Dónde y cómo fabricar el metal más caro del mundo

Si crees que el oro y el platino son los metales más valiosos del planeta, estás equivocado. En comparación con algunos metales producidos artificialmente, el oro es comparable al óxido en una vieja pieza de hierro para techos. ¿Te imaginas un precio de $ 27,000,000 por gramo de sustancia? Eso es lo que cuesta el elemento radiactivo California 252. Solo la antimateria, que es la sustancia más cara del mundo, es más cara (alrededor de $ 60 billones por gramo de antihidrógeno).

Hasta la fecha, solo se han acumulado 8 gramos de California-252 en el mundo, y no se producen más de 40 miligramos al año. Y solo hay 2 lugares en el planeta donde se produce regularmente: en el Laboratorio Nacional Oak Ridge en los EE. UU. Y ... en Dimitrovgrad, en la Región de Uliánovsk.

¿Quieres saber cómo sale a la luz casi el material más caro del mundo y por qué es necesario?

Dimitrovgrad

Brillar pero no calentar

Más poderoso

De los 6 reactores, hay uno, el más querido por los científicos de RIAR. El es el primero. También es el más poderoso, que le dio el nombre: SM. En 1961 era SM-1 con una capacidad de 50 MW, en 1965, después de la modernización, se convirtió en SM-2, en 1992 - SM-3, cuya operación está diseñada hasta 2017. Este es un reactor único y en el mundo es el único. Su singularidad radica en la muy alta densidad de flujo de neutrones que es capaz de crear. Son los neutrones los principales productos de RIAR. Usando neutrones, uno puede resolver muchos problemas en el estudio de materiales y la creación de isótopos útiles. E incluso para realizar el sueño de los alquimistas medievales en la vida: convertir el plomo en oro (teóricamente).

Si no entra en detalles, el proceso es muy simple: los neutrones toman y disparan una sustancia desde todos los lados. Entonces, por ejemplo, a partir del uranio al aplastar sus núcleos con neutrones, se pueden obtener elementos más ligeros: yodo, estroncio, molibdeno, xenón y otros.

La puesta en marcha del reactor SM-1 y su operación exitosa causaron una gran resonancia en el mundo científico, estimulando, en particular, la construcción de reactores de alto flujo con un espectro de neutrones duro en los EE. UU. - HFBR (1964) y HFIR (1967). Las luminarias de la física nuclear, incluido el padre de la química nuclear, Glenn Seborg, vinieron a RIAR repetidamente y se hicieron cargo de la experiencia. Pero aún así, nadie más creó el mismo reactor en términos de elegancia y simplicidad.

El reactor SM es simplemente brillante. Su núcleo es casi un cubo de 42 x 42 x 35 cm. ¡Pero la potencia asignada de este cubo es de 100 MW! Alrededor del núcleo en canales especiales, se instalan tubos con diversas sustancias, que deben ser disparados por neutrones.

Por ejemplo, recientemente, se sacó un matraz con iridio del reactor, del que se obtuvo el isótopo deseado. Ahora se cuelga y se enfría.

Después de eso, un pequeño contenedor con ahora iridio radioactivo se cargará en un contenedor especial de plomo de protección que pesa varias toneladas y se enviará al cliente en automóvil.

El combustible gastado (solo unos pocos gramos) también se enfriará, se enlatará en un barril de plomo y se enviará a una instalación de almacenamiento radiactivo en el territorio del instituto para su almacenamiento a largo plazo.

Piscina azul

Hay más de un reactor en esta sala. Al lado del SM hay otro, RBT, un reactor tipo piscina que funciona en conjunto con él. El hecho es que en el reactor SM el combustible "quema" solo la mitad. Por lo tanto, debe "quemarse" en el RBT.

En general, RBT es un reactor increíble, dentro del cual incluso puedes mirar (sin embargo, no se nos permitió). No tiene la carcasa de acero y hormigón gruesa habitual, y para protegerla de la radiación, simplemente se coloca en una gran piscina de agua (de ahí el nombre). La columna de agua contiene partículas activas, inhibiéndolas. En este caso, las partículas que se mueven a una velocidad que excede la velocidad de fase de la luz en el medio causan un resplandor azulado familiar para muchos de las películas. Este efecto se llama por los nombres de los científicos que lo describieron - Vavilov - Cherenkov.

(La foto no está relacionada con el reactor RBT o RIAR, pero solo demuestra el efecto Vavilov-Cherenkov).

Olor a tormenta

El olor de la sala del reactor no se puede confundir con nada. Huele fuertemente a ozono, como después de una tormenta eléctrica. El aire se ioniza durante la sobrecarga, cuando los conjuntos gastados se retiran y se transfieren a la piscina para su enfriamiento. La molécula de oxígeno O2 se convierte en O3. Por cierto, el ozono no huele a nada fresco, sino que se parece más al cloro y al mismo cáustico. Con una alta concentración de ozono, estornudarás y toserás, y luego morirás. Se asigna a la primera clase más alta de peligro de sustancias nocivas.

