КАЛИФОРНИЙ

Калифорний 252- самый дорогой металл

КАЛИФОРНИЙ

Когда речь заходит о самом дорогом металле на нашей планете, многие представляют себе платину, родий или титан. На самом же деле, это далеко от правды.

Самым дорогим металлом, полученным химическим путем, является металл под названием Калифорний. Сходством со многими драгоценными металлами у Калифорния является белый цвет и серебристый отблеск, не более того.

Увидеть Калифорний воочию не удастся- вес исчисляется атомами.

Немного истории

Этот необычный металл открыл в 50х годах 20 века Гленн Сиборг. Изначально, невидимый (лишь несколько атомов) Калифорний получили в реакторах, в которых под воздействием нейтронов осуществляли расщепление радиоактивных элементов. Логично, что и полученный металл тоже является радиоактивным и возник он в результате четко направленной ядерной реакции.

Через 8 лет удалось получить химическое соединение Калифорния в более твердом состоянии.

Что же представляет из себя Калифорний?

Калифорний — семнадцать соединенных изотопов, естественно -радиоактивных.
Интересен тот факт, что все изотопы имеют кардинально разный период полураспада , от 2,6 до 900 лет, а также имеют чрезвычайно малую критическую массу.

Критическая масса — в ядерной физике минимальная масса делящегося вещества, необходимая для начала самоподдерживающейся цепной реакции деления. Коэффициент размножения нейтронов в таком количестве вещества больше единицы или равен единице. Размеры, соответствующие критической массе, также называют критическими.

Величина критической массы зависит от свойств вещества (таких, как сечения деления и радиационного захвата), от плотности, количества примесей, формы изделия, а также от окружения. Например, наличие отражателей нейтронов может сильно уменьшить критическую массу.

В ядерной энергетике параметр критической массы является определяющим при конструировании и расчётах самых разнообразных устройств, использующих в своей конструкции различные изотопы или смеси изотопов элементов, способных в определенных условиях к ядерному делению с выделением колоссального количества энергии. Например, при проектировании мощных радиоизотопных генераторов, в которых используются в качестве топлива уран и ряд трансурановых элементов, параметр критической массы ограничивает мощность такого устройства. При расчётах и производстве ядерного и термоядерного оружия параметр критической массы существенным образом влияет как на конструкцию взрывного устройства, так и на его стоимость и сроки хранения. В случае проектирования и строительства атомного реактора, параметры критической массы также ограничивают как минимальные, так и максимальные размеры будущего реактора.

Из всех 17 изотопов Калифорния максимально изучен 252й . Он крайне токсичный, но содержит нереальный заряд энергии, выделяющейся в процессе деления атомов: 1 грамм выдает 2,4 биллиарда нейтронов в секунду, а это такая мощность , которую выделяет небольшой ядерный реактор.

Как получают калифорний -252?

252 изотоп Калифорния создают в лабораторных условиях, а точнее в защищенных ядерных реакторах, расщепляя продукты облученные радиоактивным плутонием, кюрием или нейтронами.

Каждая стадия производства самого дорогого металла в мире, заключается в том, что производится распад и превращение исходного элемента в промежуточное состояние — изотоп другого металлического элемента, образующий в результате своего распада новый изотоп.

Калифорний-252 поддать распаду нереально. В результате преобразования, только 0,3% ядер плутония не распадается, поэтому для получения 1 грамма Калифорния требуется 10 кг плутония.

За год в мире получают до 100 микрограмм такого «концентрата энергии», как калифорний-252, а по некоторым оценкам, на нашей планете, его запас не превышает 5 грамм.

Калифорний-252 – самый дорогостоящий и научно важный металл. Его стоимость доходила до 27 миллионов долларов за 1 грамм.

Вопреки высокой стоимости, есть такие отрасли, в которых этот изотоп, а точнее его свойства являются во много раз ценней стоимости.

Где используют Калифорний?

Его активно применяют:

  •  в разработках посвященных разделению ядер, открытию и исследованию дальнего и ближнего космоса,
  •  в процессе нахождения полезных элементов ( золота и серебра),
  •  для нахождения слоев земли, имеющих воду и нефть,
  •  определять на целостность ядерные реакторы, авиа и космические аппараты и прочие.

Использование нейтронной камеры, с источником излучения — Калифорнием -252 , позволят находить даже супер запакованные наркотики , скрытые от обнаружения рентгеновскими лучами.

Кроме того, его излучение используют в таких сферах, как:

  •  металлургия,
  •  нефтепереработка,
  •  угольная промышленности,
  •  химическая промышленности,
  •  медицина.

Применение в медицине

Несмотря на токсичность, его применяют в медицине, как источник целительного излучения, убивающего зараженные и больные ткани тела.
При введении малейшего его количества в ткани тела, разрушаются все атипичные клетки, при этом здоровые клетки облучению не поддаются.

Благодаря этим открытиям нейтронная радиохирургия стала реальным и опробованным способом лечения распространенных заболевания.

Изотоп калифорний-252 особо редкий металл с огромным потенциалом. Практически любой реактор может собирать исходный материал для дальнейшего его преобразования в калифорний -252, что возможно в буду, повлияет на снижение стоимости редчайшего и дорогого металла — «концентрата энергии», и сделав нанотехнологии еще ближе.
Кстати, Калифорний-252 производят только в США и России.

Самый дорогой металл в мире — калифорний 252: цена за 1 грамм в рублях, свойства

КАЛИФОРНИЙ

Доброго дня, дорогие читатели! В 1960 году доктор Стен Форшуфвуд, дантист из Швеции, развернул масштабное исследование, совсем не относившееся к его специальности. Он задался целью доказать обществу, что Наполеон Бонапарт не умер от депрессии и язвы на острове Святой Елены, а был отравлен.

