Onde e como fabricar o metal mais caro do mundo

Se você acha que ouro e platina são os metais mais valiosos do planeta, está enganado. Comparado a alguns metais produzidos artificialmente, o ouro é comparável à ferrugem em um pedaço antigo de ferro para cobertura. Você pode imaginar um preço de US $ 27.000.000 por grama de substância? É quanto custa o elemento radioativo da Califórnia 252. Somente a antimatéria, que é a substância mais cara do mundo, é mais cara (cerca de US $ 60 trilhões por grama de anti-hidrogênio).

Até o momento, apenas 8 gramas de Califórnia-252 foram acumulados no mundo e não mais de 40 miligramas são produzidos anualmente. E existem apenas 2 lugares no planeta onde é produzido regularmente: no Laboratório Nacional de Oak Ridge nos EUA e ... em Dimitrovgrad, na região de Ulyanovsk.

Você quer saber como quase o material mais caro do mundo vem à luz e por que é necessário?

Dimitrovgrad

Brilhe, mas não aqueça

Mais poderoso

Dos 6 reatores, há um, o mais amado pelos cientistas da RIAR. Ele é o primeiro. Ele também é o Mais Poderoso, que lhe deu o nome - SM. Em 1961, era o SM-1 com capacidade de 50 MW; em 1965, após a modernização, tornou-se o SM-2, em 1992 - SM-3, cuja operação foi projetada até 2017. Este é um reator único e no mundo é o único. Sua singularidade reside na densidade de fluxo de nêutrons muito alta que é capaz de criar. São os nêutrons que são os principais produtos da RIAR. Usando nêutrons, pode-se resolver muitos problemas no estudo de materiais e na criação de isótopos úteis. E até para realizar o sonho dos alquimistas medievais na vida - transformar chumbo em ouro (teoricamente).

Se você não entrar em detalhes, o processo é muito simples - uma substância é tomada e acionada por nêutrons de todos os lados. Assim, por exemplo, a partir do urânio, esmagando seus núcleos por nêutrons, podem ser obtidos elementos mais leves: iodo, estrôncio, molibdênio, xenônio e outros.

O comissionamento do reator SM-1 e sua operação bem-sucedida causaram uma grande ressonância no mundo científico, estimulando, em particular, a construção de reatores de alto fluxo com espectro de nêutrons nos EUA - HFBR (1964) e HFIR (1967). Os luminares da física nuclear, incluindo o pai da química nuclear, Glenn Seborg, vieram ao RIAR repetidamente e assumiram a experiência. Mas ainda assim, ninguém mais criou o mesmo reator em termos de elegância e simplicidade.

O reator SM é simplesmente brilhante. Seu núcleo é quase um cubo de 42 x 42 x 35 cm, mas a potência alocada para esse cubo é de 100 MW! Ao redor do núcleo, em canais especiais, são instalados tubos com várias substâncias, que devem ser acionadas por nêutrons.

Por exemplo, recentemente, um balão com irídio foi retirado do reator, do qual o isótopo desejado foi obtido. Agora ele trava e esfria.

Depois disso, um pequeno contêiner com irídio radioativo agora será carregado em um contêiner de chumbo de proteção especial pesando várias toneladas e enviado ao cliente de carro.

O combustível usado (apenas alguns gramas) também será resfriado, enlatado em barril de chumbo e enviado para uma instalação de armazenamento radioativo no território do instituto para armazenamento a longo prazo.

Piscina azul

Há mais de um reator nesta sala. Ao lado do SM existe outro - RBT - um reator do tipo piscina que trabalha em conjunto com ele. O fato é que no reator SM o combustível "queima" apenas metade. Portanto, ele deve ser "queimado" no RBT.

Em geral, o RBT é um reator incrível, dentro do qual você pode até olhar (nós, no entanto, não estávamos autorizados a). Ele não possui o habitual estojo de aço e concreto grosso e, para protegê-lo da radiação, é simplesmente colocado em uma enorme piscina de água (daí o nome). A coluna de água contém partículas ativas, inibindo-as. Nesse caso, as partículas que se movem a uma velocidade que excede a velocidade da fase da luz no meio causam um brilho azulado, familiar a muitos dos filmes. Este efeito é chamado pelos nomes dos cientistas que o descreveram - Vavilov - Cherenkov.

(A foto não está relacionada ao reator RBT ou RIAR, mas apenas demonstra o efeito Vavilov-Cherenkov).

Cheiro de trovoada

O cheiro da sala do reator não pode ser confundido com nada. Cheira fortemente a ozônio, como depois de uma tempestade. O ar é ionizado durante a sobrecarga, quando os conjuntos gastos são removidos e transferidos para a piscina para resfriamento. A molécula de oxigênio O2 é convertida em O3. A propósito, o ozônio não tem cheiro fresco, mas parece mais com cloro e o mesmo cáustico. Com uma alta concentração de ozônio, você espirra e tosse e depois morre. Ele é atribuído à primeira classe mais alta de risco de substâncias nocivas.

