От водорода до ?

Нептуний — пластичный, серебристый металл, с температурой плавления 640 °C и плотностью 19,5. По этим величинам трудно судить о тех необычайных трудностях, которые пришлось преодолеть ученым для того, чтобы получить эти цифры. Начнем с того, что измеримые количества нептуния, полученные впервые, составляли гаммы (миллионные доли грамма). Для взвешивания таких количеств веществ потребовалось создать весы исключительной точности. С их помощью можно было измерять количество вещества в одну стомиллионную долю грамма. Плотность нептуния определяли, имея всего 40 гамм (не грамм!) металла, который помещали в трубочку с диаметром отверстия в три десятых миллиметра.

Получение нептуния весьма сложно. Исходным материалом является хлористая или фтористая соль нептуния. При восстановлении этих солей парами бария при температуре 1300 °C в тигле, изготовленном из окиси бериллия, получается чистый нептуний. Нагрев осуществляется танталовой проволочкой, электрический ток подводят к ней через вольфрамовые контакты.

Нептуний, как теперь установлено, имеет много радиоактивных изотопов. Самым «долгоживущим» из них является изотоп с массовым числом 237, полученный в 1942 г. Период полураспада у этого изотопа составляет более двух миллионов лет. Остальные изотопы «живут» считанные дни, часы и минуты.

Нептуний образуется в атомных реакторах из урана и является промежуточным продуктом в процессе накопления плутония.

Ядерное горючее

В 1930 г. американский астроном Персиваль Ловелл, автор фантастических очерков о жизни на Марсе, обнаружил некоторую неправильность в движении планеты Уран, но не ту, которую значительно раньше него отмечал Леверье. На основе своих наблюдений Ловелл пришел к заключению, что за Нептуном в солнечной системе должна быть еще одна, девятая планета, отстоящая от Солнца в сорок раз дальше, чем Земля. Эта планета действительно была обнаружена и названа Плутоном. По имени этой планеты, расположенной в солнечной системе за Нептуном, был назван плутонием элемент 94, искусственно полученный в 1941 г. из ядер атомов урана группой американских ученых во главе с Г. Сиборгом. Замечательно, что плутоний был найден в природе после того, как он был получен искусственно.

Плутоний обычно содержится в урановых рудах в качестве естественной примеси к урану как продукт радиоактивного превращения урана. Считают, что плутоний образуется в урановых рудах в результате захвата нейтронов ядрами урана. Однако плутоний образуется в таких количествах, что о добыче плутония из руд не может быть и речи.

Плутония в уране всего одна миллиардная доля процента по весу, т. е. один атом плутония приходится на 140 млрд. атомов урана. В урановой руде Конго (Африка) один грамм плутония приходится на 4 млн. т урана.

По своим свойствам и внешнему виду плутоний представляет блестящий металл с температурой плавления 64 °C и плотностью от 15,4 до 19,0. Эта неопределенность плотности объясняется наличием нескольких разновидностей плутония.

Одна из этих разновидностей обладает интересным свойством. При нагревании она не расширяется, как это бывает обычно у металлов, а сжимается. Элемент плутоний имеет тринадцать изотопов с массовыми числами от 232 до 244. Практическое применение находит пока плутоний-239, у которого период полураспада равен 24 000 лет.

Из всех заурановых элементов применяется только плутоний, поэтому его химические свойства изучены лучше, чем многих «старых» элементов. В технологии плутония применен удивительный масштаб перехода от лабораторных опытов к заводскому процессу — от миллионных долей грамма в лаборатории сразу к килограммам — на заводе.

Плутоний образуется в атомных реакторах при расщеплении урана. Сложнейший процесс выделения плутония из смеси был освоен в США в небывало короткий срок с единственной целью — изготовить атомную бомбу. Первая плутониевая бомба изготовлена в США. Утром 9 августа 1945 г. она была сброшена с самолета типа «Летающая крепость» на мирное население японского города Нагасаки. Ее взрыв повлек десятки тысяч смертей и сотни тысяч тяжелых увечий.

Советский народ нанес сокрушительный удар атомной дипломатии поджигателей войны, выдвинув предложение о безусловном запрещении всех видов оружия массового уничтожения. В борьбе против угрозы новой мировой войны с применением современных средств массового уничтожения важное значение имеет заключение Московского договора о запрещении ядерных испытаний в трех средах. Московский договор — большая победа всего прогрессивного человечества.

В античной мифологии Плутон играл роль бога подземного мира, владыки царства теней усопших. Современная роль плутония в капиталистических странах, где власть принадлежит поборникам политики «холодной войны», зловеще совпадает с ролью, которую древние греки поручили в своих поэтических мифах мрачному Плутону.

В атомной промышленности для мирных целей плутоний займет ведущую роль, как основное ядерное горючее. Так, например, им покрывают платиновые диски в некоторых радиометрических приборах.

В честь Америки

Элемент с порядковым номером 95 был получен из урана Г. Сиборгом в 1944 г.

Чтобы получить этот элемент, для бомбардировки ядер атомов урана понадобились более «тяжелые снаряды». Такими «снарядами» явились на сей раз не протоны, а альфа-частицы.

Вначале элемент 95 был получен в таких малых количествах, что потребовалась большая изобретательность для исследования его химических свойств.

В атомных реакторах, которые вступили в строй после 1944 г. («год рождения» элемента 95), были получены различные изотопы этого элемента. Пуск атомных реакторов открыл более широкие возможности для исследователей, облегчил их задачу, дав в руки химиков весомые количества плутония.

Элемент 95 очень схож с лантанидами. В чистом виде — это серебристо-белый, ковкий металл с плотностью 11,7. Он был назван Г. Сиборгом америцием. Такое название было дано с учетом положения элемента 95 в «ряду актинидов» периодической системы Менделеева. Элемент 95 закономерно был помещен под схожим с ним элементом 63 в «ряду лантанидов». Элемент с номером 63 — европий — получил свое название в честь Европы, по аналогии с ним элементу с номером 95 было присвоено в честь Америки название америций.

В память о подвиге супругов Кюри

При нагревании парового котла с топкой на твердом или жидком топливе в качестве отброса и даже вредного продукта образуется дым, с которым постоянно ведут борьбу.

При работе атомного «котла» одним из таких отходов является поток «нейтронного газа», представляющий большую опасность для обслуживающего персонала. Для предохранения людей от этого смертоносного потока вокруг реактора сооружают защитные бетонные стены толщиной в несколько метров. Такие стены поглощают нейтроны и другие излучения. В стенах оставляют несколько закрываемых каналов. Если в такой канал поместить какое-либо вещество, то оно подвергнется действию мощного потока нейтронов. Таким путем в 1944 г. Сиборг и получил элемент 96. Сначала получался один из изотопов америция, который в результате бета-распада превратился в новый элемент. В честь Марии и Пьера Кюри этот элемент был назван кюрием. Второй буквой в символе элемента стоит m (эм) от имени Мария — проявление глубокого уважения к женщине-ученому.

Позднее различные изотопы кюрия были получены путем «обстрела» плутония альфа-снарядами.

Исследование химических свойств кюрия весьма затрудняется сильной радиоактивностью. Свойства таких элементов приходится изучать с помощью различных сложных устройств, используя телевизионные передатчики, «механические руки» и другие «диковинки» современной атомной техники.