Hvor og hvordan lage verdens dyreste metall

Hvis du tror at gull og platina er de mest verdifulle metaller på planeten, tar du feil. Sammenlignet med noen kunstig produserte metaller, kan gull sammenlignes med rust på et gammelt stykke takjern. Kan du forestille deg en pris på $ 27.000.000 per gram stoff? Det er hvor mye det radioaktive elementet i California koster. Bare antimateria, som er det dyreste stoffet i verden, er dyrere (ca. 60 billion dollar per gram antihydrogen).

Til dags dato har bare 8 gram California-252 blitt samlet i verden, og det produseres ikke mer enn 40 milligram årlig. Og det er bare to steder på planeten der den blir produsert regelmessig: i Oak Ridge National Laboratory i USA og ... i Dimitrovgrad, i Ulyanovsk-regionen.

Vil du vite hvordan nesten det dyreste materialet i verden kommer fram, og hvorfor trengs det?

Dimitrov

Lys, men ikke varm

Mektigste

Av de 6 reaktorene er det en, den mest elskede av RIAR-forskere. Han er den aller første. Han er også den mektigste, som ga ham navnet - SM. I 1961 var det SM-1 med en kapasitet på 50 MW, i 1965, etter modernisering, ble det SM-2, i 1992 - SM-3, hvis drift er designet til 2017. Dette er en unik reaktor, og i verden er den den eneste. Det unike ligger i den meget høye nøytronflussetettheten som den er i stand til å skape. Det er nøytroner som er hovedproduktene til RIAR. Ved å bruke nøytroner kan man løse mange problemer i studiet av materialer og å lage nyttige isotoper. Og til og med å realisere drømmen fra middelalderens alkymister i livet - å gjøre bly til gull (teoretisk).

Hvis du ikke går inn på detaljer, er prosessen veldig enkel - ett stoff tas og fyres av nøytroner fra alle sider. Så for eksempel fra uran ved å knuse kjernene med nøytroner, kan man få lettere elementer: jod, strontium, molybden, xenon og andre.

Igangsetting av SM-1-reaktoren og dens vellykkede drift forårsaket en stor resonans i den vitenskapelige verden, og stimulerte spesielt konstruksjonen av høyfluksreaktorer med et hardt nøytronspektrum i USA - HFBR (1964) og HFIR (1967). Armaturene til kjernefysikk, inkludert faren til kjernekjemi, Glenn Seborg, kom til RIAR gjentatte ganger og overtok opplevelsen. Men likevel skapte ingen andre den samme reaktoren med tanke på eleganse og enkelhet.

SM-reaktoren er rett og slett genial. Kjernen er nesten en kube på 42 x 42 x 35 cm, men den tildelte effekten til denne kuben er 100 MW! Rundt kjernen i spesielle kanaler er det installert rør med forskjellige stoffer, som må fyres av nøytroner.

For eksempel nylig ble en kolbe med iridium trukket ut av reaktoren, hvorfra den ønskede isotop ble oppnådd. Nå henger det og kjøler seg.

Etter det vil en liten container med nå radioaktivt iridium bli lastet inn i en spesiell beskyttende blybeholder som veier flere tonn og sendt til kunden med bil.

Det brukte drivstoffet (bare noen få gram) blir deretter også avkjølt, hermetisert i et blyfat og sendt til et radioaktivt lagringsanlegg på instituttets territorium for langtidslagring.

Blått basseng

Det er mer enn en reaktor i dette rommet. Ved siden av SM er en annen - RBT - en reaktor av bassengetype som fungerer i forbindelse med den. Fakta er at i SM-reaktoren "brenner drivstoffet" bare ut halvparten. Derfor må det "brennes" i RBT.

Generelt sett er RBT en fantastisk reaktor som du til og med kan se på (vi hadde imidlertid ikke lov til). Den har ikke den vanlige tykke stål- og betongvesken, og for å beskytte den mot stråling plasseres den ganske enkelt i et stort vannbasseng (derav navnet). Vannskolonnen inneholder aktive partikler, og hemmer dem. I dette tilfellet forårsaker partikler som beveger seg med en hastighet som overskrider lysets faserhastighet, en blåaktig glød kjent for mange fra filmer. Denne effekten kalles ved navnene til forskerne som beskrev den - Vavilov - Cherenkov.

(Bildet er ikke relatert til RBT- eller RIAR-reaktoren, men viser bare Vavilov-Cherenkov-effekten).

Tordenvær lukt

Lukten av reaktorhallen kan ikke forveksles med noe. Det lukter sterkt av ozon, som etter tordenvær. Luft blir ionisert under overbelastning, når brukte enheter blir fjernet og overført til bassenget for avkjøling. O2 oksygenmolekyl omdannes til O3. For øvrig lukter ikke ozon friskt i det hele tatt, men ser mer ut som klor og den samme kaustikken. Med en høy ozonkonsentrasjon vil du nyse og hoste, og deretter dø. Den er tilordnet den første, høyeste fareklassen for skadelige stoffer.

