Как делают самый дорогой металл в мире

Шрифт

металл

Если вы думаете, что самые ценные металлы на планете - это золото с платиной, то вы ошибаетесь. По сравнению с некоторыми искусственно полученными металлами, стоимость золота можно сравнить со стоимостью ржавчины на старом куске кровельного железа. 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.

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

Димитровград

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 инициативе 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 радиоактивного 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 3 500 сотрудников и 6 реакторов.

металл

Светят, но не греют

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.

металл

Самый Мощный

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.

металл

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.

металл

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

металл

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

металл

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

металл

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

металл

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.

металл

Вообще, РБТ удивительный реактор, 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.

Это фото не имеет отношения к реактору РБТ или НИИАР и демонстрирует эффект Вавилова-Черенкова:

металл

Запах грозы

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.

металл

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.

металл

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

металл

Сменить пол

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.

металл

Пульт с красной кнопкой

Зал управления реактором.

металл

металл

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.

металл

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.

металл

Физики-ядерщики

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 :)

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.

металл

Welcome to the hotel Californium

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 вожделенным 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.

металл

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.

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!

Источник


Оставить комментарий
Лучшие посты
Фото из женской общяги, которые не стоит показывать родителям Фото из женской общяги, которые не стоит показывать родителям В сети появились очень личные фото Анастасии Волочковой В сети появились очень личные фото Анастасии Волочковой 17-ть прекрасных актрис , раздевшихся в кино (20 фото) 17-ть прекрасных актрис , раздевшихся в кино (20 фото) Натали Эммануэль — обнаженные снимки актрисы из «Игры престолов» (18+) Натали Эммануэль — обнаженные снимки актрисы из «Игры престолов» (18+) Уздечка для женщины: Средневековое наказание для женщин Уздечка для женщины: Средневековое наказание для женщин Илона Бугаева: миллион лиц в косплей-образах (44 фото) Илона Бугаева: миллион лиц в косплей-образах (44 фото) Почему Алле Пугачёвой нельзя было венчаться с Галкиным Почему Алле Пугачёвой нельзя было венчаться с Галкиным Вирусное фото дало девушке из Судана шанс на карьеру модели Вирусное фото дало девушке из Судана шанс на карьеру модели Интересные и необычные старые фото (92 фото) Интересные и необычные старые фото (92 фото) Неожиданные  и редкие ретро-фотографии (90 фото) Неожиданные и редкие ретро-фотографии (90 фото) Вова Дудник ищет для отношений идеальную женщину Вова Дудник ищет для отношений идеальную женщину Федор Емельяненко в открытом письме обратился к брату Александру Федор Емельяненко в открытом письме обратился к брату Александру Изнасилование похищенной в Екатеринбурге 12-летней школьницы могли транслировать в Интернете Изнасилование похищенной в Екатеринбурге 12-летней школьницы могли транслировать в Интернете Бланш Монье: жуткая история заточения в четверть века Бланш Монье: жуткая история заточения в четверть века Юмор воскресный, яркий и нестандартный, живой и острый (40 фото) Юмор воскресный, яркий и нестандартный, живой и острый (40 фото) Михаил Задорнов вся жизнь в фотографиях (26 фото) Михаил Задорнов вся жизнь в фотографиях (26 фото) Перестрелка в «Москва-Сити» произошла на банкете с участием звезд эстрады Перестрелка в «Москва-Сити» произошла на банкете с участием звезд эстрады Франциска Манн — смертельный стриптиз в Освенциме Франциска Манн — смертельный стриптиз в Освенциме Ошибки в истории человечества, которые дорого обошлись Ошибки в истории человечества, которые дорого обошлись Демотиваторы для поднятия настроения (30 фото) Демотиваторы для поднятия настроения (30 фото) Интересная история : Как я обосрался после бани Интересная история : Как я обосрался после бани Неразгаданная тайна исчезновения Джудит Смит (19 фото) Неразгаданная тайна исчезновения Джудит Смит (19 фото) Тельман Исмаилов: от олигарха до обвиняемого банкрота Тельман Исмаилов: от олигарха до обвиняемого банкрота Набрав кредитов на 6 миллионов, пенсионерка объявила себя банкротом Набрав кредитов на 6 миллионов, пенсионерка объявила себя банкротом Жуткая резня в московском колледже Жуткая резня в московском колледже Актеришка какой-то: реакция Лозы на слова Дюжева, оскорбившие россиян Актеришка какой-то: реакция Лозы на слова Дюжева, оскорбившие россиян Джинсы, которые не оставят ни одного мужчину равнодушным Джинсы, которые не оставят ни одного мужчину равнодушным Подборочка прикольных картинок (88 фото) Подборочка прикольных картинок (88 фото) Мотылек с жуткими «щупальцами» напугал пользователей интернет Мотылек с жуткими «щупальцами» напугал пользователей интернет Трагедия в Ижевске: обрушился подъезд жилого дома Трагедия в Ижевске: обрушился подъезд жилого дома
Еще посты