Dove e come realizzare il metallo più costoso del mondo

Se pensi che l'oro e il platino siano i metalli più preziosi del pianeta, allora ti sbagli. Rispetto ad alcuni metalli prodotti artificialmente, l'oro è paragonabile alla ruggine su un vecchio pezzo di ferro per coperture. Riesci a immaginare un prezzo di $ 27.000.000 per grammo di sostanza? Questo è quanto costa l'elemento radioattivo della California 252. Solo l'antimateria, che è la sostanza più costosa al mondo, è più costosa (circa $ 60 trilioni per grammo di antiidrogeno).

Ad oggi, solo 8 grammi di California-252 sono stati accumulati nel mondo e non più di 40 milligrammi vengono prodotti ogni anno. E ci sono solo 2 posti sul pianeta dove viene regolarmente prodotto: nell'Oak Ridge National Laboratory negli Stati Uniti e ... a Dimitrovgrad, nella regione di Ul'janovsk.

Vuoi sapere come viene alla luce quasi il materiale più costoso del mondo e perché è necessario?

Dimitrovgrad

Splendi ma non riscaldare

Più potente

Dei 6 reattori, ce n'è uno, il più amato dagli scienziati RIAR. Lui è il primo. È anche il più potente, che gli ha dato il nome - SM. Nel 1961 era SM-1 con una potenza di 50 MW, nel 1965, dopo la modernizzazione, divenne SM-2, nel 1992 - SM-3, il cui funzionamento è stato progettato fino al 2017. Questo è un reattore unico e nel mondo è l'unico. La sua unicità risiede nell'altissima densità di flusso di neutroni che è in grado di creare. Sono i neutroni che sono i principali prodotti di RIAR. Utilizzando i neutroni, si possono risolvere molti problemi nello studio dei materiali e nella creazione di utili isotopi. E persino realizzare il sogno degli alchimisti medievali nella vita - trasformare il piombo in oro (teoricamente).

Se non vai nei dettagli, il processo è molto semplice: una sostanza viene presa e sparata dai neutroni da tutti i lati. Quindi, ad esempio, dall'uranio schiacciando i suoi nuclei con neutroni, si possono ottenere elementi più leggeri: iodio, stronzio, molibdeno, xeno e altri.

La messa in servizio del reattore SM-1 e il suo funzionamento di successo hanno causato una grande risonanza nel mondo scientifico, stimolando, in particolare, la costruzione di reattori ad alto flusso con uno spettro di neutroni duri negli Stati Uniti - HFBR (1964) e HFIR (1967). I luminari della fisica nucleare, incluso il padre della chimica nucleare, Glenn Seborg, sono venuti ripetutamente alla RIAR e hanno acquisito l'esperienza. Tuttavia, nessun altro ha creato lo stesso reattore in termini di eleganza e semplicità.

Il reattore SM è semplicemente geniale. Il suo nucleo è quasi un cubo di 42 x 42 x 35 cm, ma la potenza allocata di questo cubo è di 100 MW! Intorno al nucleo in canali speciali, vengono installati tubi con varie sostanze, che devono essere alimentati dai neutroni.

Ad esempio, recentemente, un pallone con iridio è stato estratto dal reattore, dal quale è stato ottenuto l'isotopo desiderato. Ora si blocca e si raffredda.

Successivamente, un piccolo contenitore con iridio ora radioattivo verrà caricato in uno speciale contenitore di piombo protettivo del peso di diverse tonnellate e inviato al cliente in auto.

Il combustibile esaurito (solo pochi grammi) verrà quindi raffreddato, inscatolato in una botte di piombo e inviato a un deposito radioattivo sul territorio dell'istituto per lo stoccaggio a lungo termine.

Piscina blu

C'è più di un reattore in questa stanza. Accanto a SM ce n'è un altro - RBT - un reattore di tipo pool che funziona in combinazione con esso. Il fatto è che nel reattore SM il carburante "brucia" solo la metà. Pertanto, deve essere "masterizzato" nell'RBT.

In generale, RBT è un reattore straordinario, all'interno del quale è persino possibile guardare (tuttavia, non ci è stato permesso di farlo). Non ha la solita cassa in acciaio spesso e cemento, e per proteggerlo dalle radiazioni, è semplicemente collocato in una grande pozza d'acqua (da cui il nome). La colonna d'acqua contiene particelle attive, inibendole. In questo caso, le particelle che si muovono ad una velocità superiore alla velocità di fase della luce nel mezzo causano un bagliore bluastro familiare a molti dei film. Questo effetto è chiamato dai nomi degli scienziati che lo hanno descritto - Vavilov - Cherenkov.

(La foto non è correlata al reattore RBT o RIAR, ma mostra solo l'effetto Vavilov-Cherenkov).

Odore di temporale

L'odore della sala del reattore non può essere confuso con nulla. Odora fortemente di ozono, come dopo un temporale. L'aria viene ionizzata durante il sovraccarico, quando gli assiemi esauriti vengono rimossi e trasferiti nella piscina per il raffreddamento. La molecola di ossigeno O2 viene convertita in O3. A proposito, l'ozono non ha affatto un odore fresco, ma assomiglia più al cloro e alla stessa sostanza caustica. Con un'alta concentrazione di ozono, starnutirai e tossirai, quindi morirai. È assegnato alla prima, più alta classe di pericolo di sostanze nocive.