Strålingsbakgrunnen i hallen for øyeblikket stiger, men det er ingen mennesker her heller - alt er automatisert, og operatøren observerer prosessen gjennom et spesielt vindu. Selv etter dette, bør du ikke berøre rekkverket i hallen uten hansker - du kan fange radioaktiv skitt.

Vask hendene, foran og bak

Men du får ikke lov til å dra hjem med henne - ved avkjørselen fra den "skitne sonen" vil alle bli sjekket med en beta-strålingsdetektor, og hvis du finner ut av det, vil du og klærne dine gå til reaktoren som drivstoff. Vits :)

Men i alle fall bør hendene vaskes med såpe etter å ha besøkt slike områder.

Endre kjønn

Gangene og trappene i reaktorskipet er dekket med en spesiell tykk linoleum, hvis kanter er bøyd mot veggene. Dette er nødvendig for at det i tilfelle av radioaktiv forurensning ville være mulig å ikke disponere hele bygningen, men bare rulle opp linoleum og legge en ny. Rensligheten her er nesten som i operasjonssalen, fordi den største faren er støv og skitt som kan komme på klær, hud og inne i kroppen - alfa og beta-partikler kan ikke fly langt, men når de er i nærheten, er de som kanonkuler, og levende celler er definitivt ikke si hei.

Fjernkontroll med rød knapp

Reaktorkontrollrom.

Konsollen i seg selv gir inntrykk av å være dypt utdatert, men hvorfor endre det som er designet for mange års drift? Det viktigste er at bak skjoldene, og der er alt nytt. Ikke desto mindre ble mange sensorer overført fra opptakere til elektroniske skjermer, og til og med programvaresystemer, som forresten utvikles på NIIAR.

Hver reaktor har mange uavhengige beskyttelsesgrader, så "Fukushima" her kan ikke være i prinsippet. Når det gjelder Tsjernobyl - ikke de samme kapasitetene, fungerer "lomme" -reaktorer her. Den største faren er utslipp av noen lette isotoper i atmosfæren, men dette vil ikke tillates å skje, slik vi er sikre.

Atomfysikere

Fysikere av instituttet er fans av deres håndverk og kan bruke timer på å snakke interessant om arbeidet sitt og reaktorer. Den tildelte timen for spørsmål var ikke nok, og samtalen varte i to kjedelige timer. Etter min mening er det ingen slike som ikke ville være interessert i kjernefysikk :) Og til direktøren for Reactor Research Complex-avdelingen, Petelin Alexei Leonidovich og sjefingeniøren, er det helt riktig å gjennomføre populærvitenskapelige sendinger om temaet atomreaktorer :)

Hvis du utenom NIIAR tipper buksene i sokkene, vil sannsynligvis noen ta et bilde av deg og legge den på nettet for å le. Dette er imidlertid en nødvendighet her. Forsøk å finne ut hvorfor.

Velkommen til hotellkalifornien

Nå om California-252 og hvorfor det trengs. Jeg har allerede snakket om nøytronreaktoren SM med høy fluks og fordelene med den. Tenk deg nå at energien som en hel SM-reaktor produserer bare kan produsere ett gram California!
California-252 er en kraftig kilde til nøytroner, som gjør at den kan brukes til å behandle ondartede svulster, der annen strålebehandling er ineffektiv. Det unike metallet lar deg skinne gjennom deler av reaktorer, deler av fly og oppdage skader som vanligvis er nøye skjult for røntgenbilder. Med sin hjelp er det mulig å finne reserver av gull, sølv og oljeavsetninger i tarmen på jorden. Behovet for det i verden er veldig stort, og kundene blir noen ganger tvunget til å stå i årevis i kø for det ettertraktede mikrogrammet i California! Og alt fordi produksjonen av dette metallet tar ... år. For å produsere ett gram California-252 blir plutonium eller curium utsatt for langvarig nøytronbestråling i en kjernefysisk reaktor i henholdsvis 8 og 1,5 år ved suksessive transformasjoner som passerer nesten hele linjen av transuraniske elementer i det periodiske systemet. Prosessen slutter ikke der - fra de resulterende bestrålingsproduktene med kjemiske midler er kalsium i seg selv isolert i mange måneder. Dette er et veldig, veldig møysommelig arbeid som ikke tilgir rush. Mikrogrammer av metall samles bokstavelig talt av atomer. Dette forklarer en så høy pris.

Forresten, den kritiske massen av California-252 metall er bare 5 kg (for en metallkule), og i form av vandige oppløsninger av salter - 10 gram (!), Som gjør det mulig å bruke det i små atombomber. Imidlertid, som jeg allerede har skrevet, så langt er det bare 8 gram i verden, og det ville være veldig bortkastet å bruke den som en bombe :) Ja, og problemet er, etter 2 år gjenstår nøyaktig halvparten av det eksisterende California, og etter 4 år blir det helt til støv fra andre mer stabile stoffer.