Гипотеза наделала шума в СМИ и среди историков, а разработать её помог самый дорогой металл в мире, созданный за несколько лет до этого, — калифорний.

Топ-10 самых дорогих драгоценных металлов на планете

Чаще всего в истории ценности измеряли в золотом эквиваленте. Золото входит в десятку ценнейших драгметаллов планеты, но не оно возглавляет список. Самые дорогостоящие металлы — на порядки ценнее золота — не используются для изготовления ювелирных украшений, не так распространены и известны.

Давайте посмотрим на рейтинг. Данные актуальны на ноябрь 2018 и примерны из-за колебаний курса. В 2011 платина была дороже палладия, а цена золота — в полтора раза выше нынешней.

Место в рейтинге Металл Стоимость, USD за 1 г
10 Серебро (Au) ~ 0,5
9 Рутений (Ru) ~ 9
8 Осмий (Os) ~ 13
7 Платина (Pt) ~ 25
6 Палладий (Pd) ~ 39
5 Золото (Au) ~ 40
4 Иридий (Ir) ~ 48
3 Родий (Rh) ~ 84
2 Осмий-187 (187Os) ~ 200 тыс.
1 Калифорний-252 (252Cf) ~ 250 млн

Остановимся на лидере рейтинга — самом дорогом элементе. Его стоимость измеряется сотнями миллионов долларов. В рублях это число — 16 604 750 000 — скорее похоже на пароль от Wi-Fi, чем на цену. 1 мг калифорния стоит столько же, сколько 9 трехкомнатных квартир в историческом центре Таганрога с панорамными окнами и евроремонтом.

Происхождение и свойства Cf-252

Порядковый номер Cf в периодической таблице Менделеева — 98, год открытия — 1950, место — Калифорнийский университет в Беркли, США. Калифорний синтезирован искусственно и не встречается на Земле (но есть версия, что он образуется при взрывах сверхновых). Известно 17 его изотопов (элементов с тем же атомным номером, но другой атомной массой, то есть количеством нейтронов в ядре атома).

Самый стабильный (период полураспада 900 лет) — калифорний-251, но широкое применение получил изотоп 252 (период полураспада 2,5 года) из-за максимального коэффициента размножения нейтронов.

Калифорний принадлежит к семейству актиноидов (не путайте с лантаноидами — редкоземельными элементами). Актиноиды — радио- и химически активные металлы серебристо-белого цвета, из которых в природе можно встретить только два: уран и торий. Как типичному металлу, калифорнию свойственны:

  • мягкость;
  • пластичность;
  • высокая плотность — 15,1 г/см³ (больше, чем у палладия, но меньше, чем у золота);
  • среднеплавкость — 900 °С.

Калифорний — красивый металл с благородным холодным блеском, смертельно опасный для человека из-за радиотоксичности. Это самый редкий металл на Земле: его мировой запас — около 10 г, что неудивительно, учитывая объемы ресурсов, нужных для его производства.

Где и как добывают самый дорогой металл

В мире есть всего два предприятия, производящих калифорний. Они находятся на территориях главных ядерных держав мира: НИИАР в российском Димитровграде и Национальная лаборатория Окридж в штате Теннеси, США.

Для получения калифорния мишени из кюрия (тоже дорогого искусственного металла) длительно (от 8 мес. до 1,5 лет) бомбардируют (облучают) нейтронами в ядерном реакторе. Синтез проходит в несколько этапов с образованием новых изотопов и останавливается на калифорнии, ядро которого малочувствительно к облучению и не увеличивает свою массу.

Есть метод, позволяющий вырабатывать калифорний из плутония. Для производства 1 г калифорния требуется 8 лет и 10 кг плутония, который тоже производится только в лабораториях и 40 кг которого достаточно для создания 6 ядерных ракет. Плутоний последовательно метаморфирует в металлы америций, кюрий, берклий и, наконец, в калифорний.

Польза и применение калифорния-252

Несмотря на колоссальную стоимость и сложность изготовления калифорния, его производство оправдывает себя — ему нет аналогов.

Источник нейтронов

Суть работы ядерного реактора — самоподдержание цепной реакции деления атомов, сопровождающейся выделением энергии. И самый дорогой металл мира — Калифорний обладает уникальными для этого свойствами: один его грамм выделяет 2,3 биллиона (2,3×1012) нейтронов в секунду. Нейтронное излучение такой мощности присуще целому реактору «традиционной» системы.

Научные исследование микро- и макромира

Калифорний предоставляет ученым огромные возможности. Разница между масштабами работ, в которых он используется, поражает: это и разработки, посвященные исследованию космоса (ближнего и дальнего), и изучение атомов веществ.

Прикладная наука

В более конкретных областях науки этот элемент тоже полезен. Его применение обходится дорого, но дает очень точные результаты. С его помощью стали возможны:

Нейтронно-активационный анализ, количественный и качественный, исключительно точный, — тот самый, что выступил в пользу гипотезы об отравлении Наполеона, обнаружив в срезанной за день до смерти пряди волос бывшего императора мышьяк.

Нейтронная радиография — метод неразрушающего исследования материала, изначально применявшийся для распознавания состава руды — минералов и сплавов.

Повседневная практика

Индустрии, где применяется самый дорогой металл, многообразны: это металлургия, химическая, нефтяная и угольная промышленности. С калифорнием мы можем находить повреждения в корпусах самолетов, океанских лайнеров и атомных реакторов.

