В уране, с которым экспериментировал Резерфорд, все ядра с одинаковым числом нуклонов, но одно ядро распадается сейчас, это фиксирует счетчик, другое распадется завтра, а какое-то может распадется через тысячу или миллион лет. Поскольку масса покоя тяжёлого ядра урана больше суммы масс покоя осколков, образующихся в результате распада, то реакция деления протекает с выделением энергии. Вычислить эту энергию можно по аналогии с энергией связи. Они вступают в реакцию с другими атомами урана, в результате чего нейтронов становится больше. Конкретная деформация произошла из-за бомбежек обедненным ураном, которые были недалеко от Буяноваца и на границе с Косовым", – рассказал Миодрак Милкович, директор ветеринарной поликлиники города Буяновац. В уране, с которым экспериментировал Резерфорд, все ядра с одинаковым числом нуклонов, но одно ядро распадается сейчас, это фиксирует счетчик, другое распадется завтра, а какое-то может распадется через тысячу или миллион лет.
Период полураспада урана-235 составляет 700 000 000 лет. Так почему Хиросима заселена?
Забайкалье — одно из мест, где Россия добывает уран. Однако, часто радиоактивные породы находятся под землей и тогда приходится рыть шахты. В большинстве случаев именно посредством шахт добывают уран в России, так как более выгодный с экономической точки зрения способ найти трудно. Правда все это оправданно лишь если глубина не превысит 2000 метров, а сама руда будет достаточно высокого качества. Поэтому в России уран добывают как подземными горными выработками, так и методом СПВ. Карьерные работы в нашей стране практически не используют. Порода, которую разрабатывают посредством шахт, проходит следующие стадии: извлечение; сортировка на пустую и ту, которая содержит уран; вывоз пустой породы на отвалы; доставка ураносодержащей породы на завод; обработка ураносодержащей породы. К плюсам этой технологии следует отнести безопасность для работников завода ввиду отсутствия радиоактивной пыли при обработке урана. Таким образом, за методом СПВ, который не наносит вред экологии и экономически выгоден, будущее. Но стоит помнить, что в большинстве стран мира, и в России тоже, добывать уран таким способом можно, если руда залегает ниже уровня грунтовых вод, а между ними находится водонепроницаемая глина. Ввиду своей химической активности, уран достаточно гибкий и весьма ковкий металл, обладающий свойством намагничиваться.
Однако в первую очередь, человечество использует его в атомной энергетике. Следует понимать, что в природе смотреть как добывают уран U235 не приходится. Поэтому для нужд энергетики и армии, полученный уран обогащают или обедняют. Изотоп урана U235 устроен таким образом, что однажды запущенная реакция ядерного распада будет протекать самопроизвольно, без дополнительного влияния извне. Поэтому уран добывают в основном как основу для извлечения из руды подобных изотопов. Благодаря такой реакции он крайне эффективен как источник энергии для ядерного реактора. Несмотря на свою эффективность, подобное производство отличается повышенной опасностью, как для персонала, так и для всего человечества. Взрывы АЭС по всему миру заслуженно считаются одними из самых страшных техногенных катастроф за всю нашу историю.
Команда ученых из Китайской академии наук смогла получить самый легкий на сегодня вариант радиоактивного металла всего со 122 нейтронами, уран-214. Для этого они бомбардировали образец вольфрама пучком частиц аргона и кальция до тех пор, пока они не слились в нужный элемент. Такое слияние является очень сложным процессом, поэтому примерно из 1 квинтиллиона столкнувшихся с мишенью частиц, образовалось лишь два ядра урана-214. Анализ извлеченных образцов показал, что период их полураспада составляет примерно 0,52 мс.
В естественном состоянии существуют только уран-238, 235 и 234 последний присутствует в незначительных количествах. Все изотопы урана имеют одинаковое количество протонов 92 , но отличаются числом нейтронов: самый распространенный изотоп 238U имеет 146 нейтронов. Новый изотоп, созданный группой китайских исследователей, имеет только 122 нейтрона, таким образом, они создали изотоп 214 214U. Чтобы получить этот никогда ранее не производимый изотоп, физики использовали процесс, который включал в себя обработку образцов вольфрама мощными пучками аргона и кальция до тех пор, пока атомы не сольются вместе. Атомы урана-214, полученные в результате реакции, затем удаляли с помощью магнитного устройства сепаратора. Чрезвычайно короткий период полураспада Осуществляемая реакция представляла собой реакцию "термоядерного испарения", которая включала подачу луча аргона 36Ar в вольфрамовую мишень 182W и отслеживание продуктов термоядерного синтеза. Конечно, это не так просто, как кажется; "недостаточно" бомбардировать вольфрам для успешной реакции, и выход на самом деле особенно низок: "Производство этих атомов очень сложно, потому что не все столкновения могут дать то, что мы хотим. От 10 до 18 частиц пучка было доставлено для столкновения с мишенью, но только два ядра урана-214 были успешно произведены и разделены", — говорит Чжиюань Чжан, руководивший исследованием.
