Où et comment fabriquer le métal le plus cher du monde

Si vous pensez que l'or et le platine sont les métaux les plus précieux de la planète, vous vous trompez. Comparé à certains métaux produits artificiellement, l’or est comparable à la rouille sur un vieux morceau de fer à toiture. Pouvez-vous imaginer un prix de 27 000 000 $ par gramme de substance? C'est ce que coûte l'élément radioactif California 252. Seule l'antimatière, qui est la substance la plus chère au monde, est plus chère (environ 60 000 milliards de dollars par gramme d'antihydrogène).

À ce jour, seulement 8 grammes de California-252 ont été accumulés dans le monde et pas plus de 40 milligrammes sont produits chaque année. Et il n'y a que 2 endroits sur la planète où il est régulièrement produit: dans le laboratoire national d'Oak Ridge aux États-Unis et ... à Dimitrovgrad, dans la région d'Oulianovsk.

Voulez-vous savoir comment le matériau le plus cher au monde est mis au jour et pourquoi est-il nécessaire?

Dimitrovgrad

Briller mais ne pas réchauffer

Le plus puissant

Parmi les 6 réacteurs, il y en a un, le plus apprécié des scientifiques du RIAR. Il est le premier. Il est également le plus puissant, ce qui lui a donné le nom - SM. En 1961, il s’agissait du SM-1 d’une puissance de 50 MW. En 1965, après la modernisation, il est devenu SM-2 en 1992 - SM-3, dont le fonctionnement est conçu jusqu’en 2017. Il s’agit d’un réacteur unique et unique au monde. Sa particularité réside dans la très haute densité de flux de neutrons qu'il est capable de créer. Ce sont les neutrons qui sont les principaux produits du RIAR. En utilisant des neutrons, on peut résoudre de nombreux problèmes dans l’étude des matériaux et la création d’isotopes utiles. Et même pour réaliser le rêve des alchimistes médiévaux de la vie - transformer le plomb en or (en théorie).

Si vous n'entrez pas dans les détails, le processus est très simple: une substance est prélevée et libérée par les neutrons de tous les côtés. Ainsi, par exemple, à partir d'uranium en broyant ses noyaux avec des neutrons, des éléments plus légers peuvent être obtenus: iode, strontium, molybdène, xénon et autres.

La mise en service du réacteur SM-1 et son bon fonctionnement ont eu une grande résonance dans le monde scientifique, en stimulant notamment la construction de réacteurs à flux élevé à spectre neutronique dur aux États-Unis - HFBR (1964) et HFIR (1967). Les sommités de la physique nucléaire, dont le père de la chimie nucléaire, Glenn Seborg, sont venues au RIAR à plusieurs reprises et ont repris l'expérience. Mais encore, personne d'autre n'a créé le même réacteur en termes d'élégance et de simplicité.

Le réacteur SM est tout simplement génial. Son noyau est presque un cube de 42 x 42 x 35 cm, mais la puissance allouée à ce cube est de 100 MW! Des tubes contenant diverses substances sont installés autour du noyau dans des canaux spéciaux, qui doivent être alimentés par des neutrons.

Par exemple, récemment, un ballon contenant de l'iridium a été retiré du réacteur, à partir duquel l'isotope souhaité a été obtenu. Maintenant, il se bloque et se refroidit.

Après cela, un petit conteneur contenant de l'iridium désormais radioactif sera chargé dans un conteneur spécial en plomb de protection pesant plusieurs tonnes et envoyé au client en voiture.

Le combustible irradié (quelques grammes seulement) sera également refroidi, mis en conserve dans un baril de plomb et envoyé à une installation de stockage radioactif sur le territoire de l'institut pour stockage à long terme.

Piscine bleue

Il y a plus d'un réacteur dans cette pièce. À côté du SM, il y a un autre réacteur - RBT - un réacteur de type piscine qui fonctionne conjointement avec lui. Le fait est que dans le réacteur SM, le combustible ne «brûle» que la moitié. Par conséquent, il doit être "brûlé" dans le RBT.

En général, le RBT est un réacteur étonnant dans lequel vous pouvez même regarder (nous n’avions pas le droit de le faire). Il n’a pas le boîtier en acier et en béton épais habituel et, pour le protéger des radiations, il est simplement placé dans une immense piscine (d'où son nom). La colonne d'eau contient les particules actives, les inhibant. Dans ce cas, les particules se déplaçant à une vitesse supérieure à la vitesse de phase de la lumière dans le milieu provoquent une lueur bleuâtre familière à beaucoup de films. Cet effet est appelé par les noms des scientifiques qui l'ont décrit - Vavilov - Cherenkov.

(La photo n'est pas liée aux réacteurs RBT ou RIAR, mais ne montre que l'effet Vavilov-Cherenkov).

L'odeur d'orage

L'odeur du hall du réacteur ne peut être confondue avec quoi que ce soit. Ça sent fortement l'ozone, comme après un orage. L'air s'ionise en cas de surcharge, lorsque les assemblages usés sont retirés et transférés dans la piscine pour être refroidis. La molécule d'oxygène O2 est convertie en O3. À propos, l'ozone n'a pas une odeur de fraîcheur, mais ressemble plus au chlore et au même caustique. Avec une concentration élevée d'ozone, vous éternuez et toussez, puis vous mourrez. Il est attribué à la première classe de risque de substances nocives.

