Var och hur man gör världens dyraste metall

Om du tror att guld och platina är de mest värdefulla metallerna på planeten, tar du fel. Jämfört med vissa konstgjorda producerade metaller kan guld jämföras med rost på ett gammalt takjärn. Kan du föreställa dig ett pris på 27 000 000 dollar per gram ämne? Det är hur mycket det radioaktiva elementet i Kalifornien 252 kostar. Endast antimateria, som är världens dyraste ämne, är dyrare (cirka 60 biljoner dollar per gram antihydrogen).

Hittills har bara 8 gram California-252 samlats i världen och högst 40 milligram produceras årligen. Och det finns bara två platser på planeten där den regelbundet produceras: i Oak Ridge National Laboratory i USA och ... i Dimitrovgrad, i Ulyanovsk-regionen.

Vill du veta hur nästan det dyraste materialet i världen kommer fram och varför behövs det?

Dimitrovgrad

Lysa men värm inte

Starkast

Av de 6 reaktorerna finns det en, den mest älskade av RIAR-forskare. Han är den allra första. Han är också den mäktigaste som gav honom namnet - SM. 1961 var det SM-1 med en kapacitet på 50 MW, 1965, efter modernisering, blev det SM-2, 1992 - SM-3, vars drift är utformad till 2017. Detta är en unik reaktor och i världen är den den enda. Dess unikhet ligger i den mycket höga neutronflödestätheten som den kan skapa. Det är neutroner som är de viktigaste produkterna från RIAR. Med hjälp av neutroner kan man lösa många problem i studiet av material och skapandet av användbara isotoper. Och till och med att förverkliga drömmen om medeltida alkemister i livet - att förvandla bly till guld (teoretiskt).

Om du inte går in på detaljer är processen väldigt enkel - ett ämne tas och avfyras av neutroner från alla sidor. Så till exempel från uran genom att krossa dess kärnor med neutroner kan lättare element erhållas: jod, strontium, molybden, xenon och andra.

Idrifttagandet av SM-1-reaktorn och dess framgångsrika drift orsakade en stor resonans i den vetenskapliga världen och stimulerade särskilt konstruktionen av reaktorer med högt flöde med ett hårt neutronspektrum i USA - HFBR (1964) och HFIR (1967). Kärnfysikens armaturer, inklusive far till kärnkemi, Glenn Seborg, kom till RIAR upprepade gånger och tog över erfarenheten. Men ändå skapade ingen annan samma reaktor när det gäller elegans och enkelhet.

SM-reaktorn är helt enkelt lysande. Kärnan är nästan en kub på 42 x 42 x 35 cm, men den tilldelade effekten för denna kub är 100 MW! Runt kärnan i speciella kanaler installeras rör med olika ämnen som måste avfyras av neutroner.

Exempelvis drogs en kolv med iridium nyligen ur reaktorn, från vilken den önskade isotopen erhölls. Nu hänger det och svalnar.

Efter det kommer en liten behållare med nu radioaktivt iridium att laddas i en speciell skyddande blybehållare som väger flera ton och skickas till kunden med bil.

Det förbrukade bränslet (bara några gram) kommer sedan också att kylas, konserveras i ett blyfat och skickas till en radioaktiv lagringsanläggning på institutets territorium för långvarig lagring.

Blå pool

Det finns mer än en reaktor i detta rum. Bredvid SM finns en annan - RBT - en reaktor av pooltyp som fungerar tillsammans med den. Faktum är att i SM-reaktorn "bränns" bara hälften. Därför måste det "brännas" i RBT.

I allmänhet är RBT en fantastisk reaktor, inuti vilken du till och med kan se (vi fick dock inte tillåtas). Den har inte det vanliga tjocka stål- och betongfodralet, och för att skydda det från strålning placeras det helt enkelt i en enorm vattenpool (därav namnet). Vattenspelaren innehåller aktiva partiklar och hämmar dem. I detta fall orsakar partiklar som rör sig med en hastighet som överskrider ljusets fashastighet i mediet en blåaktig glöd som är bekant för många från filmer. Denna effekt kallas med namnen på forskarna som beskrev den - Vavilov - Cherenkov.

(Bildet är inte relaterat till RBT- eller RIAR-reaktorn, utan visar bara Vavilov-Cherenkov-effekten).

Lukten av åska

Lukten av reaktorhallen kan inte förväxlas med någonting. Det luktar starkt av ozon, som efter åska. Luft joniseras under överbelastning när förbrukade enheter tas bort och överförs till poolen för kylning. O2-syremolekyl omvandlas till O3. Förresten, luktar ozon inte friskt alls, men ser mer ut som klor och samma kaustik. Med en hög koncentration av ozon kommer du att nysa och hosta och sedan dö. Det tilldelas den första, högsta fareklassen för skadliga ämnen.