Боеприпасы с обедненным ураном не имеют отношения к ядерному оружию. Дело тут в следующем. Обедненным ураном называют отходы, полученные при обогащении урановой руды. А гексафторид урана, составляющий основную массу руды, отделяют. Он содержит уран-238, имеющий низкую радиоактивность: период полураспада у него 4,5 миллиарда лет. С точки зрения физики уран-238 достаточно безвреден, чтобы хранить его в цистернах на открытом воздухе. Так и поступают на урановых обогатительных фабриках. Лучевой болезни, как в случае с советскими атомными батарейками , обедненный уран не вызывает. Его используют даже для утяжеления килей яхт и изготовления грузиков в гироскопах.
Уран: факты и фактики
продукты распада урана. Через год после взрыва атомной бомбы из продуктов радиоактивного распада остались лишь следующие долгоживущие элементы: 89Sr, 90Sr, 144Ce, 90Y, 91Y, l06Ru, 137Cs, 95Zr, 140Ba, 95N. Можно увидеть разлет продуктов распада Распад урана — это даже не атомный, а ядерный процесс. А ядро по размерам в 20 тысяч раз меньше атома и в 5 млн раз меньше длины волны видимого света. Так что наблюдать в оптике, как оно распадается, не получится. Конкретная деформация произошла из-за бомбежек обедненным ураном, которые были недалеко от Буяноваца и на границе с Косовым", – рассказал Миодрак Милкович, директор ветеринарной поликлиники города Буяновац. Сперва уран распадается на уран-икс-один и гелий [c.21].
Как выглядит самый страшный сценарий
- Деление ядер урана. Цепная ядерная реакция
- Смех старых алхимиков
- Ядерное топливо — все самое интересное на ПостНауке
- Опасная работа: как добывают уран
- Как добывают уран
Продукты уранового распада: ученый объяснил механизм воздействия на организм
Однако если речь идет, например, о межпланетных полетах на атомном двигателе, то реализовать схему с громоздким ускорителем будет очень непросто. Исчерпание урана-235 ставит крест на таких проектах. Что такое оружейный уран? Это высокообогащенный уран-235. Его критическая масса — она соответствует размеру куска вещества, в котором самопроизвольно идет цепная реакция, — достаточно мала для того, чтобы изготовить боеприпас. Такой уран может служить для изготовления атомной бомбы, а также как взрыватель для термоядерной бомбы. Какие катастрофы связаны с применением урана? Энергия, запасенная в ядрах делящихся элементов, огромна. Вырвавшись из-под контроля по недосмотру или вследствие умысла, эта энергия способна натворить немало бед. Две самые чудовищные ядерные катастрофы случились 6 и 8 августа 1945 года, когда ВВС США сбросили атомные бомбы на Хиросиму и Нагасаки, в результате чего погибли и пострадали сотни тысяч мирных жителей.
Катастрофы меньшего масштаба связаны с авариями на атомных станциях и предприятиях атомного цикла. Первая крупная авария случилась в1949 году в СССР на комбинате «Маяк» под Челябинском, где нарабатывали плутоний; жидкие радиоактивные отходы попали в речку Течу. В сентябре 1957 года на нем же произошел взрыв с выбросом большого количества радиоактивного вещества. Через одиннадцать дней сгорел британский реактор по наработке плутония в Уиндскейле, облако с продуктами взрыва рассеялось над Западной Европой. К наиболее масштабным последствиям привели аварии на Чернобыльской АЭС 1986 и АЭС в Фукусиме 2011 , когда воздействию радиации подверглись миллионы людей. Первая засорила обширные земли, выбросив в результате взрыва 8 тонн уранового топлива с продуктами распада, которые распространились по Европе. Вторая загрязнила и спустя три года после аварии продолжает загрязнять акваторию Тихого океана в районах рыбных промыслов. Ликвидация последствий этих аварий обошлась весьма дорого, и, если бы разложить эти затраты на стоимость электроэнергии, она бы существенно выросла. Отдельный вопрос — последствия для здоровья людей.