Может Cf служить и безопасности: нейтронная радиография способна найти наркотики в запаянной патронной гильзе и взрывчатку на дне грузового вагона, тем самым спасая сотни и тысячи жизней.

Медицина

Спасает жизни дорогой калифорний и онкологическим больным. В 1960-х началось изучение воздействия калифорния-252 на злокачественные опухоли. Проводились эксперименты и исследования — сначала на китайских хомячках, потом и на людях. Сейчас 252 изотоп успешно используют в радиологической терапии новообразований — это дорого, но действенно.

Тайны древности и волосы Наполеона

Радиография используется для определения возраста предметов искусства и древнего быта. Благодаря нейтронным технологиям подделка произведений скульптуры и живописи становится все более трудноосуществимой.

Но вернемся к Бонапарту. Нейтронно-активационный анализ показал, что содержание мышьяка в пряди его волос превышало физиологическую норму в 13 раз. Предположили, что Наполеон был отравлен.

Впрочем, в начале XXI века гипотезу опровергли, выяснив, что волосы хранились в порошке, содержащем мышьяк, а сам Бонапарт страдал прободной язвой и, вероятно, раком желудка.

Какая из болезней убила его — неизвестно, но не исключено, что облучение калифорнием спасло бы императора-изгнанника.

Надеюсь, вам было интересно. Подписывайтесь на мои статьи и рассказывайте о них!

Где и как делают самый дорогой металл в мире

КАЛИФОРНИЙ

  • Уверен, что если любого ульяновца спросить, где можно купить школьный или деловой костюм, то он не задумываясь ответит — в…
  • Многие жители Ульяновска видят волжскую дамбу практически каждый день, пересекая Волгу по одному из мостов. Но мало кто из них знает, что это не…
  • Помните анекдот про студентку-блондинку на экзамене, которую преп спрашивает про то, как работает трансформатор, а та, подумав, отвечает —…
  • В Ульяновске есть несколько фирм, где вы можете заказать жалюзи или шторы. Однако, у всех на слуху только одна — «Скрин». Так…
  • В понедельник полетал немного на небольшом гидроплане над Ульяновском. Получилось много хороших снимков города с необычного ракурса. Так что можно…
  • Наверное, каждый автовладелец когда-нибудь сталкивался с муками выбора очередного комплекта «резины» для своей колесницы. Читал отзывы,…
  • Про черногорские заброшки можно писать бесконечно — это самый настоящий рай для любителей индустриального туризма. На горах Боко-Которской…
  • В мире есть несколько дорог, которые по праву могут называться «дорогами смерти». Каждый год они забирают десятки жизней водителей и…
  • Обожаю Черногорию. Каждый раз, катаясь по балканским странам, к концу маршрута уже мечтаю побыстрее въехать в эту страну и расслабиться, как дома.…
  • Меня пугали Албанией, как ребёнка сереньким волчком, рассказывая всякие страшилки из разряда «страна чудес — туда попал и там исчез».…
  • Интересно, закончу я когда-нибудь эту серию?.. Уж скоро год пройдёт, как я в тех местах побывал, а конца и края постам еще нет. И бросить нельзя и…
  • Наверное, самое время рассказать, как отмечают Чистый Четверг в Македонии наши славянские братья и сЕстры. Ну и что, что прошло уже больше полугода…

Page 3

  • Каппадокия — огромный музей под открытым небом. Но оказавшись в нём, поначалу теряешься от обилия достопримечательностей. Ситуация, как…
  • Сложно составлять топы самых красивых мест по таким странам, как Греция. Там вообще, куда ни глянь — везде красиво. Но что у вас ассоциируется…
  • Уверен, что если любого ульяновца спросить, где можно купить школьный или деловой костюм, то он не задумываясь ответит — в…

Page 5

  • Про черногорские заброшки можно писать бесконечно — это самый настоящий рай для любителей индустриального туризма. На горах Боко-Которской…
  • В мире есть несколько дорог, которые по праву могут называться «дорогами смерти». Каждый год они забирают десятки жизней водителей и…
  • Обожаю Черногорию. Каждый раз, катаясь по балканским странам, к концу маршрута уже мечтаю побыстрее въехать в эту страну и расслабиться, как дома.…
  • Меня пугали Албанией, как ребёнка сереньким волчком, рассказывая всякие страшилки из разряда «страна чудес — туда попал и там исчез».…
  • Интересно, закончу я когда-нибудь эту серию?.. Уж скоро год пройдёт, как я в тех местах побывал, а конца и края постам еще нет. И бросить нельзя и…
  • Наверное, самое время рассказать, как отмечают Чистый Четверг в Македонии наши славянские братья и сЕстры. Ну и что, что прошло уже больше полугода…

Page 6

  • Про черногорские заброшки можно писать бесконечно — это самый настоящий рай для любителей индустриального туризма. На горах Боко-Которской…
  • В мире есть несколько дорог, которые по праву могут называться «дорогами смерти». Каждый год они забирают десятки жизней водителей и…
  • Обожаю Черногорию. Каждый раз, катаясь по балканским странам, к концу маршрута уже мечтаю побыстрее въехать в эту страну и расслабиться, как дома.…
  • Меня пугали Албанией, как ребёнка сереньким волчком, рассказывая всякие страшилки из разряда «страна чудес — туда попал и там исчез».…
  • Интересно, закончу я когда-нибудь эту серию?.. Уж скоро год пройдёт, как я в тех местах побывал, а конца и края постам еще нет. И бросить нельзя и…
  • Наверное, самое время рассказать, как отмечают Чистый Четверг в Македонии наши славянские братья и сЕстры. Ну и что, что прошло уже больше полугода…

