Wo und wie man das teuerste Metall der Welt herstellt

Wenn Sie denken, dass Gold und Platin die wertvollsten Metalle auf dem Planeten sind, dann irren Sie sich. Gold ist im Vergleich zu einigen künstlich hergestellten Metallen mit Rost auf einem alten Stück Dacheisen vergleichbar. Können Sie sich einen Preis von 27.000.000 USD pro Gramm Substanz vorstellen? So viel kostet das radioaktive Element California 252. Nur Antimaterie, die teuerste Substanz der Welt, ist teurer (etwa 60 Billionen US-Dollar pro Gramm Antiwasserstoff).

Bisher wurden weltweit nur 8 Gramm California-252 angesammelt, und es werden nicht mehr als 40 Milligramm pro Jahr produziert. Und es gibt nur zwei Orte auf dem Planeten, an denen es regelmäßig hergestellt wird: im Oak Ridge National Laboratory in den USA und ... in Dimitrovgrad in der Region Uljanowsk.

Möchten Sie wissen, wie fast das teuerste Material der Welt ans Licht kommt und warum es benötigt wird?

Dimitrovgrad

Leuchten aber nicht wärmen

Am mächtigsten

Von den 6 Reaktoren gibt es einen, den RIAR-Wissenschaftler am meisten geliebt haben. Er ist der allererste. Er ist auch der Mächtigste, der ihm den Namen gab - SM. 1961 war es SM-1 mit einer Leistung von 50 MW, 1965 nach der Modernisierung wurde es SM-2, 1992 - SM-3, dessen Betrieb bis 2017 ausgelegt ist. Dies ist ein einzigartiger Reaktor und weltweit der einzige. Ihre Einzigartigkeit liegt in der sehr hohen Neutronenflussdichte, die sie erzeugen kann. Neutronen sind die Hauptprodukte von RIAR. Mit Neutronen kann man viele Probleme bei der Untersuchung von Materialien und der Erzeugung nützlicher Isotope lösen. Und sogar den Traum mittelalterlicher Alchemisten im Leben zu verwirklichen - Blei (theoretisch) in Gold zu verwandeln.

Wenn Sie nicht auf Details eingehen, ist der Prozess sehr einfach - eine Substanz wird von Neutronen von allen Seiten aufgenommen und abgefeuert. So können beispielsweise aus Uran durch Zerkleinerung seiner Kerne mit Neutronen leichtere Elemente erhalten werden: Jod, Strontium, Molybdän, Xenon und andere.

Die Inbetriebnahme des SM-1-Reaktors und sein erfolgreicher Betrieb sorgten für große Resonanz in der wissenschaftlichen Welt und regten insbesondere den Bau von Hochflussreaktoren mit einem harten Neutronenspektrum in den USA an - HFBR (1964) und HFIR (1967). Die Stars der Kernphysik, darunter der Vater der Kernchemie, Glenn Seborg, kamen wiederholt zu RIAR und übernahmen die Erfahrung. Dennoch schuf niemand sonst den gleichen Reaktor in Bezug auf Eleganz und Einfachheit.

Der SM-Reaktor ist einfach genial. Sein Kern ist fast ein 42 x 42 x 35 cm großer Würfel, aber die zugewiesene Leistung dieses Würfels beträgt 100 MW! Um den Kern herum sind in speziellen Kanälen Röhren mit verschiedenen Substanzen installiert, die von Neutronen abgefeuert werden müssen.

Beispielsweise wurde kürzlich ein Kolben mit Iridium aus dem Reaktor gezogen, aus dem das gewünschte Isotop erhalten wurde. Jetzt hängt und kühlt es ab.

Anschließend wird ein kleiner Container mit nunmehr radioaktivem Iridium in einen tonnenschweren Spezialschutzbleicontainer verladen und per PKW zum Kunden geschickt.

Der verbrauchte Brennstoff (nur wenige Gramm) wird dann ebenfalls gekühlt, in ein Bleifaß abgefüllt und zur Langzeitlagerung in ein radioaktives Lager auf dem Gebiet des Instituts verbracht.

