На вес калифорния. В Ульяновской области делают металл стоимостью 250 млн долларов за грамм

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 ее помог самый дорогой металл в мире, созданный за несколько лет до этого, - калифорний.

250 млн долларов за ОДИН(!) грамм металла. Столько не стоит ни золото, ни платина, даже бриллианты столько не стоят. А калифорний стоит. Потому что это самый редкий металл на земле: его мировой запас - около 10 г, что неудивительно, учитывая объемы ресурсов, нужных для его производства. Его стоимость измеряется сотнями миллионов долларов. В рублях это число скорее похоже на пароль от Wi-Fi, чем на цену. 1 мг калифорния стоит столько же, сколько 7 двухкомнатных квартир в историческом центре Ульяновска с панорамными окнами и евроремонтом. Нарабатывают его только в двух местах на планете - в Национальной лаборатории Окридж в штате Теннеси, США, и в НИИ атомных реакторов в Димитровграде.

Бомбардировка плутония и кюрия

Есть мнение, что в огромных количествах изотоп калифорния образуется при взрывах сверхновых звезд. А вот на Земле этот элемент в природе не встречается. Его можно получить искусственным способом путем облучения в ядерных реакторах мишеней из кюрия (тоже дорогого искусственного металла). Это самый быстрый способ накопления дорогого калифорния. Он занимает примерно полтора года. Синтез проходит в несколько этапов с образованием новых изотопов и останавливается на калифорнии, ядро которого малочувствительно к облучению и не увеличивает свою массу.

Есть и другие пути - например, бомбардировать (облучать) заряженными частицами плутоний. Для производства 1 г калифорния требуется 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. Но в этом случае ждать придется долго: процесс получения калифорния даже в самом мощном реакторе займет целых 8 лет. А из 10 килограммов плутония можно получить максимум один грамм калифорния.

Но с наработки в реакторе все только начинается. Впереди сложный радиохимический процесс отделения ценного изотопа от побочных продуктов. Это происходит в так называемых горячих камерах. Которые на самом деле совсем не горячие: температура здесь комнатная. А вот меры безопасности - повышенные.

Ловкость механических рук оператора достойна отдельного внимания. 

С помощью этих, казалось бы, неуклюжих устройств они могут зажигать спички, продевать нитки в иголки и совершать много других невероятных операций. Конечно, прежде чем получить допуск к радиоактивным материалам, они тренируются на тренажерах, но и после этого резку мишеней и сварку капсул доверяют далеко не каждому. 

Но если этот рассказ об изготовлении источников у нас занял всего несколько абзацев, то сам процесс занимает ни много ни мало 4 месяца. Радиохимия не терпит суеты.

Вместо семи лет - за несколько месяцев

Димитровградский калифорний заказывают производства по всему миру: Турция, Китай, Австралия, Малайзия. В Димитровграде признаются, что заказы на калифорний приходят постоянно, но объемы производства изотопа ограничены. Покупателей отпугивает не столько цена, сколько время ожидания.

- Идея экспресс-метода получения калифорния, как оказалась, лежала рядом. Вместе с моими коллегами облучать попробовали берклий. Калифорний получили за несколько месяцев вместо семи лет. На сегодняшний день произведены уже две поставки калифорния, наработанного именно экспресс-методом, - рассказал Рафаэль Абдулов, младший научный сотрудник радиохимической лаборатории НИИ атомных реакторов. - Мне и моим коллегам приходится ежедневно решать вопросы, связанные с получением изотопов, искать оптимальные режимы технологических процессов, проводить фундаментальные исследования. Но иногда мы сталкиваемся с чрезвычайно сложными задачами. Например, ускорение получения самого дорогого в мире металла - калифорния-252.

Cf на службе людям

Самая очевидная сфера использования калифорния - медицина. 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-й изотоп успешно используют в радиологической терапии новообразований - это дорого, но действенно. Микрочастичка изотопа, помещенная на кончик тончайшей иглы, способна точечно воздействовать на опухоль, не повреждая другие ткани. По похожему принципу работает уже многим известный нейтронный нож, но эксперты уверяют, что калифорниевые источники гораздо эффективнее гамма- и бета-излучения.

Возможности калифорния - это и пусковой источник для атомных реакторов, и индикатор для новых месторождений нефти и газа. И кроме того, это очень перспективный изотоп для так называемого нейтронного активационного анализа - метода, который позволяет определять концентрацию элементов в образце. К примеру, именно с помощью такого анализа был обнаружен мышьяк в волосах Наполеона, что позволило предположить, что императора отравили. 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.

В США калифорний используют в источниках, которые просвечивают детали самолетов и части реакторов. Этот метод анализа очень дорогостоящий, но он позволяет, не разбирая объект, определить все внутренние дефекты. Может Cf служить и безопасности: элемент-98 позволяет обнаружить все виды наркотиков, даже если они запаяны в патронной гильзе, и взрывчатку на дне грузового вагона, тем самым спасая сотни и тысячи жизней.

Однако эксперты признают, что пока это лишь эксперименты. Широко использовать возможности калифорния человечество начнет не раньше XXII века. А пока запас всего калифорния на земле не превышает 11 граммов. 

Справка

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).

Надя АКУЛОВА

3670 просмотров