Page 7

  • Про черногорские заброшки можно писать бесконечно — это самый настоящий рай для любителей индустриального туризма. На горах Боко-Которской…
  • В мире есть несколько дорог, которые по праву могут называться «дорогами смерти». Каждый год они забирают десятки жизней водителей и…
  • Обожаю Черногорию. Каждый раз, катаясь по балканским странам, к концу маршрута уже мечтаю побыстрее въехать в эту страну и расслабиться, как дома.…
  • Меня пугали Албанией, как ребёнка сереньким волчком, рассказывая всякие страшилки из разряда «страна чудес — туда попал и там исчез».…
  • Интересно, закончу я когда-нибудь эту серию?.. Уж скоро год пройдёт, как я в тех местах побывал, а конца и края постам еще нет. И бросить нельзя и…
  • Наверное, самое время рассказать, как отмечают Чистый Четверг в Македонии наши славянские братья и сЕстры. Ну и что, что прошло уже больше полугода…

Page 8

  • Про черногорские заброшки можно писать бесконечно — это самый настоящий рай для любителей индустриального туризма. На горах Боко-Которской…
  • В мире есть несколько дорог, которые по праву могут называться «дорогами смерти». Каждый год они забирают десятки жизней водителей и…
  • Обожаю Черногорию. Каждый раз, катаясь по балканским странам, к концу маршрута уже мечтаю побыстрее въехать в эту страну и расслабиться, как дома.…
  • Меня пугали Албанией, как ребёнка сереньким волчком, рассказывая всякие страшилки из разряда «страна чудес — туда попал и там исчез».…
  • Интересно, закончу я когда-нибудь эту серию?.. Уж скоро год пройдёт, как я в тех местах побывал, а конца и края постам еще нет. И бросить нельзя и…
  • Наверное, самое время рассказать, как отмечают Чистый Четверг в Македонии наши славянские братья и сЕстры. Ну и что, что прошло уже больше полугода…

Page 9

  • Про черногорские заброшки можно писать бесконечно — это самый настоящий рай для любителей индустриального туризма. На горах Боко-Которской…
  • В мире есть несколько дорог, которые по праву могут называться «дорогами смерти». Каждый год они забирают десятки жизней водителей и…
  • Обожаю Черногорию. Каждый раз, катаясь по балканским странам, к концу маршрута уже мечтаю побыстрее въехать в эту страну и расслабиться, как дома.…
  • Меня пугали Албанией, как ребёнка сереньким волчком, рассказывая всякие страшилки из разряда «страна чудес — туда попал и там исчез».…
  • Интересно, закончу я когда-нибудь эту серию?.. Уж скоро год пройдёт, как я в тех местах побывал, а конца и края постам еще нет. И бросить нельзя и…
  • Наверное, самое время рассказать, как отмечают Чистый Четверг в Македонии наши славянские братья и сЕстры. Ну и что, что прошло уже больше полугода…

Page 10

  • Про черногорские заброшки можно писать бесконечно — это самый настоящий рай для любителей индустриального туризма. На горах Боко-Которской…
  • В мире есть несколько дорог, которые по праву могут называться «дорогами смерти». Каждый год они забирают десятки жизней водителей и…
  • Обожаю Черногорию. Каждый раз, катаясь по балканским странам, к концу маршрута уже мечтаю побыстрее въехать в эту страну и расслабиться, как дома.…
  • Меня пугали Албанией, как ребёнка сереньким волчком, рассказывая всякие страшилки из разряда «страна чудес — туда попал и там исчез».…
  • Интересно, закончу я когда-нибудь эту серию?.. Уж скоро год пройдёт, как я в тех местах побывал, а конца и края постам еще нет. И бросить нельзя и…
  • Наверное, самое время рассказать, как отмечают Чистый Четверг в Македонии наши славянские братья и сЕстры. Ну и что, что прошло уже больше полугода…

Page 11

alexio_marzianoА вот кто угадает, что это за яйца судьбы шары такие у меня в руке, и для чего они нужны?   Ответы пока заскриню, вечером открою и посмотрим, кто первый угадал. В награду подарю тому целых 100 ЖЖЖ.   И видос заодно запилю здесь же.

UPD.

В общем, это пиротехника, которая известна под названием Knall balls. Knall — немецкое слово, означающее треск, щёлканье, звук выстрела. Штука хорошо знакома тем, чьё детство пришлось на 80-90е годы.

У нас это называлось «шариками из серы».

Шары обработаны специальным составом, напоминающим по запаху спичечные головки. При соударении происходит микровзрыв, и в стороны разлетаются небольшие искры с дымом. Запах дыма — один в один, как от спичек. Что-то вроде пистон. Не видел в России, купил недавно в Румынии за 100 рублей (7 лей).

Штука польская, производство в Китае. Хватает надолго. Безопасно, так как шары не могут взорваться полносью — взрыв происходит только в месте соударения.Увидите где — срочно покупайте, и мне скажите, где нашли 🙂

Первым правильно ответил на вопрос Александр zlobin_aa Злобин.

Сегодня он может себе ни в чём не отказывать, так как получает 100 ЖЖЖ.

