Валентин Рич - Виток спирали

• Название: Виток спирали
• Автор: Валентин Рич
• Издательство: Детская литература
• Жанр: Химия
• Год: 1974

Рассказы о химических элементах, об истории их открытия и свойствах, о создании периодической системы.

На страницах этой книги вы встретитесь с великими мыслителями древности, знаменитыми мудрецами средневековья, пытливыми естествоиспытателями XVII и XVIII веков, основоположниками современной науки. Демокрит и Аристотель, Роджер Бэкон и Джабир ибн-Хайян, Бойль и Ломоносов, Лавуазье и Дальтон, Менделеев и Рамзай, Мария Кюри и Резерфорду Бор и Ферми, Петржак, Флеров, Сегре и многие другие ученые на ваших глазах будут разгадывать труднейшие загадки природы. И вы сможете приобщиться к самому высокому виду приключений — к приключениям человеческой мысли, постигающей мир.

Для среднего и старшего возраста.

---

Начнем с рецепта, который в качестве исходных использует материалы, применявшиеся алхимиками.

"В менделеевской таблице ртуть идет сразу за полотом порядковый номер полота 79, а ртути 80. Массовое число единственного стабильного изотопа колота равно 107, а природная ртуть состоит из семи изотопов с массовыми числами 196, 198–202 и 204.

Допустим, "матерью" будет второй по распространенности изотоп ртути Нg-200. Нужно как-то уменьшить заряд ядра ртути на единицу, а массовое число на три, тогда и получится золото.

Обстреляем ртуть ускоренными ядрами "отца" — серы. Возможно, что какие-то из ядер серы отнимут протон и два нейтрона из ядра ртути и тем самым решат поставленную задачу. Вероятность такого взаимодействия очень мала и, кроме того, ядра серы и ртути смогут соприкоснуться только в том случае, если ядра-снаряды будут разогнаны до 30 000 км/сек. Если скорость их будет меньше, то электростатические силы отталкивания не позволят одноименно заряженным ядрам сблизиться настолько, чтобы мог произойти подхват нуклонов из ядра ртути.

Такие быстрые ядра можно получать на современных ускорителях тяжелых ионов, но, конечно, в ограниченных масштабах: тысячетонный циклотрон, построенный по последнему слову техники, за год работы ускорил бы всего около 10 миллиграммов попов серы…

В ядерных реакциях ртуть + сора только один ион-снаряд из миллиардов превращает ядро ртути в ядро атома золота. Все остальные ядра серы будут потрачены на побочные реакции. В итоге, для того чтобы получить этим способом один грамм золота, нужно ускорить тысячу тони серы… Энергия тысячи тонн вещества, ускоренного до 30 000 км/сек, составит примерно 1014 квт. ч. Эта величина — одного порядка с энергией, необходимой человечеству на ближайшие десять лет, и, чтобы расплатиться за нее, не хватит всего золота мира!

Золотой запас всего мира — 50 000 тонн. Если брать за киловатт-час по копейке (по расценкам Мосэнерго 1 квт. ч стоит 4 копейки), то 1014 квт. ч будут стоить 1012 рублей, то есть примерно миллион тонн золота".

Этот и следующие рецепты взяты у Владислава Ивановича Кузнецова, участника работ по синтезу элемента № 104 — курчатовия.

Из ртути и водорода

Здесь уже явное отклонение от классических теорий алхимиков — нет сульфура. Впрочем, и "Се рецепт" Голланда грешил тем же недостатком. Итак…

"Обстреляем ртуть ядрами водорода — протонами. Протон, если его энергия достаточно высока, может выбить несколько протонов и нейтронов из ядра ртути. Существует такое значение энергии протона, когда преимущественно идет реакция с вылетом двух нейтронов и двух протонов и ртуть-200 превращается в золото. Однако и в этом случае затраты энергии будут немногим меньше, чем в реакции сера + ртуть".

Опять плохо…

Из ртутя и нейтронов

О такой возможности алхимики, естественно, подозревать не могли.

"…Поместим в активную зону реактора специальный контейнер со смесью природных изотопов ртути… Начинаем облучать ртуть нейтронами. Примерно через месяц все ядра изотопа Нg-196 захватят по одному нейтрону и превратятся в ядра золота. Конечно, захваченный ртутью-196 нейтрон не меняет заряда ядра, вначале получается лишь новый изотоп ртути Нg-197. Но этот изотоп неустойчив; ядро захватывает орбитальный электрон, один из протонов при этом превращается в нейтрон, и таким образом ртуть, атом за атомом, превращается в золото. Этим способом в 77 литрах природной ртути за месяц можно накопить около полутора килограммов золота.

Почему так мало? Потому что в естественной смеси ртути на долю изотопа ртути-196 приходится всего 0.14 %. (А из остальных ее изотопов получить золото в нейтронных потоках нельзя: массовые числа этих изотопов больше, чем у стабильного изотопа золота.)

Может быть, выгоднее разделять изотопы ртути и облучать только ртуть-196? Примем условно, что стоимость ядра ртути и ядра урана одинаковы (на самом деле чистая ртуть-196 значительно дороже урана-238). В этом случае затраты на синтез одного ядра золота будут такими же, как и на синтез ядра плутония, получающегося при захвате ураном-238 нейтрона. Но ведь плутоний в десятки раз дороже золота, добытого обычными методами. Значит, искусственное золото, полученное самым дешевым способом, окажется во много раз дороже добытого из россыпей…

Такое положение в недалеком будущем вряд ли изменится. Если же "стоимость нейтрона" со временем упадет, то и тогда будет целесообразнее расходовать нейтроны на синтез расщепляющихся материалов, а не золота. Они — нужнее".

Но что нужнее — это, правда, уже другой вопрос. И каким будет ответ на него, когда спираль сделает новый виток, сегодня сказать нельзя.

Еще не создано периодической таблицы для электрона, протона, нейтрона и других элементарных частиц. И сколько их еще предстоит открыть, никому не известно.

Еще не создано периодической таблицы для гравитационного, электромагнитного, ядерного и других полей. И сколько их еще предстоит открыть, не известно тоже.

Скорее всего, в распоряжении наших потомков окажутся такие могущественные силы природы, что сам этот вопрос — на что целесообразней расходовать нейтроны — потеряет для них всякий смысл. И плутонию — как, впрочем, и золоту — они предпочтут нечто такое, о чем мы сегодня можем судить не больше, чем средневековый алхимик — об атомном ядре.