Калифорний-252

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. 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.

Калифорний-252

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 лабораториях, а в реакторах, где происходит распад радиоактивных веществ под влиянием нейтронов. Название нового элемента ученые связали с именем места, где он «родился».

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 &madsh; 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.

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. 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 СЩА.

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.

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.

 

29.04.2019









 
архив

подписка