Page 12

  • Мы шли крадучись, стараясь не наступить на какую-нибудь ветку, которая обязательно предательски громко хрустнет. Младшего я посадил на шею, так как…
  • Как вы представляете себе Беловежскую Пущу? Пока я в ней не побывал, в моём воображении это был сказочный лес с огромными дубами, чистыми, залитыми…
  • Милее кошек и енотов, пожалуй, только совы. А теперь представьте себе сову, размером чуть более воробья! Хотели бы такую потискать? Такая сова…
  • Поворот с трассы, навигатор путается и не может понять, где мы находимся. Но уже виден указатель — нам в деревню Белый лесок. Это у самой границы.…
  • В городе Брест есть улица Советская, в начале которой установлены кованые часы, но их стрелки не могут двигаться сами. Выставлены они всегда на одно…
  • Минск почему-то напомнил мне Москву конца 80х, когда я побывал там впервые. Те же ощущения: предельная вежливость, терпение, отсутствие хамства,…
  • Не знаю, как так получилось, что прожив в Смоленске всего сутки, я разразился аж на 3 поста о нём. В первой части был нетуристический Смоленск, во…
  • достопримечательность Смоленска — его крепостные стены, которые превращали город в настоящий крепкий орешек. Уникальность их в том числе и в…
  • Помните задачку «Как положить жирафа в холодильник»? Наверняка даже слышали, как она решается. А знаете, как поместить несколько десятков…

Page 13

  • Про черногорские заброшки можно писать бесконечно — это самый настоящий рай для любителей индустриального туризма. На горах Боко-Которской…
  • В мире есть несколько дорог, которые по праву могут называться «дорогами смерти». Каждый год они забирают десятки жизней водителей и…
  • Обожаю Черногорию. Каждый раз, катаясь по балканским странам, к концу маршрута уже мечтаю побыстрее въехать в эту страну и расслабиться, как дома.…
  • Меня пугали Албанией, как ребёнка сереньким волчком, рассказывая всякие страшилки из разряда «страна чудес — туда попал и там исчез».…
  • Интересно, закончу я когда-нибудь эту серию?.. Уж скоро год пройдёт, как я в тех местах побывал, а конца и края постам еще нет. И бросить нельзя и…
  • Наверное, самое время рассказать, как отмечают Чистый Четверг в Македонии наши славянские братья и сЕстры. Ну и что, что прошло уже больше полугода…

Page 14

|

alexio_marzianoЭх, люблю я папарацци иногда поработать, поподглядывать туда-сюда 🙂   Как на концерте группировки «Ленинград», например.   Ребята ушли передохнуть, фанаты от сцены все отвернулись, а я не фанат — не отвернулся. Мне интересно, что там в синей темноте на пустой сцене делается :)И теперь я знаю, чем на концерте промачивает горло трубач.Это виски Макаллан, 12 лет. Цена за бутылку — 4800 р.Пробовали? Как он?  А вот сам концерт в Ульяновске «на ура» прошёл. Никто никому морду в фанзоне даже не разбил — цивилизация, однако.  Культурная столица.Народу была тьма.Да и Шнур совсем трезвый был, говорят. По-честному отработали, молодцы.Я «Ленинград»  активно слушал во времена песен «Вот будет лето — поедем на дачу» и «ВВВ Ленингад спб точка ру». Потом почти перестал следить за творчеством.Вид на группировку сзади:»Ленинград» удачно заняли место некогда любимой народом группы «Сектор Газа».   Панк нот дэд!!Угадай песТню по фотографии!Как??? Не угадал?А так?И так нет????!!!!!ПОЛУЧИ ТОГДА ЛАБУТЕНОМ!Хорошую музыку играют.Дельную.Кому там не нравится?Всем всё нравится, Шнур!   Давай ищо!Хорошо было.Спасибо, приезжайте еще.

Калифорний металл 252 — свойства и применение

КАЛИФОРНИЙ

Эквивалент богатства, золото, вовсе не самый дорогой среди металлов. Для неспециалиста перечень может оказаться неожиданностью: №2 — осмий, №3 — родий, №4 — платина и №5 — золото. Безоговорочно, №1 рейтинга — металл калифорний, 98-й элемент, радиоактивный серебристо-белый металл.

Цена 1 грамма Cf — почти 30 миллионов долларов. Используется калифорний только для дорогостоящих научных исследований и в медицине. Экономический эффект его применения перекрывает затраты на производство.

Научное открытие — вовсе не случайность

Люди не подозревали о существовании калифорния до 1950 года. Спасаясь от преследований фашистского режима, многие видные европейские физики бежали в США. Одним из крупнейших стал центр ядерных исследований в калифорнийском университете Беркли.

Это была эпоха открытий новых химических элементов. Шла гонка за мировое лидерство. Как результат направленной бомбардировки кюрия-242 потоком альфа-частиц было получено несколько атомов нового трансуранового элемента.

Название “калифорний” ( Cf) радиоактивный металл получил в честь новой родины его открывателей. Физики С. Томпсон, А. Гиорсо, К. Стрит и Г. Сиборг  даже шутили, что их открытие — сродни открытию Америки.

Открытие элемента сравнивали с трудностями калифорнийских первопроходцев.

Новый элемент с момента открытия существовал в “невидимом” состоянии — счет шел на атомы. Цена каждого атома калифорния складывается из стоимости ядерного реактора, циклотрона и всего научного комплекса Беркли. В осязаемом виде Cf получили немного позже — в 1958 году, в виде солей.

Чтобы наглядно оценить масштабы производства калифорния, достаточно представить маковое зернышко: 100-я часть его — годовое производство калифорния. За более чем полвека произведено не более 5 граммов Cf.

Изотопы калифорния

Радиоактивный металл имеет 17 изотопов с массой от 240 до 256 атомных единиц. Продолжительность жизни у всех разная.  Далеко не все из них можно получить в макро количествах, более нескольких атомов.

