. Med en høj ozonkoncentration vil du nyse og hoste og derefter dø. Det tildeles den første, højeste klasse af farer for skadelige stoffer.

Strålingsbaggrunden i hallen i dette øjeblik stiger, men der er heller ingen mennesker her - alt er automatiseret, og operatøren observerer processen gennem et specielt vindue. Selv efter dette skal du dog ikke røre ved rækværket i hallen uden handsker - du kan fange radioaktiv snavs.

Vask dine hænder, foran og bagpå

Men du får ikke lov til at gå hjem med hende - ved udgangen fra den "beskidte zone" vil alle blive kontrolleret med en beta-stråledetektor, og hvis du finder ud af det, vil du og dit tøj gå til reaktoren som brændstof. Joke :)

Men under alle omstændigheder skal hænder vaskes med sæbe efter at have besøgt sådanne områder.

Skift køn

Korridorerne og trapperne i reaktorbeholderen er dækket med en speciel tyk linoleum, hvis kanter er bøjet mod væggene. Dette er nødvendigt, så i tilfælde af radioaktiv kontaminering ville det være muligt ikke at bortskaffe hele bygningen, men blot rulle linoleum op og lægge en ny. Renligheden her er næsten som i operationsstuen, fordi den største fare er støv og snavs, der kan komme på tøj, hud og inde i kroppen - alfa- og beta-partikler kan ikke flyve langt, men når de er tæt på påvirkning, er de som kanonkugler, og levende celler er bestemt ikke sige hej.

Fjernbetjening med rød knap

Reaktorkontrolrum.

Konsollen i sig selv giver indtryk af at være dybt forældet, men hvorfor ændre det, der er designet til mange års drift? Det vigtigste er, at bag skjoldene, og der er alt nyt. Ikke desto mindre blev mange sensorer overført fra optagere til elektroniske skærme og endda softwaresystemer, der forresten udvikles på NIIAR.

Hver reaktor har mange uafhængige beskyttelsesgrader, så "Fukushima" her kan ikke være i princippet. Hvad angår Tjernobyl - ikke de samme kapaciteter, fungerer "lomme" -reaktorer her. Den største fare er udsendelse af nogle lette isotoper i atmosfæren, men det er ikke tilladt at ske, som vi er sikre på.

Atomfysikere

Institutets fysikere er fans af deres håndværk og kan bruge timer på at tale interessant om deres arbejde og reaktorer. Den tildelte time til spørgsmål var ikke nok, og samtalen varede i to kedelige timer. Efter min mening er der ingen sådan person, der ikke ville være interesseret i nukleær fysik :) Og til direktøren for Reactor Research Complex-afdelingen, Petelin Alexei Leonidovich og chefingeniøren, er det helt rigtigt at gennemføre populærvidenskabelige udsendelser om emnet atomreaktorer :)

Hvis du udenfor NIIAR tager dine bukser i dine sokker, vil sandsynligvis nogen tage et billede af dig og sætte det på nettet for at grine. Dette er dog en nødvendighed her. Prøv at finde ud af hvorfor.

Velkommen til hotel californium

Nu om Californien-252, og hvorfor det er nødvendigt. Jeg har allerede talt om højfluxne neutronreaktoren SM og dens fordele. Forestil dig nu, at energien, som en hel SM-reaktor producerer, kun kan producere ét gram (!) Californien.
California-252 er en kraftig kilde til neutroner, der gør det muligt at bruge det til behandling af ondartede tumorer, hvor anden strålebehandling er ineffektiv. Det unikke metal giver dig mulighed for at skinne gennem dele af reaktorer, dele af fly og opdage skader, der normalt er forsigtigt skjult for røntgenstråler. Med sin hjælp er det muligt at finde reserver af guld, sølv og olieaflejringer i tarmene på jorden. Behovet for det i verden er meget stort, og kunderne er undertiden tvunget til at stå i årevis i kø for det eftertragtede mikrogram i Californien! Og alt fordi produktionen af dette metal tager ... år. For at fremstille et gram Californien-252 udsættes plutonium eller curium for langvarig neutronbestråling i en atomreaktor i henholdsvis 8 og 1,5 år ved successive transformationer, der passerer næsten hele linjen af transuraniske elementer i det periodiske system. Processen slutter ikke der - fra de resulterende bestrålingsprodukter med kemiske midler isoleres selve kalk i mange måneder. Dette er et meget, meget omhyggeligt arbejde, der ikke tilgir haste. Mikrogrammer af metal opsamles bogstaveligt af atomer. Dette forklarer en så høj pris.

Forresten, den kritiske masse af Californien-252 metal er kun 5 kg (til en metalkugle), og i form af vandige opløsninger af salte - 10 gram (!), Som tillader det at blive brugt i miniature atombomber. Som jeg allerede har skrevet, er der indtil videre kun 8 gram i verden, og det ville være meget spildt at bruge det som en bombe :) Ja, og problemet er, at efter 2 år forbliver nøjagtigt halvdelen af det eksisterende Californien, og efter 4 år drejer det helt i støv fra andre mere stabile stoffer.