ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Источники актинидов из "Искусственные трансурановые элементы" Только первые шесть членов группы актинидов (т. е. актиний, торий, протактиний, уран, нептуний и плутоний) встречаются в природе. Актиний и протактиний являются продуктами распада мало распространенного в природе изотопа — уран-235, поэтому их содержание в минералах урана невелико. Методы их получения из природных источников очень трудоемки и продолжительны по сравнению с относительно легким синтетическим методом, с помощью которого, однако, можно получить лишь небольшие количества этих элементов. Торий и уран широко распространены в земной коре и находятся в сочетании с другими элементами. Значительные количества урана содержатся также в океанах и морях. Извлечение указанных двух элементов из их руд было подробно изучено и разработано благодаря их важному значению при использовании ядерной энергии. Нептуний и плутоний, встречающиеся в природе в небольших количествах, образовались в урановых рудах путем захвата нейтронов. Получение нептуния и плутония из этих источников не осуществимо вследствие чрезвычайно малого их содержания в рудах. [c.101] О распространенности плутония в природных рудах можно судить по данным табл. 3. [c.101] Теперь мы начинаем понимать, каким образом водород, сгорая в звездных системах, образует гелий и как затем образуются все более тяжелые и тяжелые элементы. Известно, что выделение энергии при синтезе тяжелых элементов из более легких прекращается в области железа, где для синтеза требуется больше энергии, чем ее выделяется. Из теории известно, что как только большая звезда начинает охлаждаться (что происходит после выгорания значительной части наиболее легких элементов), то она подвергается гравитационному сжатию. Это сжатие приводит к разогреванию ядра космического тела до высоких температур. Потенциальная энергия гравитационного сжатия превращается в тепловую энергию, вполне достаточную для осуществления синтеза элементов, расположенных за железом вплоть до трансурановых элементов, многократным захватом быстрых нейтронов и т, д. [c.102] Первой яркой вспышки быстро затухает с периодом полураспада около 55 дней. Предполагают, что такая звезда до перехода ее в стадию Сверхновой звезды сжималась и ее гравитационная энергия превращалась в тепловую. В свою очередь, это приводило к интенсивному синтезу тяжелых элементов из более легких при захвате нейтронов, в результате чего образуется значительная доля вещества в форме калифорния-254. Калифорний-254 — очень мощный источник энергии, так как он подвергается спонтанному делению с периодом полураспада в 61 день или почти равным с наблюдаемым для Сверхновой звезды. Первая такая Сверхновая звезда наблюдалась в Китае в 1054 г. Следовательно, калифорний-254 впервые наблюдался на небе задолго до того, как он был синтезирован на Земле. [c.103] Часто необходимо знать атомные веса актинидных элементов. Во многих случаях каждый нз элементов имеет большое число изотопов некоторые из них могут быть получены в виде чистого изотопа. При проведении любой точной экспериментальной работы исследователя интересует атомный вес изотопа или используемой смеси изотопов. Однако в тех случаях, когда требуются формальные величины атомных весов, то обычно в качестве таковых используются массовые числа наиболее долгож1шущих или наиболее распространенных изотопов. [c.103] Такие массовые числа приведены в табл. 4. [c.103] Чтобы изучить свойства этих актинидных элементов, необходимо иметь их в весовых количествах. Как уже упоминалось в гл. 4, эти количества для новых искусственных элементов могут быть чрезвычайно малыми (например, несколько сотен микрограммов). [c.104] В табл. 5 приведены изотопы трансурановых элементов, которые получены в весовых количествах. [c.104] Синтез элементов группы актинидов рассматривается в следующих разделах в порядке возрастания атомных номеров. [c.104] Актиний выделяется с помощью экстракционного или ионообменного методов. Кроме того, актиний-227 образуется при распаде протактиния-231 и может быть выделен из остатков после переработки урановых руд. [c.105] Реакция получения протактиния рассмотрена ниже. [c.105] Первоначально источником нептуния являлись сбросные растворы после выделения урана и плутония из реакторного топлива. На ряде химических заводов применяются методы выделения нептуния в процессе отделения плутония от облученного урана. Методы осаждения, экстракции, ионного обмена и методы, основанные па летучести, могут использоваться для выделения и очистки нептуния. [c.106] По крайней мере в настоящее время нет какого-ни-будь практически пригодного метода получения весовых количеств нептуния-236 (период полураспада более 5000 лет), так как он не образуется при облучении нейтронами, а получается только лишь при бомбардировке заряженными частицами. [c.106] В получаемом такнм образом плутонии содержатся такие изотопы, как плутоний-240, 241 и 242, образую-пшеся при последовательном захвате нейтронов в пропорциях, определяемых потоком нейтронов и продолжительностью облучения урана и плутония нейтронами в реакторе. Был разработан целый ряд промышленных методов выделения и очистки плутония. В общем, эти методы могут быть разбиты на такие категории осаждение, экстракция и ионный обмен. [c.107] Получение плутония, содержащего преимущественно изотоп плутоний-242, более пригодный для исследования химических свойств элемента по сравнению с более легкими изотопами, описано в следующем разделе, посвященном кюрию и другим тяжелым элементам. [c.107] Как уже упоминалось в гл. 6, плутоний-238 имеет важное применение в качестве топлива для источников энергии, используемых как в наземных, так и космических устройствах. Плутоний-237 можно получить при облучении нептуния-237 нейтронами в ядерных реакторах. [c.107] При облучении плутония тиедленными нейтронами с помощью ряда реакций захвата нейтронов с последующим р-распадом можно получить элементы с атомными номерами от 94 до 100. [c.108] Подобные реакции изображены на рис. 32. Исходный материал помещают в центр нейтронного потока реактора, где его интенсивность порядка Ю —10 нейтрон/ см -сек). [c.108] Вернуться к основной статье