Согласно официальной статистике, многим людям, пережившим бомбардировку или живущим на загрязненной территории, облучение пошло на пользу — у первых более высокая продолжительность жизни, у вторых меньше онкологических заболеваний, а некоторое увеличение смертности специалисты связывают с социальным стрессом. Количество же людей, погибших именно от последствий аварий или в результате их ликвидации, исчисляется сотнями человек. Противники атомных электростанций указывают, что аварии привели к нескольким миллионам преждевременных смертей на европейском континенте, просто они незаметны на статистическом фоне. Вывод земель из человеческого использования в зонах аварий приводит к интересному результату: они становятся своего рода заповедниками, где растет биоразнообразие. Правда, отдельные животные страдают от болезней, связанных с облучением. Вопрос, как быстро они приспособятся к повышенному фону, остается открытым. Есть также мнение, что последствием хронического облучения оказывается «отбор на дурака» см. В частности, применительно к людям это должно приводить к снижению умственных способностей у поколения, родившегося на загрязненных территориях вскоре после аварии. Это уран-238, оставшийся после выделения из него урана-235.
Объемы отхода производства оружейного урана и тепловыделяющих элементов велики — в одних США скопилось 600 тысяч тонн гексафторида такого урана о проблемах с ним см. Эти отходы надо либо хранить до лучших времен, когда будут созданы реакторы на быстрых нейтронах и появится возможность переработки урана-238 в плутоний, либо как-то использовать. Применение ему нашли. Уран, как и другие переходные элементы, используют в качестве катализатора. Например, авторы статьи в «ACS Nano» от 30 июня 2014 года пишут, что катализатор из урана или тория с графеном для восстановления кислорода и перекиси водорода «имеет огромный потенциал для применения в энергетике». Поскольку плотность урана высока, он служит в качестве балласта для судов и противовесов для самолетов. Годится этот металл и для радиационной защиты в медицинских приборах с источниками излучения. Какое оружие можно делать из обедненного урана? Пули и сердечники для бронебойных снарядов.
Расчет здесь такой. Чем тяжелее снаряд, тем выше его кинетическая энергия. Но чем больше размер снаряда, тем менее концентрирован его удар. Значит, нужны тяжелые металлы, обладающие высокой плотностью. Пули делают из свинца уральские охотники одно время использовали и самородную платину, пока не поняли, что это драгоценный металл , сердечники же снарядов — из вольфрамового сплава. Защитники природы указывают, что свинец загрязняет почву в местах боевых действий или охоты и лучше бы заменить его на что-то менее вредное, например на тот же вольфрам. Но вольфрам недешев, а сходный с ним по плотности уран — вот он, вредный отход. При этом допустимое загрязнение почвы и воды ураном примерно в два раза больше, чем для свинца. В то же время его плотность в 1,7 раза больше, чем у свинца, а значит, размер урановых пуль можно уменьшить в два раза; уран гораздо более тугоплавкий и твердый, чем свинец, — при выстреле он меньше испаряется, а при ударе в цель дает меньше микрочастиц.
В общем, урановая пуля меньше загрязняет окружающую среду, чем свинцовая, правда, достоверно о таком использовании урана неизвестно. Зато известно, что пластины из обедненного урана применяют для укрепления брони американских танков этому способствуют его высокие плотность и температура плавления , а также вместо вольфрамового сплава в сердечниках для бронебойных снарядов. Урановый сердечник хорош еще и тем, что уран пирофорен: его горячие мелкие частицы, образовавшиеся при ударе о броню, вспыхивают и поджигают все вокруг. Оба применения считаются радиационно безопасными. Так, расчет показал, что, даже просидев безвылазно год в танке с урановой броней, загруженном урановым боекомплектом, экипаж получит лишь четверть допустимой дозы. А чтобы получить годовую допустимую дозу, надо на 250 часов прикрутить к поверхности кожи такой боеприпас. Снаряды с урановыми сердечниками — к 30-мм авиационным пушкам или к артиллерийским подкалиберным — применяли американцы в недавних войнах, начав с иракской кампании 1991 года. В тот год они высыпали на иракские бронетанковые части в Кувейте и при их отступлении 300 тонн обедненного урана, из них 250 тонн, или 780 тысяч выстрелов, пришлось на авиационные пушки. В Боснии и Герцеговине при бомбежках армии непризнанной Республики Сербской было истрачено 2,75 тонны урана, а при обстрелах югославской армии в крае Косово и Метохия — 8,5 тонн, или 31 тысяча выстрелов.
Поскольку ВОЗ к тому времени озаботилась последствиями применения урана, был проведен мониторинг. Остальные рассеивались в пределах 1,85 км.
На этом пути Ферми добрался до урана и, облучая его нейтронами, обнаружил множество трансмутантов.
Некоторые из вновь полученных продуктов облучения обладали очень малыми периодами полураспада. Поскольку многие из этих продуктов излучали электроны, Ферми предположил, что он получил 93-й и 94-й трансурановые элементы. Предположение Ферми, однако, было принято научной общественностью с осторожностью, причем многие полагали, что наиболее надежно установленный так называемый 13-минутный элемент был на самом деле протактинием - элементом с номером 91.
