أين وكيف تصنع أغلى المعادن في العالم

إذا كنت تعتقد أن الذهب والبلاتين هما أكثر المعادن قيمة في العالم ، فأنت مخطئ. بالمقارنة مع بعض المعادن المنتجة بشكل مصطنع ، يشبه الذهب الصدأ على قطعة قديمة من حديد التسقيف. هل يمكنك تخيل سعر 27،000،000 دولار لكل جرام من المادة؟ هذا هو مقدار تكلفة عنصر 252 المشع في كاليفورنيا. المادة المضادة فقط ، وهي أغلى مادة في العالم ، هي أكثر تكلفة (حوالي 60 تريليون دولار لكل غرام من الهيدروجين المضاد).

حتى الآن ، تم تجميع 8 غرامات فقط من California-252 في العالم ، ولا يتم إنتاج أكثر من 40 ملليغرام سنويًا. وليس هناك سوى مكانين على هذا الكوكب حيث يتم إنتاجهما بانتظام: في مختبر أوك ريدج الوطني في الولايات المتحدة الأمريكية و ... في ديميتروفغراد ، في إقليم أوليانوفسك.

هل تريد أن تعرف ما يقرب من أغلى المواد في العالم تأتي إلى النور ولماذا هو مطلوب؟

ديميتروفغراد

تألق لكن لا تسخن

أقوى

من بين المفاعلات الستة ، يوجد واحد ، أكثرها حبيبة من قبل علماء المعهد. إنه الأول. وهو أيضًا الأقوى ، والذي أطلق عليه اسم SM. في عام 1961 ، كان SM-1 بسعة 50 ميغاواط ، في عام 1965 ، بعد التحديث ، أصبح SM-2 ، في عام 1992 - SM-3 ، تم تصميم تشغيله حتى عام 2017. هذا مفاعل فريد وهو الوحيد في العالم. يكمن تفرده في كثافة تدفق النيوترونات العالية جدًا التي يمكنه صنعها. إنها النيوترونات التي هي أهم منتجات RIAR. باستخدام النيوترونات ، يمكن للمرء أن يحل العديد من المشاكل في دراسة المواد وإنشاء نظائر مفيدة. وحتى لتحقيق حلم الكيميائيين في القرون الوسطى في الحياة - لتحويل الرصاص إلى الذهب (من الناحية النظرية).

إذا لم تدخل في التفاصيل ، فإن العملية بسيطة للغاية - يتم أخذ مادة واحدة وإطلاقها بواسطة النيوترونات من جميع الجوانب. لذلك ، على سبيل المثال ، من اليورانيوم عن طريق سحق نواته بواسطة النيوترونات ، يمكن الحصول على عناصر أخف: اليود ، السترونتيوم ، الموليبدينوم ، زينون وغيرها.

تسبب تشغيل مفاعل SM-1 وتشغيله الناجح في صدى كبير في العالم العلمي ، وحفز ، على وجه الخصوص ، بناء مفاعلات عالية التدفق ذات طيف نيوتروني صلب في الولايات المتحدة الأمريكية - HFBR (1964) و HFIR (1967). حضر النجوم البارزون في الفيزياء النووية ، بما في ذلك والد الكيمياء النووية ، جلين سيبورج ، إلى المعهد الدولي للريادة مرارًا وتكرارًا. لكن مع ذلك ، لم يقم أي شخص آخر بإنشاء نفس المفاعل من حيث الأناقة والبساطة.

مفاعل SM هو ببساطة رائعة. جوهرها هو تقريبا 42 × 42 × 35 سم مكعب ، ولكن الطاقة المخصصة لهذا المكعب 100 ميجاوات! حول النواة في القنوات الخاصة ، يتم تثبيت الأنابيب بمواد مختلفة ، والتي يجب إطلاقها بواسطة النيوترونات.

على سبيل المثال ، في الآونة الأخيرة ، تم سحب قارورة مع الإيريديوم من المفاعل ، والتي تم الحصول عليها من النظير المطلوب. الآن توقف ويبرد.

بعد ذلك ، سيتم تحميل حاوية صغيرة تحتوي الآن على إيريديوم مشع في حاوية خاصة من الرصاص تزن عدة أطنان وترسل إلى العميل بالسيارة.