Le rayonnement de fond dans la salle actuellement augmente, mais il n'y a personne non plus - tout est automatisé et l'opérateur observe le processus à travers une fenêtre spéciale. Cependant, même après cela, vous ne devriez pas toucher la balustrade dans le hall sans gants - vous pouvez attraper la saleté radioactive.

Se laver les mains, avant et arrière

Mais on ne vous autorisera pas à rentrer chez elle avec elle. À la sortie de la «zone sale», tout le monde sera contrôlé avec un détecteur de rayonnement bêta et, si vous le découvrez, vos vêtements et vous irez au réacteur comme combustible. Blague :)

Mais dans tous les cas, les mains doivent être lavées avec du savon après avoir visité de telles zones.

Changer de genre

Les couloirs et les escaliers de la cuve du réacteur sont recouverts d’un linoléum épais et spécial, dont les bords sont pliés aux parois. Cela est nécessaire pour qu'en cas de contamination radioactive, il ne soit pas possible de se débarrasser de tout le bâtiment, mais simplement d'enrouler le linoléum et d'en poser un nouveau. La propreté ici est presque semblable à celle de la salle d'opération, car le plus grand danger est la poussière et la saleté qui peuvent pénétrer dans les vêtements, la peau et l'intérieur du corps - les particules alpha et bêta ne peuvent pas voler loin, mais lorsqu'elles sont proches de l'impact, elles ressemblent à des boulets de canon et les cellules vivantes ne le sont certainement pas. dites bonjour.

Télécommande avec bouton rouge

Salle de contrôle du réacteur.

La console elle-même donne l'impression d'être profondément dépassée, mais pourquoi changer ce qui est conçu pour fonctionner pendant de nombreuses années? La chose la plus importante est que derrière les boucliers, et là tout est nouveau. Néanmoins, de nombreux capteurs ont été transférés des enregistreurs aux affichages électroniques, et même des systèmes logiciels, qui sont d'ailleurs en cours de développement au NIIAR.

Chaque réacteur a plusieurs degrés de protection indépendants, de sorte que le "Fukushima" ne peut pas ici être en principe. En ce qui concerne Tchernobyl - pas les mêmes capacités, les réacteurs "de poche" fonctionnent ici. Le plus grand danger est l’émission de certains isotopes de lumière dans l’atmosphère, mais cela ne sera pas autorisé, comme nous l’avons assuré.

Physiciens nucléaires

Les physiciens de l'institut sont des fans de leur métier et peuvent passer des heures à discuter de manière intéressante de leur travail et de leurs réacteurs. L'heure réservée aux questions n'était pas suffisante et la conversation a duré deux heures ennuyeuses. À mon avis, aucune personne de ce genre ne s’intéresserait à la physique nucléaire :) Et au directeur du département Complexe de recherche sur les réacteurs, Petelin Alexei Leonidovich, et à l’ingénieur en chef, il est juste d’organiser des émissions de vulgarisation scientifique sur les réacteurs nucléaires :)

Si, en dehors de NIIAR, vous enfilez votre pantalon dans vos chaussettes, il est fort probable que quelqu'un vous prendra en photo et le mettra sur le net pour en rire. Cependant, c'est une nécessité ici. Essayez de comprendre pourquoi.

Bienvenue à l'hôtel californium

Maintenant, à propos de California-252 et pourquoi il est nécessaire. J'ai déjà parlé du réacteur à neutrons à haut flux SM et de ses avantages. Imaginons maintenant que l’énergie produite par un réacteur SM complet ne puisse produire qu’un gramme (!) De Californie.
California-252 est une source puissante de neutrons, ce qui lui permet d'être utilisé pour traiter des tumeurs malignes, là où d'autres traitements de radiothérapie sont inefficaces. Ce métal unique vous permet de briller à travers des parties de réacteurs et d’avions et de détecter les dommages qui sont généralement soigneusement dissimulés aux rayons X. Avec son aide, il est possible de trouver des réserves d'or, d'argent et de pétrole dans les entrailles de la terre. Le monde en a grand besoin et les clients sont parfois obligés de faire la queue pendant des années pour obtenir le microgramme convoité de la Californie! Et tout cela parce que la production de ce métal prend ... des années. Pour produire un gramme de California-252, le plutonium ou le curium est soumis à une irradiation neutronique prolongée dans un réacteur nucléaire pendant respectivement 8 ans et demi, par transformations successives passant presque toute la ligne d'éléments transuraniens du tableau périodique. Le processus ne s'arrête pas là. Des produits résultant de l'irradiation chimique, le calcium lui-même est isolé pendant de nombreux mois. C'est un travail très, très laborieux qui ne pardonne pas la précipitation. Les microgrammes de métal sont collectés littéralement par des atomes. Cela explique un prix si élevé.

À propos, la masse critique de California-252 est de seulement 5 kg (pour une balle en métal), et sous forme de solutions aqueuses de sels - 10 grammes (!), Ce qui permet de l'utiliser dans des bombes nucléaires miniatures. Cependant, comme je l'ai déjà écrit, jusqu'à présent, il n'y a que 8 grammes dans le monde et il serait très inutile de l'utiliser comme une bombe :) Oui, et le problème est que, après 2 ans, exactement la moitié de la Californie reste, et après 4 ans, elle tourne complètement dans la poussière d'autres substances plus stables.