Лизе Мейтнер и Отто Ган решили перепроверить эксперимент Ферми с тем чтобы определить, является ли 13-минутный элемент протактинием. Поскольку вновь обнаруженный продукт реакции не оказался ни протактинием, ни ураном, ни актинием, ни торием, они заключили, что вновь обнаруженный элемент является трансурановым 93-м элементом. Никакие другие возможности ими тогда не рассматривались.
С открытием нейтрона и использованием искусственных источников радиации действительно наблюдалось огромное количество необычных реакций, однако продуктами этих реакций всегда являлись либо изотопы облучаемых веществ, либо элементы, отстоящие на одну или, в крайнем случае, на две позиции от облучаемых элементов. Возможность развала тяжелого ядра на легкие тогда просто не существовала. Независимо от этих опытов, Кюри и Савич описали в 1937-38 годах так называемый 3,5-часовой изотоп, который возникал при облучении урана нейтронами.
Его свойства напоминали пятьдесят седьмой элемент лантан. Вывод о том, что в эксперименте наблюдались именно изотопы радия, основывался на том, что, согласно законам химии, это могли быть только барий или радий, однако появление пятьдесят шестого элемента бария по существовавшим тогда представлениям считалось невозможным. Чтобы получить максимально обогащенный искусственным радием образец, экспериментаторы попытались выделить его, используя в качестве носителя хлорид бария, но все попытки завершились неудачей.
В то же время контрольные опыты с действительно изотопами радия всегда оказывались успешными - первый осадок всегда был богаче радиоактивным элементом. В этой драматической ситуации Ган и Штрассман предприняли контрольный «показательный» опыт. Они смешали чистый натуральный радий с искусственным радием и провели разделение изотопов.
Оказалось, что естественный радий, как всегда, выделяется хорошо, а искусственный отделить от бария невозможно. Смесь естественного и искусственного радия давала и тот, и другой элемент.
Этот результат, полученный на детекторе KamLAND в Японии , согласуется с предыдущими расчетами и должен помочь в построении моделей генерирования тепловой энергии земных недр. По мнению геофизиков, общая мощность теплового потока, излучаемого Землей, составляет порядка 44 ТВт 44х1012 Вт. Вопрос заключается в том, какая его часть генерируется в процессе радиоактивного распада, а какая - получена из других источников. В частности, значительная часть теплового потока — это остаточное явление от процесса формирования Земли. Самая популярная модель - "валовая силикатная Земля" bulk silicate Earth, сокращенно BSE - предполагает, что радиоактивные материалы , такие как уран и торий , содержатся в силикатной части Земли и отсутствуют в железной части.
Если в недрах Земли действительно идут цепные реакции, значит, там должны присутствовать скопления радиоактивных элементов актиноидов. Как и где именно они образовались? На этот счет существует множество разных точек зрения: от мантии до геометрического центра Земли. Анисичкин с соавторами предложили обоснованную гипотезу, согласно которой местом критической концентрации урана и тория могла быть поверхность твердого внутреннего ядра Земли. Эта концепция во многом базируется на работах по растворимости диоксида урана UO2 , проведенных в конце 1990-х гг.
В экспериментах на аппарате высокого давления типа «разрезная сфера» А. Туркиным было показано, что растворимость UO2 в расплавах на основе железа с ростом давления уменьшается. Исследуемый диапазон давлений составлял 5—10 ГПа для сравнения: в центре Земли давление около 360 ГПа. Поскольку в природе уран встречается преимущественно в виде оксидов, то логично сделать вывод: чем глубже, тем хуже будет растворяться уран! Этот важный экспериментальный факт наводит на мысль, что миграция актиноидов в теле Земли могла быть следующей.
После образования планеты в океане магмы, состоящей, в основном, из расплавов железа и силикатов, присутствовали и соединения урана. Со временем магма остывала, и происходило гравитационное разделение вещества по плотности. Силикаты, кристаллизуясь, всплывали в магме, плотность которой за счет железа была выше. Соединения же тяжелых актиноидов, выделяясь из расплава по мере роста давления и кристаллизуясь, оседали на внутреннее твердое железоникелевое ядро планеты. Из сейсмологических исследований известно, что переходная зона между внешним жидким и внутренним твердым ядром Земли толщиной 2—3 км имеет мозаичную структуру.
При этом основными структурными элементами являются относительно тонкие взвешенные слои протяженностью до нескольких десятков километров. Возможно, именно они и являются областями концентрации тяжелых радиоактивных элементов. Не можешь найти — моделируй! Когда речь идет о процессах на глубинах в тысячи километров, следует иметь в виду, что, с одной стороны, они недоступны непосредственному экспериментальному исследованию, с другой — их не всегда возможно изучать и в лабораторных установках, где трудно создать аналогичные физические условия. Но в современной науке существует еще один универсальный инструмент познания — компьютерное моделирование.