سيتم بعد ذلك تبريد الوقود المستهلك (بضعة غرامات فقط) ، وتعليبه في برميل رصاص وإرساله إلى منشأة تخزين مشعة في أراضي المعهد للتخزين طويل الأجل.

حمام سباحة أزرق

يوجد أكثر من مفاعل واحد في هذه الغرفة. بجانب SM يوجد مفاعل آخر - RBT - مفاعل من نوع البركة يعمل بالتزامن معه. والحقيقة هي أن الوقود في المفاعل SM "يحترق" فقط نصف. لذلك ، يجب "حرق" في RBT.

بشكل عام ، يعتبر RBT مفاعلًا رائعًا ، يمكنك من خلاله البحث (لكن لم يُسمح لنا بذلك). إنه لا يحتوي على الهيكل الصلب السميك والخرسانة المعتادة ، ولحمايته من الإشعاع ، يتم وضعه ببساطة في بركة ضخمة من الماء (ومن هنا جاء اسمه). يحمل عمود الماء جزيئات نشطة ، مما يمنعها. في هذه الحالة ، تتسبب الجزيئات التي تتحرك بسرعة تفوق سرعة طور الضوء في الوسط في توهج مزرق مألوف لدى العديد من الأفلام. يسمى هذا التأثير بأسماء العلماء الذين وصفوه - فافيلوف - شيرينكوف.

(لا ترتبط الصورة بمفاعل RBT أو RIAR ، ولكنها توضح تأثير Vavilov-Cherenkov فقط).

رائحة عاصفة رعدية

لا يمكن خلط رائحة قاعة المفاعل مع أي شيء. تنبعث منه رائحة الأوزون بقوة ، بعد عاصفة رعدية. يتم تأين الهواء أثناء التحميل الزائد ، عند إزالة المجموعات المستهلكة ونقلها إلى حمام السباحة لتبريده. يتم تحويل جزيء الأكسجين O2 إلى O3. بالمناسبة ، لا رائحة الأوزون طازجة على الإطلاق ، لكنها تبدو أكثر مثل الكلور والكاوية نفسها. مع تركيز عالٍ من الأوزون ، ستتعطس وتسعل ، ثم تموت. يتم تعيينها إلى أول ، أعلى درجة من خطر المواد الضارة.

ترتفع خلفية الإشعاع في القاعة في هذه اللحظة ، ولكن لا يوجد أشخاص هنا أيضًا - كل شيء تلقائي ، ويقوم المشغل بمراقبة العملية من خلال نافذة خاصة. ومع ذلك ، حتى بعد ذلك ، يجب ألا تلمس الدرابزين في القاعة بدون قفازات - يمكنك التقاط الأوساخ المشعة.

اغسل يديك ، الأمامي والخلفي

لكن لن يُسمح لك بالعودة إلى المنزل معها - عند الخروج من "المنطقة القذرة" ، سيتم فحص كل شخص بواسطة جهاز الكشف الإشعاعي التجريبي ، وإذا اكتشفت ذلك ، ستذهب أنت وملابسك إلى المفاعل كوقود. نكتة :)

ولكن على أي حال ، يجب غسل اليدين بالصابون بعد زيارة أي من هذه المناطق.

تغيير الجنس

تتم تغطية الممرات والسلالم في وعاء المفاعل بمشمع سميك خاص ، تكون حوافه مثبتة على الجدران. يعد ذلك ضروريًا حتى في حالة التلوث الإشعاعي ، لن يكون من الممكن التخلص من المبنى بالكامل ، ولكن ببساطة نشمر مشمع ويضع شكلًا جديدًا. تشبه النظافة في غرفة العمليات تقريبًا ، لأن الخطر الأكبر هو الغبار والأوساخ التي يمكن أن تتعرض للملابس والجلد وداخل الجسم - لا يمكن لجزيئات ألفا وبيتا الطيران بعيدًا ، لكن عندما تكون قريبة من التأثير فإنها تشبه كرات المدفع ، والخلايا الحية ليست بالتأكيد قل مرحبا.

بعيد مع الزر الأحمر

غرفة التحكم في المفاعل.

تعطي وحدة التحكم نفسها انطباعًا بأنك عفا عليها الزمن ، لكن لماذا تغير ما تم تصميمه لسنوات عديدة من التشغيل؟ الشيء الأكثر أهمية هو أن وراء الدروع ، وكل شيء جديد. ومع ذلك ، تم نقل العديد من أجهزة الاستشعار من مسجلات إلى شاشات العرض الإلكترونية ، وحتى أنظمة البرمجيات ، والتي ، بالمناسبة ، يجري تطويرها في NIIAR.