Blauer Pool

In diesem Raum befindet sich mehr als ein Reaktor. Neben dem SM befindet sich ein weiterer Reaktor - RBT - ein Pool-Reaktor, der in Verbindung damit arbeitet. Tatsache ist, dass im SM-Reaktor der Brennstoff nur zur Hälfte „ausbrennt“. Daher muss es im RBT "verbrannt" werden.

Im Allgemeinen ist RBT ein erstaunlicher Reaktor, in den man sogar hineinschauen kann (das durften wir jedoch nicht). Es hat nicht das übliche dicke Stahl- und Betongehäuse, und um es vor Strahlung zu schützen, wird es einfach in einen riesigen Wasserbecken gelegt (daher der Name). Die Wassersäule enthält aktive Partikel, die sie hemmen. In diesem Fall verursachen Partikel, die sich mit einer Geschwindigkeit bewegen, die die Phasengeschwindigkeit des Lichts im Medium überschreitet, ein bläuliches Leuchten, wie es vielen von Filmen bekannt ist. Diesen Effekt nennt man die Namen der Wissenschaftler, die ihn beschrieben haben - Wawilow - Tscherenkow.

(Das Foto bezieht sich nicht auf den RBT- oder RIAR-Reaktor, sondern zeigt nur den Vavilov-Cherenkov-Effekt).

Der Geruch von Donner

Der Geruch der Reaktorhalle ist mit nichts zu verwechseln. Es riecht stark nach Ozon, wie nach einem Gewitter. Bei Überlastung wird Luft ionisiert, wenn verbrauchte Baugruppen entfernt und zur Kühlung in den Pool geleitet werden. O2-Sauerstoffmolekül wird in O3 umgewandelt. Ozon riecht übrigens überhaupt nicht frisch, sieht aber eher nach Chlor und dem gleichen Ätzmittel aus. Mit einer hohen Konzentration von Ozon werden Sie niesen und husten und dann sterben. Es ist der ersten, höchsten Gefährdungsklasse von Schadstoffen zugeordnet.

In diesem Moment steigt der Strahlungshintergrund in der Halle, aber es sind auch keine Personen hier - alles ist automatisiert, und der Bediener beobachtet den Vorgang durch ein spezielles Fenster. Sie sollten jedoch auch danach das Geländer in der Halle nicht ohne Handschuhe berühren - Sie können radioaktiven Schmutz auffangen.

Wasche deine Hände vorne und hinten

Aber Sie dürfen nicht mit nach Hause gehen - am Ausgang der "schmutzigen Zone" werden alle mit einem Betastrahlungsdetektor überprüft, und wenn Sie es herausfinden, werden Sie und Ihre Kleidung als Brennstoff in den Reaktor gebracht. Witz :)

In jedem Fall sollten die Hände nach dem Besuch solcher Bereiche mit Seife gewaschen werden.

Ändern Sie das Geschlecht

Die Korridore und Treppen des Reaktorbehälters sind mit einem speziellen dicken Linoleum überzogen, dessen Kanten an die Wände gebogen sind. Dies ist notwendig, damit bei radioaktiver Kontamination nicht das gesamte Gebäude entsorgt, sondern nur Linoleum aufgerollt und ein neues verlegt werden kann. Die Sauberkeit ist hier fast wie im Operationssaal, denn die größte Gefahr besteht darin, dass Staub und Schmutz auf Kleidung, Haut und das Innere des Körpers gelangen. Alpha- und Betateilchen können nicht weit fliegen, aber wenn sie in der Nähe des Aufpralls sind, sind sie wie Kanonenkugeln, und lebende Zellen sind es definitiv nicht sag hallo

Fernbedienung mit roter Taste

Reaktor Kontrollraum.

Die Konsole selbst erweckt den Eindruck, völlig veraltet zu sein, aber warum sollte geändert werden, was für den langjährigen Betrieb ausgelegt ist? Das Wichtigste ist, dass hinter den Schilden alles neu ist. Trotzdem wurden viele Sensoren von Rekordern auf elektronische Displays und sogar auf Softwaresysteme übertragen, die übrigens am NIIAR entwickelt werden.