В 2005 г. Задача была не из легких, поскольку методы теории реакторов традиционно применяются для расчета процессов длительностью максимум в годы, а здесь потребовалось просчитывать интервалы в миллиарды лет! Согласно их идее при кристаллизации магматического океана происходило «гравитационное разделение вещества по плотности», в результате которого силикаты, кристаллизуясь, всплывали, а соединения тяжелых актиноидов оседали на внутреннее ядро планеты. В дальнейшем сконцентрировавшаяся таким образом масса актиноидов, и в первую очередь соединения урана, играла роль ядерного реактора, генерирующего энергию, обусловленную цепными реакциями деления. К сожалению, в самой основе этой занимательной гипотезы лежит недоразумение.
Кристаллизация каких-либо соединений актиноидов в виде самостоятельных минеральных фаз, которые могли бы погружаться в недра планеты, в магматическом океане невозможна. Прежде всего, это обусловлено исключительно низкими концентрациями урана и других актиноидов в протопланетном веществе. При кристаллизации расплава, который возникает на основе такого вещества, весь уран распределяется в кристаллической решетке породообразующих минералов или на их границах в виде примеси, как и многие другие редкие и рассеянные элементы. Конечно, образование скоплений редких элементов в природе возможно вспомним, например, самородное золото , только это происходит в коре и не в результате кристаллизации магматических расплавов, а за счет разгрузки гидротермальных растворов, транспортирующих эти элементы и сбрасывающих их при изменении физических условий. В ходе геологических процессов зарождающиеся в недрах планеты магматические расплавы вследствие более низкой плотности по сравнению с твердым веществом перемещаются к поверхности.
В тех случаях, когда они прорываются на поверхность, возникает вулкан. Когда такой расплав застревает на глубине и кристаллизуется в магматической камере, образуется твердое магматическое тело, называемое интрузивом. Дифференциация вещества по плотности при формировании магматических тел принципиально ничем не отличается от такой дифференциации при затвердевании расплава в магматическом океане. Однако кристаллизующиеся силикаты магния и железа в этих расплавах вопреки предположению авторов обсуждаемой гипотезы не всплывают, а тонут, потому что их плотность всегда выше плотности жидкой фазы. Утверждая, что плотность магмы увеличится за счет железа, авторы упускают из виду, что в магматическом океане металл сразу образует самостоятельную жидкую фазу, не смешивающуюся с силикатной, которая опустится на дно задолго до начала кристаллизации силикатов.
Возвращаясь к интрузивам, заметим, что никаких скоплений минералов, сложенных актиноидами, на дне соответствующих магматических камер нет, несмотря на то, что концентрация урана как в самих интрузивных телах, так и в исходных расплавах зачастую на два порядка превосходит его концентрацию в протопланетном веществе и магматическом океане. Все происходит ровно наоборот: основная часть урана концентрируется в остаточной жидкости, которая, как правило, собирается в верхней части магматической камеры, после того как основной объем расплава уже затвердел. Поэтому, даже если бы в этих последних порциях расплава и возникли какие-то тяжелые урансодержащие минералы, опускаться им было бы некуда. Конечно, для объективной оценки обсуждаемой гипотезы необходимы исследования специалистов в различных областях науки. Что касается геологической составляющей, то я считаю, что предложенная концепция пока не подтверждается фактическим материалом.
Пушкарев, д. Расчеты показали, что теоретически существуют разные сценарии работы реактора. По некоторым из них его активность могла давно прекратиться, по другим — продолжаться до настоящего времени. Максимальная продолжительность возможна в режиме воспроизводства делящихся нуклидов. В результате содержание легко делящегося урана-235 поддерживается на достаточно высоком уровне, и получается реактор-размножитель на быстрых нейтронах.
Ряд глобальных явлений на Земле носит циклический характер с периодом в сотни тысяч и миллионы лет. О причинах этих колебаний нет единого мнения.
Деление ядер урана. Цепная ядерная реакция
Можно увидеть разлет продуктов распада. Распад урана — это даже не атомный, а ядерный процесс. А ядро по размерам в 20 тысяч раз меньше атома и в 5 млн раз меньше длины волны видимого света. Так что наблюдать в оптике, как оно распадается, не получится. Уран-238 также называют расщепляющимся, потому что он иногда распадается при попадании быстрого нейтрона. Он еще называется фертильным, потому что, когда атом урана-238 поглощает нейтрон без расщепления, то превращается в плутоний-239, который, как и. Все перечисленные выше запасы урана укладываются в экономически обоснованную стоимость добычи около $130 за килограмм. В уране, с которым экспериментировал Резерфорд, все ядра с одинаковым числом нуклонов, но одно ядро распадается сейчас, это фиксирует счетчик, другое распадется завтра, а какое-то может распадется через тысячу или миллион лет. Но он «живет» всего 40 минут, прежде чем распадается на другие элементы. Новый изотоп, уран-241, имеет 92 протона (как и все изотопы урана) и 149 нейтронов, что делает его первым новым богатым нейтронами изотопом урана, открытым с 1979 года. Помимо самого урана, в состав этого минерала входят радий, актиний, полоний и другие элементы — продукты радиоактивного распада его изотопов.
