Аркадий Курамшин - Элементы: замечательный сон профессора Менделеева

Однако все же не стоит считать уран чем-то демоническим, несущим только тревогу и боль. Атомные электростанции вырабатывают около 17 % мировой электроэнергии, согревая дома. Уран согревает и Землю — предполагается, что внутреннее тепло Земли, обеспечивающее существование расплавленной мантии, обеспечивается распадом урана и тория.

И еще одно, возможно, неожиданное для многих применение хрусталя — в конце девятнадцатого — начале двадцатого века производители стекла получали особый «урановый хрусталь», добавляя к смеси для выплавки стекла неорганические производные урана, главным образом его оксиды.

При обычном дневном освещении урановый хрусталь и изделия из него выглядели желтовато-зелёными, а вот при облучении УФ-светом из-за способности производных урана к флуоресценции начинали светиться ярко-зеленым светом. Урана в стекло добавляли мало, посуда из уранового хрусталя считалась (и на самом деле являлась) не более опасной, чем посуда из хрусталя обычного (того который со свинцом — сервировать и есть пищу можно, а вот использовать для ее длительного хранения — не стоит).

С 1943 года уран стал стратегическим сырьем, на такую ерунду как посуда тратить его было запрещено. К 1958 году стало понятно, что обедненный (не использующийся для получения атомной энергии) уран точно также можно использовать для получения не менее красивого стекла, но к тому времени популярность уранового хрусталя упала, а радиофобия возросла, поэтому такое стекло больше не производится, а изделия из него остались только в музеях и частных коллекциях. Единственное, когда может быть опасен урановый хрусталь — когда его кусочки входят в состав браслета или бус — вот тут-то при длительном контакте такой красивой стекляшки с кожей поток α-частиц может стать причиной радиационного ожога.

93. Нептуний

Тем, кто хоть немного осведомлен об атомной энергетике, известны элементы уран и плутоний, названные в честь седьмой и девятой планет Солнечной системы (плутоний был открыт задолго до 2006 года, когда Плутон потерял статус планеты и полноценных планет у нас в системе осталось восемь). Восьмая планета Солнечной системы — планета, располагающаяся между небесными телами Уран и Плутон — планета Нептун, а между ураном и плутонием в клетке с номером 93 находится нептуний.

В июне 1940 года американские физики Эдвин МакМиллан и Филип Абельсон, работавшие в Радиационной лаборатории в Беркли, опубликовали статью, описывающие процессы, протекающие при бомбардировке урана нейтронами в циклотроне. Удивительно, но опубликованная в открытой печати статья учёных из Беркли говорила о том, как преодолеть главные препятствия на пути к созданию атомного оружия. Статья была опубликована, когда «урановую бомбу» пытались создать по обе стороны Атлантического океана.

В опубликованной статье описывалось, что при поглощении нуклидом 238U медленного нейтрона в реакторе приводило к образованию неустойчивого 239U. Последний разрушался по схеме β-распада — превращению нейтрона в пару протон-электрон, в результате которого электрон (исторически сложилось так, что в данном контексте электрон называют β-частицей). Результатом реакции, обнаруженной МакМилланом и Абельсоном, являлось образование нового элемента, который ранее не наблюдался в природе — он и получил название «нептуний». При этом 239Np тоже неустойчив и подвергается очередному этапу β-распада, в результате чего образуется ядро плутония 239Pu. Плутоний стал материалом для одной из первых в истории атомной бомбы.

Элемент, получившийся в результате экспериментов МакМиллана и Абельсона на самом деле был уже третьей попыткой назвать элемент нептунием. В 1877 году немецкий химик Ганс Рудольф Герман посчитал, что обнаружил в руде танталите новый элемент и назвал его нептунием. В 1886 году еще один немецкий химик Клеменс Винклер, открыв то, что мы сейчас называем германием, первоначально хотел назвать этот элемент нептунием, но, тогда еще не было понятно, что Герман ошибся и название было занято. К 1940 году стало понятно, что Герман ошибся, название вновь высвободилось, и нептуний занял свое окончательное место в Периодической системе.

Нептуний, как и его соседи по семейству актиноидов — серебристый металл. Наиболее устойчив нуклид нептуния 237Np, его период полураспада больше двух миллионов лет, и именно этот тип нептуния образуется в результате «горения» топлива в атомных электростанциях. Получившийся в экспериментах МакМиллана и Абельсона 237Np характеризовался периодом полураспада чуть более двух суток.

Хотя долгоживущий нептуний впервые был обнаружен был впервые обнаружен только в отработанном топливе ядерных реакторов, этот элемент может в незначительных количествах образовываться и в земной коре в процессах, аналогичных, протекающих в реакторах — уран 238U захватывает нейтрон, образовавшийся при распаде другого атома урана, превращается в 239U, который затем за счет β-распада переходит в 239Np, однако основной вклад в образование нептуния вокруг нас вносят другие процессы, и мы гипотетически можем обнаружить нептуний в офисе или даже дома.

Многие датчики задымления, которые обязательном порядке должны монтироваться в присутственных местах, а по желанию и в жилых помещениях, для ионизации воздуха в рабочей камере детектора используют α-частицы, образующиеся при распаде америция 241Am, в результате которого этот элемент медленно превращается в нептуний. Правда, период полураспада 241Am составляет 432 года, и за время эксплуатации детектора нептуний образуется в крайне незначительных количествах.

Практических применений нептуния очень мало — получение плутония и устройства для детектирования нейтронов с высокой энергией. Ежегодно в качестве побочных продуктов работы атомных электростанций образуется более 50 тонн нептуния, часть из которых превращают в плутоний. Обычно с отходами ядерной энергетики обращаются с той же предосторожностью, что и с сырьем для производства горючего для атомных электростанций и ядерного оружия.

94. Плутоний

Гленн Теодор Сиборг открыл, а точнее получил плутоний в декабре 1940 года в Беркли. Весной 1941 года, когда Сиборг установил, что этот элемент в состоянии поддерживать цепную реакцию деления, он написал секретное письмо президенту США Рузвельту, в котором информировал его о возможности применения нового элемента для создания мощного источника энергии.