Де і як роблять найдорожчий метал у світі
1ul.ru публікує фоторепортаж Олексія Мараховця із науково-дослідного інституту.
Якщо ви думаєте, що золото з платиною є найціннішими металами на планеті, ви помиляєтеся. У порівнянні з деякими штучно одержаними металами, вартість золота можна порівняти з вартістю іржі на старому шматку покрівельного заліза. Ви можете уявити собі ціну 27 000 000 доларів США за один грам речовини? Саме стільки вартує радіоактивний елемент Каліфорній-252. Найдорожчою є лише антиматерія, яка є найдорожчою субстанцією у світі (близько 60 трильйонів доларів за грам антиводню).
Димитровград
За 80 кілометрів від Ульяновська, на річці Черемшан, знаходиться місто Димитровград із населенням близько 100 000 осіб. Його головне підприємство – Науково-дослідний інститут атомних реакторів (НДІАР), який було створено у 1956 році за ініціативою Курчатова. Спочатку він був дослідною станцією для випробувань ядерних реакторів, але на даний час спектр напрямів діяльності значно розширився. Зараз у НДІАР випробовують різні матеріали, щоб визначити, як вони поводяться в умовах тривалого радіактивного випромінювання, створюють радіонуклідні джерела та препарати, які застосовують у медицині та дослідженнях, вирішують технічні питання екологічно чистих технологій і просто ведуть наукову діяльність. У НДІАР працює близько 3500 співробітників та 6 реакторів.
Світлять, але не гріють
Жоден із шести "ніїарівських" реакторів не використовується як джерело енергії і не опалює місто - тут ви не побачите гігантських установок на тисячі МВт. Головне завдання цих "малюків" - створити максимальний пощільності потік нейтронів, якими вчені інституту та бомбардують різні мішені, створюючи те, чого немає в природі. Реактори НДІАР працюють за схемою "10/10" - десять день роботи та 10 день відпочинку, профілактики та перевантаження палива. При такому режимі просто не можна використовувати їх для нагрівання води. Та й максимальна температура теплоносія, яка отримується на виході - всього 98 С, воду швидко охолоджують у невеликих градирнях і пускають по колу.
Найпотужніший
З шести реакторів є один, найулюбленіший вченими НДІАР. Він же й найперший. Він же і найпотужніший, що й дало йому ім'я – СМ. 1961 року це був СМ-1, потужністю 50 МВт, 1965 після модернізації він став СМ-2, 1992 - СМ-3, експлуатація якого розрахована до 2017 року. Це унікальний реактор і у світі він один такий. Його унікальність – у дуже високій щільності потоку нейтронів, який він здатний створювати. Саме нейтрони є основною продукцією НДІАР. За допомогою нейтронів можна вирішувати багато завдань з дослідження матеріалів та створення корисних ізотопів. І навіть втілювати в життя мрію середньовічних алхіміків – перетворювати свинець на золото. Якщо не вдаватися до подробиць, то процес дуже простий - береться одна речовина і обстрілюється з усіх боків швидкими нейтронами, які розбивають ядра на купу інших. Приміром, з урану шляхом дроблення його ядер нейтронами можна отримати більш легкі елементи: йод, стронцій, молібден, ксенон та інші.
Блакитний басейн
У цій залі не один реактор. Поруч із СМ знаходиться й інший – РБТ – реактор басейнового типу, який працює з ним у парі. Справа в тому, що в реакторі РМ паливо "вигоряє" всього наполовину. Тому його треба "допалити" у РБТ.
Запах грози
Запах реакторної зали не сплутати ні з чим. Тут дуже пахне озоном, як після грози. Повітря іонізується при перевантаженні, коли збірки, що відпрацювали, дістають і переміщають в басейн для охолодження. Молекула кисню О2 перетворюється на О3. До речі, озон пахне зовсім не свіжістю, а більше схожий на хлор і такий самий їдкий. При високій концентрації озону ви чхатимете і кашлятимете, а потім помрете. Він віднесений до першого, найвищого класу небезпеки шкідливих речовин.
Мийте руки, перед і зад
Але піти додому з нею вам не дадуть - на виході з "брудної зони" всіх обов'язково перевіряють детектором бета-випромінювання і у разі виявлення ви разом зі своїм одягом вирушите в реактор як паливо. Жарт.
Змінити підлогу
Коридори та сходи в реакторному корпусі застелені спеціальним товстим лінолеумом, краї якого загнуті на стіни. Це потрібно для того, щоб у разі радіоактивного забруднення можна було б не утилізувати всю будівлю повністю, а просто скачати лінолеум і постелити новий. Чистота тут майже як в операційній, адже найбільшу небезпеку становить тут пил і бруд, який може потрапити на одяг, шкіру і всередину організму - альфа і бета-частинки дуже важкі і не можуть полетіти далеко, але за ближнього впливу вони як величезні гарматні ядра, живим клітинам точно не поздоровиться.
Пульт із червоною кнопкою
Зал керування реактором.
Фізики-ядерники
Фізики інституту - фанати своєї справи і можуть годинами цікаво розповідати про свою роботу та реактори. Відведеної на запитання години не вистачило і розмова розтягласяна дві ненудні години. По-моєму, немає такої людини, якій не була б цікава ядерна фізика
Welcome to hotel Californium
Тепер про Каліфорнію-252 і навіщо вона потрібна. Я вже розповідав про високопоточний нейтронний реактор СМ та його користь. Тепер уявіть, що та енергія, яку виробляє цілий реактор РМ, може дати лише один грам (!) Каліфорнія.
Каліфорній-252 – потужне джерело нейтронів, що дозволяє використовувати його для обробки злоякісних пухлин, де інша променева терапія не діє. Унікальний метал дозволяє просвічувати частини реакторів, деталі літаків і виявляти пошкодження, які зазвичай ретельно ховаються від рентгенівських променів. З його допомогою вдається знаходити запаси золота, срібла та родовища нафти у надрах землі. Потреба в ньому у світі дуже велика, і замовники часом змушені стояти роками у черзі за омріяним мікрограмом Каліфорнія! А все тому, що виробництво цього металу займає. роки. Для виробництва одного грама Каліфорнія-252, плутоній або кюрій піддають тривалому нейтронному опроміненню в ядерному реакторі протягом 8 і 1.5 років відповідно, послідовними перетвореннями проходячи практично всю лінійку трансуранових елементів таблиці Менделєєва. На цьому процес не закінчується - з продуктів опромінення хімічним шляхом, що вийшли, довгими місяцями виділяють сам каліфорній. Це дуже і дуже копітка робота, яка не прощає поспіху. Мікрограми металу збирають буквально за атомами. Цим і пояснюється така висока вартість.
До речі, критична маса металевого Каліфорнія-252 становить лише 5 кг, а у вигляді водних розчинів солей – 10 грам (!), що дозволяє його використовувати у мініатюрних ядерних бомбах. Однак, як я вже писав, у світі поки є тільки 8 грам і використовувати його як бомбу було б дуже марнотратно :) Та й біда, через 2 роки від існуючого Каліфорнія залишається рівно половина, а через 4 роки він і зовсім перетворюється на потерть з інших більш стабільних речовин.
У наступних частинах я розповім про виробництво в НДІАР паливних зборок (ТВС) та ще одного важливого та необхідного в радіонуклідній медицині ізотопу Молібден-99. Буде дуже цікаво!