Калифорний – это химический элемент, полученный искусственным путем. В металлическом виде он мало
отличается от большинства драгоценных и менее ценных металлов и обладает белым цветом и сильным
серебристым блеском. На этом их сходство заканчивается, дальше – одни различия.
Калифорний вряд ли можно увидеть, ведь его количество - это не килограммы и не граммы, это - атомы.
Этот химический элемент впервые появился на свет в невидимой для глаз форме и даже не в обычных
лабораторных ретортах, а в реакторах, где происходит распад радиоактивных веществ под влиянием
нейтронов.
На фотографии - количество получаемого калифорний-252 в мире за несколько лет и для сравнения
человеческий волос, толщина которого составляет - 0,05 мм.
История калифорния-252
Калифорний относится к радиоактивным металлам. Он был получен в 1950 году группой ученых,
возглавляемых Гленном Сиборгом, в университете города Беркли (штат Калифорния). Новый химический
элемент возник вследствие целенаправленной ядерной реакции - бомбардировки 242-го изотопа кюрия
альфа-частицами. Количество калифорния в тот момент составляло всего несколько атомов. Металл в
более материальной - твердой форме был получен чуть позже, в 1958 году и имел вид химических
соединений.
Название нового элемента ученые связали с именем места, где он «родился». Они также шутили, что
его получение было сопряжено с такими трудностями, которые можно сравнить с возможностью
первооткрывателей Америки достичь побережья штата Калифорния.
Свойства калифорния-252
Калифорний состоит из 17 радиоактивных изотопов. Наиболее долгоживущим считается 251 изотоп,
имеющий период полураспада 900 лет. Самым коротким жизненным сроком - 2,645 года характеризуется
252 изотоп. Характерной особенностью этой разновидности металла является необычайно малая
критическая масса. Уже при весе в 5 килограмм (для металлического шара) в нем начинается цепная
реакция.
Калифорний-252 наиболее изученный изотоп. Он имеет плотность 15,1 г/куб.см. Температура его
плавления составляет 900 °С, а кипения – 1227 °С. Изотоп-252 обладает невообразимым зарядом
энергии, высвобождающейся при делении атомов. Всего лишь один грамм этого элемента за секунду
способен выпустить 2,4 биллиарда нейтронов, а невидимые невооруженным глазом 0,000001 грамма
изотопа за тот же период времени «выдают» больше 2 миллионов нейтронов.
Представить силу энергии этого изотопа поможет лишь следующее сравнение: мощность одного грамма
калифорния-252 равняется мощности ядерного реактора среднего размера или мощности 200 килограммов
радия, если бы такое количество существовало на планете.
Изотоп-252 обладает высокой токсичностью. Его предельное количество в помещении составляет
0,0000041 Бк/л., а в водоемах – 0,000133 Бк/л.
Добыча и получение калифорния-252
Известно, что калифорний не является природным веществом. Изотоп-252 производится в лабораториях
Соединенных Штатов – в городе Оук Ридж, и в промышленном центре России. Его добывают из продуктов,
получаемых вследствие облучения радиоактивного плутония либо кюрия мельчайшими частицами –
нейтронами.
Этот производственный процесс происходит в ядерных реакторах за защитной оболочкой, которая
предохраняет персонал от опасного облучения.
Преобразование исходного радиоактивного металла (плутония, кюрия) в калифорний состоит из нескольких
этапов. На этом пути каждый из них распадаясь, превращается в промежуточное вещество – активный
изотоп другого металла, который также распадается и «рождает» новый изотоп. Вся линейка распадов
выглядит следующим образом: Плутоний-Америций-Кюрий-Берклий-Калифорний. Здесь калифорний-252
является конечным результатом цепочки. Это вещество невозможно превратить в более тяжелый изотоп,
так как его ядро слабо откликается на воздействие нейтронами.
На пути преобразования плутония в калифорний из 100% ядер распадается 99,7%. Лишь 0,3% ядер
удерживается от распада и проходит до конца весь этап. На получение одного грамма калифорния-252
затрачивается 10 килограммов плутония-239. Выделение изотопа происходит методом экстракции,
экстракционной хроматографии либо вследствие ионного обмена. Чтобы придать ему металлический вид,
производится восстановительная реакция.
Ежегодное количество добываемого калифорния-252 составляет 40-80 микрограмм, что соответствует
40-80 миллионным долям грамма. По состоянию на 1975 год суммарное производство и продажа изотопа
составила 63 миллиграмма. Сегодня ядерные физики работают над тем, чтобы вывести годовой выпуск
этого «концентрата» энергии на миллиграммовый уровень.
По оценкам специалистов мировой запас калифорния составляет не более 5 граммов. Масштабы
производства и способы получения напрямую влияют на его стоимость. Калифорний-252 – самый дорогой
в мире промышленный металл. Стоимость его одного грамма в разные годы варьировала от 6,5 до 27
миллионов долларов.
Самый ценный и дорогой из известных в мире металлов - калифорний-252
Применение калифорния-252
Несмотря на столь высокую цену, существует множество отраслей, где калифорний-252 является
активным участником рабочего процесса. Виной тому – впечатляющие свойства изотопа.
Прежде всего, он незаменимый элемент для многих исследований в области деления ядер и изучения
космического пространства – дальних планет и звезд, и более близкой «соседки» Луны.
Калифорний-252, обладающий способностью излучать поток нейтронов, применяется при поиске и добыче
полезных ископаемых. Такой миниатюрный источник позволяет обнаруживать серебро и золото. Он также
является помощником в определении глубинных слоев, несущих воду и нефть. Способности изотопа
используются в работе нейтронных датчиков, определяющих степень влажности.
Нейтронная радиография помогает проверять целостность и обнаруживать повреждения в ядерных
реакторах, деталях авиационно-космической техники, и в других системах и изделиях. С этой целью
ученые разработали нейтронную камеру, где в качестве источника излучения выступает калифорний-252.
Подобные портативные приборы незаменимы в поисках особо упакованных наркотиков, которые не могут
быть обнаружены рентгеновскими лучами. Излучающие свойства 252 изотопа применяются в
металлургической, нефтеперерабатывающей, угольной и химической промышленности.
Еще одной сферой применения для этого металла является медицина. Здесь он выступает в роли
целителя, уничтожающего своими лучами нездоровые ткани организма. Крупица калифорния,
расположенная в кончике тоненькой иглы, при введении в ткани разрушает все атипичные клетки.
Ввиду низкой скорости пробега нейтронов здоровые участки тела не подвергаются облучению.
Нейтронная радиохирургия – это современный и уже опробованный метод лечения онкологических недугов.
Сегодня калифорний-252 исключительно редкий металл. Но у него большое будущее. Каждый работающий
реактор способен со временем накапливать сырье, которое может стать исходным для его производства.
Это и плутоний, и кюрий, и другие более легкие изотопы калифорния, которые в конечном итоге
превращаются в калифорний-252.
Копирование материалов сайта разрешается только с использованием
активной ссылки на gold-silver.com.ua