كل مفاعل لديه العديد من درجات الحماية المستقلة ، لذلك "فوكوشيما" هنا لا يمكن أن يكون من حيث المبدأ. أما بالنسبة إلى تشيرنوبيل - وليس بنفس القدرات ، فإن المفاعلات "الجيبية" تعمل هنا. الخطر الأكبر هو انبعاث بعض نظائر الضوء في الجو ، لكن هذا لن يسمح بحدوثه ، كما أكدنا.

علماء الفيزياء النووية

علماء الفيزياء بالمعهد هم من محبي حرفتهم ويمكنهم قضاء ساعات في التحدث عن عملهم والمفاعلات. لم تكن الساعة المخصصة للأسئلة كافية ، واستمرت المحادثة لساعتين مملتين. في رأيي ، لا يوجد مثل هذا الشخص الذي لن يهتم بالفيزياء النووية :) ولمدير قسم مجمع مفاعل الأبحاث ، بيتلين أليكسي ليونيدوفيتش وكبير المهندسين ، من الصواب إجراء عمليات بث علمية شعبية حول موضوع المفاعلات النووية :)

إذا كنت خارج NIIAR ، فسوف ترتدي سروالك في جواربك ، فمن المرجح أن يقوم شخص ما بالتقاط صورة لك ووضعها على الشبكة لتضحك. ومع ذلك ، هذه ضرورة هنا. حاول معرفة السبب.

مرحبًا بكم في فندق كاليفورنيا

الآن عن كاليفورنيا 252 ولماذا هو مطلوب. لقد تحدثت بالفعل عن مفاعل النيوترون عالي التدفق SM وفوائده. الآن تخيل أن الطاقة التي ينتجها مفاعل SM بأكمله يمكن أن تنتج غراما واحدًا فقط من كاليفورنيا.
California-252 هو مصدر قوي للنيوترونات ، والذي يسمح باستخدامه لعلاج الأورام الخبيثة ، حيث العلاج الإشعاعي الآخر غير فعال. يسمح لك المعدن الفريد بالتألق عبر أجزاء من المفاعلات ، وأجزاء من الطائرات واكتشاف الأضرار التي عادة ما تكون مخفية بعناية عن الأشعة السينية. من خلال مساعدتها ، يمكن العثور على احتياطيات من الذهب والفضة والنفط في أحشاء الأرض. إن الحاجة إليها في العالم كبيرة للغاية ، ويُجبر العملاء في بعض الأحيان على الوقوف لسنوات متماشية مع برنامج ميكروغرام المفضل في كاليفورنيا! وكل ذلك لأن إنتاج هذا المعدن يستغرق ... سنوات. لإنتاج غرام واحد من كاليفورنيا -252 ، يتعرض البلوتونيوم أو الكوريوم لتشعيع النيوترونات لفترة طويلة في مفاعل نووي لمدة 8 و 1.5 سنة ، على التوالي ، عن طريق التحولات المتعاقبة التي تمر تقريبا على خط كامل من عناصر ما بعد اليورانيوم في الجدول الدوري. العملية لا تنتهي عند هذا الحد - من المنتجات الناتجة عن التشعيع الكيميائي لعدة أشهر ، يتم عزل الكالسيوم نفسه. هذا عمل شاق للغاية لا يغفر الذروة. يتم جمع ميكروغرام من المعدن حرفيا بواسطة الذرات. هذا ما يفسر هذا الثمن الباهظ.

بالمناسبة ، تبلغ الكتلة الحرجة للمعادن California-252 5 كجم فقط (للكرة المعدنية) ، وفي شكل محاليل مائية للأملاح - 10 غرامات (!) ، والتي تسمح باستخدامها في القنابل النووية المصغرة. ومع ذلك ، كما كتبت بالفعل ، لا يوجد حتى الآن سوى 8 غرامات في العالم ، وسيكون من المهدر للغاية استخدامها كقنبلة :) نعم ، والمشكلة هي ، بعد عامين بالضبط نصف بقايا كاليفورنيا الحالية ، وبعد 4 سنوات ، تتحول تمامًا في الغبار من المواد الأخرى أكثر استقرارا.