Jeder Reaktor hat viele unabhängige Schutzgrade, so dass die "Fukushima" hier grundsätzlich nicht sein können. Wie für Tschernobyl - nicht die gleichen Kapazitäten, arbeiten "Taschen" -Reaktoren hier. Die größte Gefahr ist die Emission einiger Lichtisotope in die Atmosphäre, aber dies wird nicht zugelassen, wie wir versichert sind.

Kernphysiker

Die Physiker des Instituts sind Fans ihres Fachs und können sich stundenlang interessant über ihre Arbeit und Reaktoren unterhalten. Die für Fragen vorgesehene Stunde reichte nicht aus, und das Gespräch dauerte zwei langweilige Stunden. Meiner Meinung nach gibt es niemanden, der sich nicht für Kernphysik interessiert :) Und für den Direktor der Abteilung Reactor Research Complex, Petelin Alexei Leonidovich, und den Chefingenieur ist es einfach richtig, populärwissenschaftliche Sendungen zum Thema Kernreaktoren durchzuführen :)

Wenn Sie außerhalb von NIIAR Ihre Hosen in Ihre Socken stecken, wird höchstwahrscheinlich jemand ein Foto von Ihnen machen und es ins Netz stellen, um zu lachen. Dies ist jedoch hier eine Notwendigkeit. Versuchen Sie herauszufinden, warum.

Willkommen im Hotel Californium

Nun zu California-252 und warum es gebraucht wird. Ich habe bereits über den Hochfluss-Neutronenreaktor SM und seine Vorteile gesprochen. Stellen Sie sich nun vor, dass die Energie, die ein ganzer SM-Reaktor erzeugt, nur ein Gramm (!) Kalifornien produzieren kann.
California-252 ist eine leistungsstarke Neutronenquelle, mit der bösartige Tumoren behandelt werden können, bei denen eine andere Strahlentherapie unwirksam ist. Das einzigartige Metall ermöglicht es Ihnen, Teile von Reaktoren und Flugzeugteilen zu durchleuchten und Schäden zu erkennen, die normalerweise sorgfältig vor Röntgenstrahlen verborgen sind. Mit ihrer Hilfe lassen sich in den Eingeweiden der Erde Gold-, Silber- und Ölvorkommen finden. Der Bedarf in der Welt ist sehr groß und die Kunden sind manchmal gezwungen, jahrelang für das begehrte Mikrogramm Kalifornien zu stehen! Und das alles, weil die Herstellung dieses Metalls ... Jahre dauert. Um ein Gramm California-252 herzustellen, wird Plutonium oder Curium in einem Kernreaktor für 8 bzw. 1,5 Jahre einer längeren Bestrahlung mit Neutronen ausgesetzt, wobei nacheinander fast die gesamte Linie der transuranen Elemente des Periodensystems durchlaufen wird. Der Prozess endet nicht dort - aus den resultierenden Bestrahlungsprodukten mit chemischen Mitteln wird Calcium selbst für viele Monate isoliert. Dies ist eine sehr, sehr sorgfältige Arbeit, die keine Eile verzeiht. Mikrogramm Metall werden buchstäblich von Atomen gesammelt. Das erklärt einen so hohen Preis.

Übrigens beträgt die kritische Masse von California-252-Metall nur 5 kg (für eine Metallkugel) und liegt in Form von wässrigen Salzlösungen vor - 10 Gramm (!), Was die Verwendung in Miniatur-Atombomben ermöglicht. Wie ich bereits schrieb, sind es bisher nur 8 Gramm auf der Welt, und es wäre sehr verschwenderisch, es als Bombe zu benutzen :) Ja, und das Problem ist, dass nach 2 Jahren genau die Hälfte des existierenden Kaliforniens übrig bleibt und es sich nach 4 Jahren vollständig dreht in Staub von anderen stabileren Substanzen.