СВЕРШИЛОСЬ! В США самостоятельно СМОГЛИ ОБОГАТИТЬ УРАН
Распад Урана альбом Куньга слушать онлайн бесплатно на Яндекс Музыке в хорошем качестве. Природный уран однако состоит в основном из урана-238 и только 0.7% приходится на уран-235, который делится под действием тепловых нейтронов. На «обычных» (238U) АЭС основной источник энергии 235U. Инвесторы начали вкладываться в уран на фоне конфликта в Нигере Цены на уран достигли 16-месячного максимума. самопроизвольному делению, составляет основу природного урана (99,27%), α-излучатель, Т=4,468⋅109 лет, непосредственно распадается на 234Th, образует ряд генетически связных радионуклидов, и через 18 продуктов превращается в 206Pb. В рамках этих определений "обеднённый уран" мог являться только "хвостом" процесса разделения изотопов урана на обогатительном производстве. Уран-233, искусственно получаемый в реакторах из тория (торий-232 захватывает нейтрон и превращается в торий-233, который распадается в протактиний-233 и затем в уран-233), является ядерным топливом для атомных электростанций и производства атомных бомб.
ВОЗДЕЙСТВИЕ УРАНА НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА
Можно ли увидеть, как распадается атом урана? Красота Можно увидеть разлет продуктов распада Распад урана — это даже не атомный, а ядерный процесс. А ядро по размерам в 20 тысяч раз меньше атома и в 5 млн раз меньше длины волны видимого света.
Однако в нем много осколков деления с сильной радиоактивностью, которая уменьшается годами, отчего элементы еще долго выделяют значительное количество тепла. Их выдерживают в охлаждающих бассейнах, а затем либо захоранивают, либо пытаются переработать — извлечь несгоревший уран-235, наработанный плутоний он шел на изготовление атомных бомб и другие изотопы, которым можно найти применение. Неиспользуемую часть отправляют в могильники. В так называемых реакторах на быстрых нейтронах, или реакторах-размножителях, вокруг элементов устанавливают отражатели из урана-238 или тория-232.
Они замедляют и отправляют обратно в зону реакции слишком быстрые нейтроны. Замедленные же до резонансных скоростей нейтроны поглощают названные изотопы, превращаясь соответственно в плутоний-239 или уран-233, которые могут служить топливом для атомной станции. Так как быстрые нейтроны плохо реагируют с ураном-235, нужно значительно увеличивать его концентрацию, но это окупается более сильным потоком нейтронов. Несмотря на то что реакторы-размножители считаются будущим атомной энергетики, поскольку дают больше ядерного топлива, чем расходуют, — опыты показали: управлять ими трудно. Сейчас в мире остался лишь один такой реактор — на четвертом энергоблоке Белоярской АЭС. Как критикуют атомную энергетику?
Если не говорить об авариях, то основным пунктом в рассуждениях противников атомной энергетики сегодня стало предложение добавить к расчету ее эффективности затраты по защите окружающей среды после выведения станции из эксплуатации и при работе с топливом. В обоих случаях возникают задачи надежного захоронения радиоактивных отходов, а это расходы, которые несет государство. Есть мнение, что если переложить их на себестоимость энергии, то ее экономическая привлекательность пропадет. Существует оппозиция и среди сторонников атомной энергетики. Ее представители указывают на уникальность урана-235, замены которому нет, потому что альтернативные делящиеся тепловыми нейтронами изотопы — плутоний-239 и уран-233 — из-за периода полураспада в тысячи лет в природе отсутствуют. А получают их как раз вследствие деления урана-235.
Если он закончится, исчезнет прекрасный природный источник нейтронов для цепной ядерной реакции. В результате такой расточительности человечество лишится возможности в будущем вовлечь в энергетический цикл торий-232, запасы которого в несколько раз больше, чем урана. Теоретически для получения потока быстрых нейтронов с мегаэлектронвольтными энергиями можно использовать ускорители частиц. Однако если речь идет, например, о межпланетных полетах на атомном двигателе, то реализовать схему с громоздким ускорителем будет очень непросто. Исчерпание урана-235 ставит крест на таких проектах. Что такое оружейный уран?
Это высокообогащенный уран-235. Его критическая масса — она соответствует размеру куска вещества, в котором самопроизвольно идет цепная реакция, — достаточно мала для того, чтобы изготовить боеприпас. Такой уран может служить для изготовления атомной бомбы, а также как взрыватель для термоядерной бомбы. Какие катастрофы связаны с применением урана? Энергия, запасенная в ядрах делящихся элементов, огромна. Вырвавшись из-под контроля по недосмотру или вследствие умысла, эта энергия способна натворить немало бед.