Strålningsbakgrunden i hallen för tillfället stiger, men det finns inga människor här heller - allt är automatiserat, och operatören observerar processen genom ett speciellt fönster. Även efter detta bör du dock inte röra räcket i hallen utan handskar - du kan fånga radioaktivt smuts.

Tvätta händerna, fram och bak

Men du får inte gå hem med henne - vid utgången från den "smutsiga zonen" kontrolleras alla med en beta-strålningsdetektor, och om du får reda på det kommer du och dina kläder att gå till reaktorn som bränsle. Skämt :)

Men i alla fall ska händerna tvättas med tvål efter att ha besökt sådana områden.

Byt kön

Korridorerna och trapporna i reaktorkärlet är täckta med en speciell tjock linoleum, vars kanter är böjda mot väggarna. Detta är nödvändigt så att det vid radioaktiv förorening skulle vara möjligt att inte bortskaffa hela byggnaden utan helt enkelt rulla upp linoleum och lägga en ny. Renheten här är nästan som i operationssalen, eftersom den största faran är damm och smuts som kan komma på kläder, hud och inuti kroppen - alfa- och beta-partiklar kan inte flyga långt, men när de är nära påverkan är de som kanonkulor, och levande celler är definitivt inte säg hej.

Fjärrkontroll med röd knapp

Reaktorkontrollrum.

Konsolen i sig ger intrycket av att vara djupt föråldrad, men varför ändra det som är utformat för många års drift? Det viktigaste är att bakom sköldarna, och där är allt nytt. Ändå överfördes många sensorer från inspelare till elektroniska skärmar och till och med mjukvarusystem, som förresten utvecklas vid NIIAR.

Varje reaktor har många oberoende skyddsnivåer, så "Fukushima" här kan inte vara i princip. När det gäller Tjernobyl - inte samma kapacitet, fungerar "fickreaktorer" här. Den största faran är utsläpp av vissa ljusa isotoper i atmosfären, men det kommer inte att tillåtas hända, som vi är säkra på.

Kärnfysiker

Institutets fysiker är fans av deras hantverk och kan spendera timmar på att prata intressant om sitt arbete och reaktorer. Den tilldelade timmen för frågor räckte inte och konversationen varade i två tråkiga timmar. Enligt min mening finns det ingen sådan person som inte skulle vara intresserad av kärnfysik :) Och till chef för Reactor Research Complex-avdelningen, Petelin Alexei Leonidovich och chefsingenjör, är det helt rätt att utföra populära vetenskapliga sändningar om ämnet kärnreaktorer :)

Om du utanför NIIAR tappar dina byxor i strumporna, kommer troligtvis någon att ta en bild av dig och lägga den på nätet för att skratta. Detta är dock en nödvändighet här. Försök ta reda på varför.

Välkommen till hotellkalifornien

Nu om Kalifornien-252 och varför det behövs. Jag har redan pratat om högflödesneutronreaktorn SM och dess fördelar. Föreställ dig nu att energin som en hel SM-reaktor producerar endast kan producera ett gram Kalifornien.
California-252 är en kraftfull källa till neutroner, som gör att den kan användas för att behandla maligna tumörer, där annan strålterapi är ineffektiv. Den unika metallen låter dig lysa genom delar av reaktorer, delar av flygplan och upptäcka skador som vanligtvis är dolda från röntgenstrålar. Med sin hjälp är det möjligt att hitta reserver av guld, silver och oljeavlagringar i tarmarna på jorden. Behovet av det i världen är mycket stort, och kunder tvingas ibland stå i flera år i linje för det eftertraktade mikrogrammet i Kalifornien! Och allt för att produktionen av denna metall tar ... år. För att producera ett gram Kalifornien-252 utsätts plutonium eller curium för långvarig neutronbestrålning i en kärnreaktor under 8 respektive 1,5 år genom successiva transformationer som passerar nästan hela raden av transuraniska element i det periodiska systemet. Processen slutar inte där - från de resulterande bestrålningsprodukterna med kemiska medel isoleras kalcium i många månader. Detta är ett väldigt, mycket omsorgsfullt arbete som inte förlåter rusa. Mikrogram av metall samlas bokstavligen av atomer. Detta förklarar ett så högt pris.

Förresten, den kritiska massan av Kalifornien-252 metall är endast 5 kg (för en metallboll), och i form av vattenhaltiga lösningar av salter - 10 gram (!), Vilket gör att den kan användas i miniatyrkärnbomber. Men som jag redan skrev, hittills finns det bara 8 gram i världen, och det skulle vara mycket slöseri att använda den som en bomb :) Ja, och problemet är att efter två år exakt hälften av det befintliga Kalifornien kvarstår, och efter 4 år vänder det helt till damm från andra mer stabila ämnen.