El fondo de radiación en la sala en este momento aumenta, pero tampoco hay personas aquí: todo está automatizado y el operador observa el proceso a través de una ventana especial. Sin embargo, incluso después de esto, no debe tocar la barandilla en el pasillo sin guantes: puede atrapar la suciedad radiactiva.

Lávese las manos, adelante y atrás

Pero no se te permitirá ir a casa con ella: a la salida de la "zona sucia", todos serán revisados ​​con un detector de radiación beta, y si te das cuenta, tú y tu ropa irán al reactor como combustible. Broma :)

Pero en cualquier caso, las manos deben lavarse con jabón después de visitar dichas áreas.

Cambiar de género

Los pasillos y las escaleras en el recipiente del reactor están cubiertos con un linóleo espeso especial, cuyos bordes están doblados hacia las paredes. Esto es necesario para que, en caso de contaminación radioactiva, sea posible no deshacerse de todo el edificio, sino simplemente enrollar linóleo y colocar uno nuevo. La limpieza aquí es casi como en la sala de operaciones, porque el mayor peligro es el polvo y la suciedad que pueden entrar en la ropa, la piel y el interior del cuerpo: las partículas alfa y beta no pueden volar lejos, pero cuando están cerca del impacto son como balas de cañón, y las células vivas definitivamente no lo son. di hola

Control remoto con botón rojo

Sala de control del reactor.

La consola en sí misma da la impresión de estar muy desactualizada, pero ¿por qué cambiar lo que está diseñado para muchos años de funcionamiento? Lo más importante es que detrás de los escudos, y allí, todo es nuevo. Sin embargo, muchos sensores se transfirieron de grabadoras a pantallas electrónicas, e incluso sistemas de software, que, por cierto, se están desarrollando en el NIIAR.

Cada reactor tiene muchos grados de protección independientes, por lo que el "Fukushima" aquí no puede ser en principio. En cuanto a Chernobyl, no las mismas capacidades, aquí funcionan los reactores "de bolsillo". El mayor peligro es la emisión de algunos isótopos de luz a la atmósfera, pero esto no se permitirá, como estamos seguros.

Físicos nucleares

Los físicos del instituto son fanáticos de su oficio y pueden pasar horas hablando de manera interesante sobre su trabajo y sus reactores. La hora asignada para preguntas no fue suficiente, y la conversación duró dos horas aburridas. En mi opinión, no existe una persona que no esté interesada en la física nuclear :) Y para el director del departamento del Complejo de Investigación de Reactores, Petelin Alexei Leonidovich y el ingeniero jefe, es justo llevar a cabo transmisiones de ciencia popular sobre el tema de los reactores nucleares :)

Si fuera de NIIAR te meterás los pantalones en los calcetines, lo más probable es que alguien te tome una foto y la ponga en la red para reír. Sin embargo, esto es una necesidad aquí. Intenta averiguar por qué.

Bienvenido al hotel californium

Ahora sobre California-252 y por qué es necesario. Ya he hablado sobre el reactor de neutrones de alto flujo SM y sus beneficios. Ahora imagine que la energía que produce un reactor SM completo puede producir solo un gramo (!) De California.
California-252 es una fuente poderosa de neutrones, lo que le permite usarse para tratar tumores malignos, donde otras terapias de radiación son ineficaces. El metal único le permite brillar a través de partes de reactores, partes de aviones y detectar daños que generalmente se ocultan cuidadosamente de los rayos X. Con su ayuda, es posible encontrar reservas de depósitos de oro, plata y petróleo en las entrañas de la tierra. ¡La necesidad en el mundo es muy grande, y los clientes a veces se ven obligados a hacer cola durante años para el codiciado microgramo de California! Y todo porque la producción de este metal lleva ... años. Para producir un gramo de California-252, el plutonio o el curio se somete a una irradiación prolongada de neutrones en un reactor nuclear durante 8 y 1,5 años, respectivamente, mediante transformaciones sucesivas que pasan casi toda la línea de elementos transuránicos de la tabla periódica. El proceso no termina allí: a partir de los productos resultantes de la irradiación por medios químicos, el calcio mismo se aísla durante muchos meses. Este es un trabajo muy, muy laborioso que no perdona las prisas. Los microgramos de metal son recolectados literalmente por los átomos. Esto explica un precio tan alto.

Por cierto, la masa crítica del metal California-252 es de solo 5 kg (para una bola de metal), y en forma de soluciones acuosas de sales: 10 gramos (!), Lo que permite su uso en bombas nucleares en miniatura. Sin embargo, como ya escribí, en el mundo solo hay 8 gramos hasta el momento, y sería un desperdicio usarlo como bomba :) Sí, y el problema es que, después de 2 años, exactamente la mitad de los restos de California existentes, y después de 4 años, se vuelve completamente en polvo de otras sustancias más estables.