№ изотопа Cf 251 249 250 252
Период полураспада, лет 900 360 13,2 2,645

Среди продуктов термоядерной реакции (1952 г.) в калифорнийском Беркли был обнаружен 254 изотоп с вовсе удивительными свойствами. При спонтанном делении его ядра выделяется гигантская удельная энергия — 10 000 000 Вт/кг.

Самый изученный изотоп

Критическая масса Cf-252, порог начала самопроизвольной ядерной реакции, составляет 5 кг. Такого количества металла нет на Земле.

Плотность  г/куб.см.  15,1
Температура плавления °С  900
Температура кипения  °С 1227

Распад изотопа сопровождается высвобождением огромного количества энергии распаде: 1 г калифорния-252 испускает 2,4 биллиарда (1015) нейтронов, а микрограмм (10-6) — более 2 миллионов (106) за секунду.

Для сравнения: 1 грамм Cf-252 по мощности излучения эквивалентен 200 кг радия (тоже, мифическое количество) или ядерному реактору средней мощности. 

Кроме радиационной опасности, калифорний-252 очень токсичен: его ПДК (предельно допустимое количество) по нормативам приравнивается 0,0000041 Бк/л для закрытых помещений, и 0,000133 Бк/л – для источников воды и водоемов.

Откуда берется калифорний

Калифорний не добывают из руды как обычные металлы. Получают его по атомно в мощных ядерных реакторах, предназначенных специально для синтеза трансуранов. Тяжелые изотопы кюрия и плутония облучают потоком нейтронов. Без такого облучения внутри котла реактора процесс трансформации кюрия и плутония в 98 элемент может длиться годами.

Существует только 2 центра производства 252 калифорния — США и Россия. Как сырье, для получения Cf используют радиоактивный плутоний или кюрий — облучают нейтронами в ядерном реакторе. Защитный кожух ограждает персонал от опасного излучения и электромагнитных волн реактора.

Трансформация плутония и кюрия в калифорний — процесс многоступенчатый. Каждый из участников-реагентов распадается и образует новый изотоп. Всю цепочку распадов и синтеза можно уложить в последовательность:

  1. Плутоний-Америций
  2. Америций-Кюрий
  3. Кюрий-Берклий
  4. Берклий-Калифорний.

На образовании Cf процесс превращения затухает.  Калифорний невозможно превратить в изотоп большего атомного веса — ядро слабо откликается на облучение нейтронами.

Для получения 1 грамма калифорния-252 расходуется 10 кг плутония-239:

  • 99,7% атомов плутония распадаются при ядерной реакции;
  • 0,3% сохраняют атомную структуру, превращаются в калифорний.

Из реактора калифорний выходит в виде оксидов и сложных солей. Чтобы восстановить его до металла используют окислительно-восстановительные реакции.

Для выделение 252 Cf из продуктов реакции используют методы

  1. экстракцию
  2. экстракционную хроматографию
  3. ионный обмен.

Вот почему 1 грамм Cf-252 стоит порядка тридцати миллионов долларов.

Вся польза опасного металла

Процесс деления атомного ядра калифорния-252 приводит к образованию 4 нейтронов. Такое нейтронное излучение поддается точным прогнозам, что стало основой практическому применению самого дорогого металла на Земле.

Научные исследования микро- и макромира

Изотоп калифорния незаменим при изучении строения материи и атомного ядра. Полученные знания применимы не только к земным условиям: в исследованиях дальнего и ближнего космоса используют нейтронное излучения 252 изотопа.

Тайны древности и волос Наполеона

Нейтронное излучение 252 изотопа калифорния позволяет проводить неразрушающую диагностику, что особенно важно при исследовании предметов древности. Для других современных методов, спектрального или рентгенофлуоресцентного, необходимо взять хотя бы крошечный соскоб поверхности.

С появлением нейтронно-активационного анализа стали невозможными подделки полотен старых мастеров. Анализ состава красок не оставляет сомнения в дате создания произведений живописи. Разоблачение древних фальшивомонетчиков, тайны происхождения древних артефактов приоткрыли завесу благодаря нейтронному анализу.

Даже смерть Наполеона Бонапарта перестала быть тайной. Через 140 лет после его странной кончины на острове святой Елены был проведен анализ волоса императора. Прядь была срезана на следующий день перед погребением и хранилась как реликвия. Нейтронно-активационный анализ показал превышение нормы содержания мышьяка в 13 раз. Установили даже время, когда стали подмешивать яд в пищу.

Потенциал трансуранового калифорния-252 еще не полностью раскрыт. По идее, любой ядерный реактор, не хуже калифорнийского, синтезирует сырье для преобразования в Cf-252, что снизит стоимость производства самого дорогого металла на Земле. Нанотехнологии станут реальностью…

Калифорний №98 химический элемент

КАЛИФОРНИЙ

История открытия калифорния.

В древних китайских летописях сохранилась запись о чудесной необычайно яркой звезде, неожиданно возникшей на небосводе, которая затем постепенно угасала, и через два года от нее не осталось следа…

Современные астрономы считают, что их давним предшественникам посчастливилось наблюдать редчайшее событие — рождение сверхновой звезды (supernovae, как ее нынче именуют в звездных каталогах).

В нашей галактике сверхновая вспыхивает примерно раз в несколько столетий. Астрономов XX в. выручают мощные телескопы, с их помощью ученые наблюдают рождение ярких звезд на расстоянии в сотни световых лет, в отдаленных мирах.

Из анализа летописей и современных наблюдений получалось, что сравнительно медленное убывание блеска сверхновой можно объяснить только энергией какого-то радиоактивного изотопа с периодом полураспада, близким к постоянной времени ее затухания.

Калифорний как изотоп для сверхновой?