Две самые чудовищные ядерные катастрофы случились 6 и 8 августа 1945 года, когда ВВС США сбросили атомные бомбы на Хиросиму и Нагасаки, в результате чего погибли и пострадали сотни тысяч мирных жителей. Катастрофы меньшего масштаба связаны с авариями на атомных станциях и предприятиях атомного цикла. Первая крупная авария случилась в1949 году в СССР на комбинате «Маяк» под Челябинском, где нарабатывали плутоний; жидкие радиоактивные отходы попали в речку Течу. В сентябре 1957 года на нем же произошел взрыв с выбросом большого количества радиоактивного вещества. Через одиннадцать дней сгорел британский реактор по наработке плутония в Уиндскейле, облако с продуктами взрыва рассеялось над Западной Европой. К наиболее масштабным последствиям привели аварии на Чернобыльской АЭС 1986 и АЭС в Фукусиме 2011 , когда воздействию радиации подверглись миллионы людей.
Первая засорила обширные земли, выбросив в результате взрыва 8 тонн уранового топлива с продуктами распада, которые распространились по Европе. Вторая загрязнила и спустя три года после аварии продолжает загрязнять акваторию Тихого океана в районах рыбных промыслов. Ликвидация последствий этих аварий обошлась весьма дорого, и, если бы разложить эти затраты на стоимость электроэнергии, она бы существенно выросла. Отдельный вопрос — последствия для здоровья людей. Согласно официальной статистике, многим людям, пережившим бомбардировку или живущим на загрязненной территории, облучение пошло на пользу — у первых более высокая продолжительность жизни, у вторых меньше онкологических заболеваний, а некоторое увеличение смертности специалисты связывают с социальным стрессом. Количество же людей, погибших именно от последствий аварий или в результате их ликвидации, исчисляется сотнями человек.
Противники атомных электростанций указывают, что аварии привели к нескольким миллионам преждевременных смертей на европейском континенте, просто они незаметны на статистическом фоне. Вывод земель из человеческого использования в зонах аварий приводит к интересному результату: они становятся своего рода заповедниками, где растет биоразнообразие. Правда, отдельные животные страдают от болезней, связанных с облучением. Вопрос, как быстро они приспособятся к повышенному фону, остается открытым. Есть также мнение, что последствием хронического облучения оказывается «отбор на дурака» см. В частности, применительно к людям это должно приводить к снижению умственных способностей у поколения, родившегося на загрязненных территориях вскоре после аварии.
Это уран-238, оставшийся после выделения из него урана-235. Объемы отхода производства оружейного урана и тепловыделяющих элементов велики — в одних США скопилось 600 тысяч тонн гексафторида такого урана о проблемах с ним см. Эти отходы надо либо хранить до лучших времен, когда будут созданы реакторы на быстрых нейтронах и появится возможность переработки урана-238 в плутоний, либо как-то использовать. Применение ему нашли. Уран, как и другие переходные элементы, используют в качестве катализатора. Например, авторы статьи в «ACS Nano» от 30 июня 2014 года пишут, что катализатор из урана или тория с графеном для восстановления кислорода и перекиси водорода «имеет огромный потенциал для применения в энергетике».
Поскольку плотность урана высока, он служит в качестве балласта для судов и противовесов для самолетов. Годится этот металл и для радиационной защиты в медицинских приборах с источниками излучения. Какое оружие можно делать из обедненного урана? Пули и сердечники для бронебойных снарядов. Расчет здесь такой.
Он назвал новое вещество ураном в честь недавно открытой планеты, носившей такое же имя. Французский физик Анри Беккерель открыл радиоактивные свойства урана и радиоактивность как таковую в 1896 году. Он оставил уранилсульфат калия, разновидность соли, на фотографической пластинке в ящике и заметил, что уран оставил на ней такие же следы, какие могло оставить солнце. Это означало, что от урана исходит излучение. Преображения урана подтвердили некоторые утверждения алхимиков Уран распадается и превращается в некоторые другие элементы, такие как радий, радон, полоний. Всего таких превращений у него может быть 14. Все они радиоактивны. Последнее превращение урана делает его свинцом. До того, как Эрнест Резерфорд и Фредерик Содди открыли это его свойство, превращение одного элемента в другой упоминалось только в книгах алхимиков.