Lo sfondo delle radiazioni nella sala in questo momento aumenta, ma non ci sono nemmeno persone qui: tutto è automatizzato e l'operatore osserva il processo attraverso una finestra speciale. Tuttavia, anche dopo questo, non dovresti toccare la ringhiera nella hall senza guanti: puoi catturare lo sporco radioattivo.

Lavati le mani, davanti e dietro

Ma non ti sarà permesso di andare a casa con lei - all'uscita dalla "zona sporca" tutti saranno controllati con un rilevatore di radiazioni beta e, se lo scoprirai, tu e i tuoi vestiti andrete al reattore come combustibile. Scherzo :)

Ma in ogni caso, le mani devono essere lavate con sapone dopo aver visitato tali aree.

Cambia sesso

I corridoi e le scale nella nave del reattore sono coperti con uno speciale linoleum spesso, i cui bordi sono piegati alle pareti. Ciò è necessario in modo che in caso di contaminazione radioattiva sia possibile non smaltire l'intero edificio, ma semplicemente arrotolare linoleum e gettarne uno nuovo. La pulizia qui è quasi come in sala operatoria, perché il pericolo maggiore è la polvere e lo sporco che possono infiltrarsi nei vestiti, nella pelle e all'interno del corpo: le particelle alfa e beta non possono volare lontano, ma quando sono vicino all'impatto sono come palle di cannone e le cellule viventi sicuramente non lo sono saluta.

Telecomando con pulsante rosso

Sala di controllo del reattore.

La console stessa dà l'impressione di essere profondamente superata, ma perché cambiare ciò che è progettato per molti anni di funzionamento? La cosa più importante è che dietro gli scudi, e lì è tutto nuovo. Tuttavia, molti sensori sono stati trasferiti dai registratori ai display elettronici e persino i sistemi software, che, tra l'altro, sono in fase di sviluppo presso la NIIAR.

Ogni reattore ha molti gradi di protezione indipendenti, quindi il "Fukushima" qui non può essere in linea di principio. Per quanto riguarda Chernobyl - non le stesse capacità, qui funzionano i reattori "tascabili". Il pericolo maggiore è l'emissione di alcuni isotopi di luce nell'atmosfera, ma ciò non sarà permesso, come ci viene assicurato.

Fisici nucleari

I fisici dell'istituto sono fan del loro mestiere e possono trascorrere ore a parlare in modo interessante del loro lavoro e dei loro reattori. L'ora assegnata per le domande non era abbastanza e la conversazione è durata due ore noiose. Secondo me, non esiste una persona del genere che non sia interessata alla fisica nucleare :) E per il direttore del dipartimento del Reactor Research Complex, Petelin Alexei Leonidovich e l'ingegnere capo, è giusto condurre trasmissioni scientifiche popolari sull'argomento dei reattori nucleari :)

Se fuori dal NIIAR ti riempirai i calzini, allora molto probabilmente qualcuno ti farà una foto e la metterà in rete per ridere. Tuttavia, questa è una necessità qui. Prova a capire perché.

Benvenuti al californium dell'hotel

Ora su California-252 e perché è necessario. Ho già parlato del reattore di neutroni ad alto flusso SM e dei suoi benefici. Ora immagina che l'energia prodotta da un intero reattore SM possa produrre solo un grammo (!) Di California.
California-252 è una potente fonte di neutroni, che ne consente l'utilizzo per il trattamento di tumori maligni, dove altre radioterapia sono inefficaci. L'esclusivo metallo consente di brillare attraverso parti di reattori, parti di aeromobili e rilevare danni che di solito vengono accuratamente nascosti dai raggi X. Con il suo aiuto, è possibile trovare riserve di oro, argento e depositi di petrolio nelle viscere della terra. La necessità nel mondo è molto grande, e i clienti a volte sono costretti a rimanere per anni in fila per l'ambito microgramma della California! E tutto perché la produzione di questo metallo richiede ... anni. Per produrre un grammo di California-252, il plutonio o il curio sono sottoposti a prolungata irradiazione di neutroni in un reattore nucleare per 8 e 1,5 anni, rispettivamente, da successive trasformazioni che passano quasi l'intera linea di elementi transuranici della tavola periodica. Il processo non finisce qui: dai prodotti risultanti dell'irradiazione con mezzi chimici, il calcio stesso viene isolato per molti mesi. Questo è un lavoro molto, molto scrupoloso che non perdona la fretta. I microgrammi di metallo vengono raccolti letteralmente dagli atomi. Questo spiega un prezzo così alto.

A proposito, la massa critica del metallo California-252 è di soli 5 kg (per una palla di metallo) e sotto forma di soluzioni acquose di sali - 10 grammi (!), Che ne consente l'utilizzo in bombe nucleari in miniatura. Tuttavia, come ho già scritto, finora ci sono solo 8 grammi al mondo, e sarebbe molto dispendioso usarlo come una bomba :) Sì, e il problema è che dopo 2 anni rimane esattamente la metà della California esistente, e dopo 4 anni gira completamente in polvere da altre sostanze più stabili.