Долгое время не находили подходящего изотопа. Наконец, в 1952 г. среди новых ядер, извлеченных из продуктов термоядерного взрыва «Майк», был обнаружен удивительный изотоп калифорний-254. Удивительный потому, что главным видом его распада оказалось спонтанное деление.

Прежде подобные ядра в таблицах изотопов не числились. Удивительной оказалась и энергетика этого изотопа.

Удельную мощность калифорниевого источника трудно назвать иначе, как гигантской, — 10000 квт/кг! Вполне подходящим для объяснения затухания сверхновой звезды оказался и 60-дневный период полураспада калифорния-254.

Возникла любопытная гипотеза: рождение сверхновой звезды объяснялось космическим термоядерным взрывом, в котором из стабильных ядер, наглотавшихся нейтронов, образовывалось значительное количество калифорния-254; длительное послесвечение звездной материи объяснялось энергией распадающегося калифорния.

С элементом № 98 ученые познакомились за два года до открытия «звездного» изотопа. В 1950 г. известные американские ученые Стэнли Томпсон, Генри Стрит, Альберт Гиорсо и Гленн Сиборг поместили в поток быстрых гелиевых ядер микрограммовую мишень из кюрия-242, пожалуй, самого неподходящего для этой цели изотопа элемента № 96.

У кюрия-242 очень высокая удельная активность, и работать даже с микрограммовыми количествами подобного вещества весьма неприятно. Да и выход 98-го элемента в реакции кюрий + альфа-частица ожидался мизерным. Слишком мало нейтронов в ядре 242Cm, а это, как хорошо известно физикам-ядергцикам, всегда ведет к уменьшению к. и. д.

реакции: при недостатке ядерных нейтронов шансы на образование новых элементов заметно уменьшаются. Но другого пути не было. В 1950 г. увеличить атомный номер облучаемого элемента больше чем на два еще не могли: самыми тяжелыми ядерными снарядами тогда были ядра гелия, альфа-частицы.

Поэтому мишенью мог быть только кюрий, а других изотопов кюрия, кроме 242-го, еще не получили.

Новый элемент родился в ядерной реакции 24296Cm +42Не → 24598 + 10n

Получили всего несколько тысяч атомов. Их нужно было отделить от кюрия-242, активность которого достигала 1011 распадов в минуту; столько же альфа-частиц рождается в куске урана весом в несколько десятков килограммов.

По предварительным оценкам (основанным на систематике свойств изотопов трансурановых элементов) ожидали, что период полураспада нового изотопа будет около одного часа. Так что надо было спешить.

Кюриевую мишень быстро растворили, раствор пустили в хроматографическую колонку с катионообменной смолой Дауэкс-50 и стали промывать смолу элюентом — альфа-оксиизобутиратом аммония.

Адсорбированные смолой атомы переходили в элюент и вместе с ним просачивались сквозь смолу. Капли элюента падали на платиновые пластинки, расположенные на краю круглого вращающегося столика.

Ожидаемый порядок выхода актиноидов определили заранее, в опытах с лантаноидами. Элемент № 98 — аналог диспрозия — вышел из колонки вовремя.

Его исследовали: период полураспада 24598 оказался равным 44 минутам.

Новый элемент был назван калифорнием — в честь университета и штата, где были добыты его первые атомы. Авторы писали: «Известно, что название “диспрозий” происходит от греческого слова «труднодоступный». Назвав открытый элемент калифорнием, мы хотели отметить, что первооткрывателям элемента пришлось столь же трудно, как век назад пионерам Америки трудно было достигнуть Калифорнии».

Получить весовые количества калифорния в ядерных реакциях с заряженными частицами — задача практически невыполнимая: слишком мал выход этого элемента при слиянии двух атомных ядер. Так, ядра кюрия, бомбардируемые альфа-частицами, как правило, делятся ими на ядра-осколки — 98-й появляется только в исключительных случаях.

Поэтому весовые количества калифорния сегодня получают, облучая тяжелые изотопы плутония и кюрия в нейтронных потоках мощных ядерных реакторов, построенных специально для производства трансуранов. Иначе, в обычном реакторе, накопление калифорния будет протекать слишком медленно.

Потребуются десятки лет, чтобы плутоний или кюрий превратились в элемент № 98.

На пути плутоний — калифорний в осколки превращаются 9999 ядер из 10000. В конечном итоге на грамм калифорния затрачиваются 10 кг плутония-239. И все же потери в реакторе в тысячи раз меньше потерь при синтезе калифорния в пучке ускоренных ядер. Изотоп 252Cf по существу замыкает цепочку плутоний — калифорний.

Это ядро слабо взаимодействует с нейтронами, его очень трудно превратить в еще более тяжелые изотопы. Калифорний-252 становится как бы естественным «тупиком» в реакторной цепи превращений плутония. Поэтому в тупике и скапливаются в основном ядра изотопа 252Cf.

А более легкие изотопы — 249Cf, 250Cf, 251Cf — получаются в гораздо меньших количествах, хотя и стоят в предыдущих звеньях цепи превращений.

Первые микрограммовые количества калифорния-249 были накоплены в 1959 г. на американском реакторе для испытания материалов. Тогда же синтезированы и первые чистые соединения калифорния — окись Cf2O, и оксихлорид CfOCl.

Для элемента № 98 характерна валентность 3+. Нитрат, сульфат, галогениды и перхлорат трехвалентного калифорния растворимы в воде. В другие валентные состояния калифорний переводится очень трудно.

Лишь недавно радиохимикам Института физической химии АН СССР во главе с академиком В.И. Спициным и доктором химических наук Н.Б.