Полное число антинейтрино может быть частично связано с мощностью действующего геореактора и частично — с естественным распадом различных нестабильных ядер в недрах Земли. Из данных KamLAND следует, что полная плотность потока геонейтрино составляет примерно 16 млн частиц в секунду на кв. Это соответствует источнику тепла, порождаемого ядерными реакциями, мощностью от 24 до 60 ТВт. Первое из двух чисел оказалось близким к величине «избыточного» тепла, излучаемого Землей, о котором шла речь выше. И многие специалисты склоняются к мнению, что это объяснение наиболее правдоподобно. Энергетические спектры нейтрино, образующихся при делении разных ядер, отличаются. Русов с коллегами выполнили компьютерное моделирование и определили спектральные составляющие геонейтрино от различных внутренних источников — урана-238, тория-232, плутония-239. Суммарную мощность геореактора они оценили в 30 ТВт. Результаты этой работы также свидетельствуют в пользу импульсного режима размножения. Этой темой активно занимаются и геологи, и химики, и физики, и математики. Так, в Институте геологии и минералогии СО РАН разработана модель термохимического плюма — канала, заполненного магматическим расплавом, который простирается из земных недр до поверхности Н. Добрецов, А. Кирдяшкин, А. Кирдяшкин, 2001, 2004. Данные по удельным расходам излияния магм мантийных плюмов за последние 150 млн лет, а также их корреляция с инверсиями магнитного поля Земли Larson, Olson, 1991 подтверждают наш тезис, что плюмы зарождаются на ядро-мантийной границе. Плюм формируется при обязательном наличии теплового потока из жидкого ядра. Изучение тепло- и массообмена на подошве термохимического плюма и взаимодействия канала плюма со свободными конвективными течениями в мантии приводит к заключению, что источник тепла действительно расположен в ядре, как и предполагают авторы гипотезы глубинного геореактора. Что касается изотопного состава гелия, то повышенное содержание гелия-3, обнаруженное в плюмах, указывает на то, что в ядре Земли идут какие-то процессы, связанные с ядерными превращениями. Но, к сожалению, мы очень мало знаем о том, что происходило в начальный момент формирования планеты, и существовал ли, как считают авторы, «океан магмы». Поэтому вопрос о скоплениях актиноидов в ядре еще предстоит разрешить. Причиной же климатических изменений, о которых упоминают авторы статьи, на мой взгляд, не могут быть колебания температуры в ядре Земли. Ведь глубинные температурные флуктуации передаются на поверхность мантийными конвективными течениями примерно через 100 млн лет, а плюмы могут донести эти изменения за 1—5 млн лет. За это время флуктуации с периодом всего 100 тыс. В любом случае модель природного ядерного реактора на границе внутреннего и внешнего ядра интересна геологам уже тем, что не противоречит имеющимся знаниям в области геодинамики и фактам плюмового магматизма. Безусловно, предложенная гипотеза подлежит дальнейшей разработке, и достоверность ее должны подтвердить новые геологические, геофизические и геохимические данные о планете Земля. Кирдяшкин, д. Для решения этой и других задач предполагается создать глобальную сеть детекторов. Подобный опыт у международного научного сообщества уже есть: в 2005 г. Таким образом, в ближайшее десятилетие планируется зарегистрировать геонейтрино в нескольких точках земного шара. Объединение данных разных детекторов позволит наконец установить точное месторасположение источников этих частиц внутри нашей планеты и даст еще один довод «за» или «против» гипотезы «ядерной топки» Земли. Вместо послесловия Известно, что на атомной электростанции может произойти взрыв, если не регулировать ход цепной реакции в реакторе. Есть веские основания полагать, что в далеком прошлом по разным причинам — внутренним или внешним, например при столкновении с астероидом, — медленные ядерные реакции в недрах Земли могли трансформироваться во взрывные. Если бы взорвался весь уран Земли, событие было бы эквивалентно взрыву тротила в количестве, сравнимом с массой планеты! И Земля перестала бы существовать. Однако даже теоретически трудно представить механизм, по которому бы земной уран мог сконцентрироваться и одновременно прореагировать. Но взрыва даже нескольких процентов актиноидов вполне достаточно, чтобы отделить от Земли фрагмент размером с Луну. Ведь большие тела Солнечной системы образовались из одного протопланетного облака, поэтому и содержание радиоактивных элементов в них может быть схожим. Все планеты, вероятно, прошли стадию гравитационного разделения вещества по плотности, в результате которого тяжелые актиноиды могли сконцентрироваться в их недрах. Катастрофические ядерные события хорошо объясняют ряд так называемых нерегулярностей в Солнечной системе, казалось бы, ничем между собой не связанных. Среди них аномально большая масса спутника Земли — Луны, малая масса Марса, обратное суточное вращение Венеры, множество хаотично движущихся астероидов и комет... Не исключено, что исследования нашего «домашнего» земного реактора заставят нас по-новому взглянуть и на вопросы эволюции планет. Литература Анисичкин В. Анисичкин В. Митрофанов В. Овчинников В. Anisichkin V. Araki T.