O fundo da radiação no salão neste momento aumenta, mas também não há pessoas aqui - tudo é automatizado e o operador observa o processo através de uma janela especial. No entanto, mesmo depois disso, você não deve tocar na grade no corredor sem luvas - você pode pegar sujeira radioativa.

Lave as mãos na frente e atrás

Mas você não poderá ir para casa com ela - na saída da "zona suja", todos serão verificados com um detector de radiação beta e, se você descobrir, você e suas roupas irão para o reator como combustível. Piada :)

Mas, em qualquer caso, as mãos devem ser lavadas com sabão depois de visitar essas áreas.

Alterar sexo

Os corredores e escadas no vaso do reator são cobertos com um linóleo espesso especial, cujas bordas são dobradas nas paredes. Isso é necessário para que, em caso de contaminação radioativa, seja possível não descartar todo o edifício, mas simplesmente enrolar o linóleo e criar um novo. A limpeza aqui é quase como na sala de operações, porque o maior perigo é poeira e sujeira que podem entrar em roupas, pele e dentro do corpo - as partículas alfa e beta não podem voar longe, mas quando estão perto do impacto, são como balas de canhão e as células vivas definitivamente não são diga olá.

Controle remoto com botão vermelho

Sala de controle do reator.

O próprio console dá a impressão de estar profundamente desatualizado, mas por que mudar o que foi projetado para muitos anos de operação? O mais importante é que por trás dos escudos, e aí tudo é novo. No entanto, muitos sensores foram transferidos de gravadores para displays eletrônicos e até sistemas de software que, a propósito, estão sendo desenvolvidos no NIIAR.

Cada reator possui muitos graus independentes de proteção, portanto o "Fukushima" aqui não pode ser em princípio. Quanto a Chernobyl - não com as mesmas capacidades, os reatores de "bolso" funcionam aqui. O maior perigo é a emissão de alguns isótopos de luz na atmosfera, mas isso não será permitido, como temos certeza.

Físicos nucleares

Os físicos do instituto são fãs de seu ofício e podem passar horas conversando de maneira interessante sobre seu trabalho e reatores. A hora prevista para as perguntas não era suficiente e a conversa durou duas horas chatas. Na minha opinião, não existe uma pessoa que não se interessaria por física nuclear :) E para o diretor do departamento do Complexo de Pesquisa de Reatores, Petelin Alexei Leonidovich e o engenheiro-chefe, é correto conduzir difusões científicas populares sobre reatores nucleares :)

Se fora da NIIAR você enfiar a calça nas meias, provavelmente alguém tirará uma foto sua e a colocará na rede para rir. No entanto, isso é uma necessidade aqui. Tente descobrir o porquê.

Bem vindo ao hotel californium

Agora sobre a Califórnia-252 e por que é necessário. Eu já falei sobre o reator de nêutrons de alto fluxo SM e seus benefícios. Agora imagine que a energia que um reator SM inteiro produz possa produzir apenas um grama (!) Da Califórnia.
O California-252 é uma poderosa fonte de nêutrons, que permite seu uso no tratamento de tumores malignos, onde outras radiações são ineficazes. O metal exclusivo permite que você brilhe através de partes de reatores, partes de aeronaves e detecte danos que geralmente são cuidadosamente ocultos aos raios-x. Com sua ajuda, é possível encontrar reservas de ouro, prata e depósitos de petróleo nas entranhas da terra. A necessidade disso no mundo é muito grande e, às vezes, os clientes são obrigados a permanecer durante anos na fila do cobiçado micrograma da Califórnia! E tudo porque a produção deste metal leva ... anos. Para produzir um grama de Califórnia-252, o plutônio ou o cúrio é sujeito a irradiação prolongada de nêutrons em um reator nuclear por 8 e 1,5 anos, respectivamente, por transformações sucessivas passando quase toda a linha de elementos transurânicos da tabela periódica. O processo não termina aí - a partir dos produtos resultantes da irradiação por meios químicos, o próprio cálcio fica isolado por muitos meses. Este é um trabalho muito, muito cuidadoso, que não perdoa pressa. Microgramas de metal são coletados literalmente por átomos. Isso explica um preço tão alto.

A propósito, a massa crítica do metal da Califórnia-252 é de apenas 5 kg (para uma bola de metal) e na forma de soluções aquosas de sais - 10 gramas (!), O que permite que ele seja usado em bombas nucleares em miniatura. No entanto, como eu já escrevi, até agora existem apenas 8 gramas no mundo, e seria muito desperdício usá-lo como uma bomba :) Sim, e o problema é que, após 2 anos, exatamente metade da Califórnia existente permanece e, após 4 anos, muda completamente em pó de outras substâncias mais estáveis.