Михеевым удалось получить двухвалентный калифорний, а американским радиохимикам — четырехвалентный (в виде твердого тетрафторида).

В 1977 г. группе сотрудников Института атомной энергии имени И.В. Курчатова и ВНИИ атомных реакторов удалось, используя в качестве стабилизатора фосфорвольфрамат калия, окислить в водном растворе калифорний (III) в калифорний (IV). Удалось снять спектр поглощения и оценить устойчивость этого экзотического катиона. Устойчивостью он, естественно, не отличался.

Калифорний-262 оказался незаменимо полезен для многих физических исследований. Хотя основной вид распада калифорния-252 — альфа-распад, интенсивность протекающего параллельно спонтанного деления достаточно велика.

Микрограмм калифорния-252 в единицу времени без воздействия извне дает столько же ядер-осколков, сколько микрограмм урана при интенсивном облучении нейтронами в ядерном реакторе.

Нет надобности объяснять, насколько проще изучать ядра-осколки, когда препарат находится «в руках» исследователя, а не запрятан за многометровую бетонную защиту атомного реактора.

Среди осколков калифорния были обнаружены уникальные ядра тяжелых изотопов гелия 6Не и 8Не. Несколько микрограммов калифорния помещали в поток обычного гелия, который и увлекал за собой все ядра-осколки летучих элементов и, конечно, 6Не и 8Не.

Гелий пропускали через змеевик, охлаждаемый жидким водородом. Атомы всех газов, кроме гелия, вымораживались и оседали на стенках.

Только гелиевые атомы (и среди них радиоактивные изотопы элемента № 2) проходили змеевик без задержки и достигали детекторов ядерных излучений, где и регистрировался распад гелия-6 и гелия-8.

Калифорниевые препараты дали возможность с высокой точностью измерить число вторичных нейтронов — число η, — возникающих при спонтанном делении. Оно оказалось очень большим: в среднем на акт спонтанного деления 252Cf приходится 3,82 нейтрона. В цепной реакции на уране или плутонии нейтроновыделение заметно меньше.

Известно, что даже незначительная прибавка к величине η сильно влияет на критическую массу делящегося материала, уменьшает ее. Поэтому после изучения ядерных свойств калифорния считалось, что можно изготовить калифорниевую минибомбу весом всего в несколько десятков граммов.

В американских журналах печатались статьи с описанием храбрых снайперов, которые выстрелами из винтовок, заряженных калифорниевыми патронами, преграждают путь целым армиям. Но, судя по научным публикациям, дальше сенсации дело не пошло: пока атомную взрывчатку выгоднее делать из плутония.

Выше проводился расчет, что на десяток граммов калифорния необходимо израсходовать сотню килограммов плутония. А сто килограммов плутония — это много…

Применение калифорния

Главное применение калифорния — изготовление мощных и чрезвычайно компактных источников нейтронов. Грамм калифорния-252 испускает около 3-1012 нейтронов в секунду.

В острие самой тонкой иглы свободно размещается микроскопическая крупинка калифорния весом в один микрограмм. А эта крупинка порождает миллион нейтронов в секунду и вместе с иглой ее можно ввести, скажем, в злокачественную опухоль.

Нейтроны будут разрушать область опухоли, прилегающую к острию иглы, а вокруг острия (поскольку пробег их мал) здоровые ткани останутся невредимыми.

Нейтронный источник микроскопических размеров полезен и для изучения внутреннего строения мягких тканей.

Рентгеновские лучи хорошо выявляют структуру скелета и чужеродные тела, но изменения мышц с помощью рентгеновского аппарата выявить сложно.

Нейтроны в отличие от рентгеновских квантов сильно рассеиваются ядрами легких элементов, и по характеру рассеяния нейтронного потока можно судить о строении мягких тканей или любого вещества, состоящего в основном из легких элементов.

Калифорниевые нейтроны подходят и для разведки нефтяных пластов — нейтронного каротажа. Нефть состоит из водородсодержащих молекул, хорошо замедляющих нейтроны.

Кроме того, нефть, как правило, не загрязнена примесями, поглощающими нейтроны. Благодаря этим обстоятельствам нефтяной пласт — великолепный нейтронный отражатель.

Поэтому, когда счетчик и связанный с ним калифорниевый источник достигают нефтяного пласта, стрелка индикатора отмечает усиление нейтронного потока.

В наши дни калифорний-242 стал важным изотопом для нейтронного активационного анализа. Значение калифорния подчеркивается уже тем, что программа накопления трансурановых элементов в современных ядерных реакторах ориентирована в основном на получение калифорния-252. В США этот изотоп уже производят в граммовых количествах.

В реакторах накапливают и другие изотопы калифорния с массовыми числами 249, 250, 251. Нечетные изотопы делятся тепловыми нейтронами и по своим ядерным характеристикам намного превосходят уран-235 и плутоний-239.

В цепи реакторных превращений нечетные изотопы калифорния не образуются в больших количествах именно благодаря их отличным ядерным характеристикам: такие изотопы сильно поглощают тепловые нейтроны и в конечном счете превращаются в изотоп калифорний-252.

Время работает на трансурановые элементы. В ядерных реакторах так или иначе накапливаются тяжелые изотопы плутония и кюрия.

Пройдут десятилетия, и этих веществ накопится достаточно много, чтобы развить производство относительно дешевого калифорния, снабдить им ученых, геологов, инженеров…

И тогда его преимущества как источника нейтронов, а может быть, и как источника энергии окажут существенное влияние на человеческое бытие.

Поделиться:
Нет комментариев

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.

×
Рекомендуем посмотреть