Рождение Прометия
Статья написана Павлом Чайкой, главным редактором журнала «Познавайка». С 2013 года, с момента основания журнала Павел Чайка посвятил себя популяризации науки в Украине и мире. Основная цель, как журнала, так и этой статьи – объяснить сложные научные темы простым и доступным языком
Ученые «обстреляли» быстрыми частицами – нейтронами и дейтронами — мишени из неодима; среди продуктов ядерных реакций они обнаружили изотопы бывшего иллиния. Ученые подвергли уран-235 действию медленных нейтронов и в осколках деления тоже нашли изотопы нового элемента. В 1947 году американские ученые Маринский, Глендснин и Кориэлл получили первые весомые количества прометия. Такое имя они дали шестьдесят первому элементу. Оно заимствовано из древней легенды о титане Прометее, который похитил огонь у богов и передал его людям. Ученые вырвали у природы тайну атомной энергии, научились создавать новые элементы. Но все еще висит над миром призрак ядерной войны. Название искусственно полученного элемента глубоко символично.
Четырнадцать изотопов прометия получили физики, но даже самый «долговечный» из них распадается наполовину всего за 30 лет.
Так завершился долгий и тернистый путь истории элемента 61. Ученые доказывали неизбежность существования его; порой им казалось, что «неуловимый» пойман, но «ловили» они пустоту. Выходит, можно ставить точку. Нет прометия на земном шаре. Лишь ядерные реакции в лабораториях создают его вновь. Подождите! Еще минуту внимания…
«И ВСЕ-ТАКИ ОНА ВЕРТИТСЯ!»
Ведь ядерные реакции происходят и в природе. Распад радиоактивных элементов — это тоже ядерные реакции. Из одних элементов образуются другие. Как доказали физики Флеров и Петржак, уран-238 подвержен своеобразному радиоактивному распаду — так называемому спонтанному, или самопроизвольному, делению.
Его ядро как бы разваливается на два осколка, каждый из них — радиоактивный изотоп элемента середины периодической системы. Они возглавляют цепочки превращений, которые оканчиваются стабильными изотопами. И одно из звеньев этих цепочек — прометий-147. На его долю приходится около трех процентов от общего числа осколков. Физики проделали интересный расчет. Они нашли, что из каждых 100 граммов урана-238 за время существования Земли образовалось 6 в -10 степени граммов прометия-147. В земной коре толщиной в двадцать километров содержится примерно десять тысяч миллиардов (1013) тонн урана. Такому количеству соответствует 780 граммов изотопа прометия.
Но есть и другой источник прометия в природе. Изотоп его левого соседа по таблице неодим-150 радиоактивен. Испуская электроны, неодим-150 превращается в прометий-150. Расчет показывает, что на 100 граммов неодима приходится всего лишь 10 в – 19 степени граммов прометия.
Цифры, конечно, феноменально малые. Но факт остается фактом: прометий, хотя и в ничтожнейших количествах, содержится в земных минералах. Удастся ли его обнаружить, покажет будущее. Во всяком случае, дело теперь за более совершенными радиометрическими приборами.
ДУХ ИЗ БУТЫЛКИ
В восточных сказках человек мог по желанию вызвать всемогущего духа. Ученые искусственным путем получили более 800 радиоактивных изотопов. Многие из них уже нашли применение в различных областях человеческой деятельности.
Одним из самых перспективных считается радиоактивный изотоп прометий-147. Его излучение не представляет такой опасности, как у многих других его собратьев. Дело в том, что у прометия-147, как говорят физики, очень мягкое излучение, которое поглощается в сравнительно небольших слоях вещества. Нужда в специальных защитных приспособлениях поэтому отпадает.
Прометий-147 используется в крошечных атомных батарейках, где энергия его радиоактивного излучения непосредственно превращается в электрическую. Вот как это происходит. Энергия излучения радиоактивного прометия поглощается специальным люминофором. Им может быть хотя бы обыкновенный фосфор. Под влиянием излучения люминофор начинает светиться, свет воздействует на кремниевый фотоэлемент и преобразуется в электричество. Весит такая батарейка немногим больше обыкновенной канцелярской кнопки, безотказно работает в течение пяти лет, не боится ни палящей жары, ни жестоких морозов. Диапазон ее применений почти безграничен — от слуховых аппаратов до искусственных спутников Земли и космических ракет.
Не так давно в США был испытан своеобразный «атомный генератор». Он состоял из нескольких десятков батарей, где источником излучения является изотоп полоний-210. Весил он примерно полтора килограмма, его можно было свободно накрыть обыкновенной шляпой, а энергии он давал столько, сколько дают несколько обычных химических аккумуляторов. Не правда ли, любопытно? Однако стоимость его оказалась огромной — десятки тысяч долларов. Все потому, что полоний-210, хотя и встречается в природе, но очень дорог. Прометий же гораздо дешевле. И чем дальше, тем больше будет снижаться его стоимость.
Мы уже говорили, что прометий-147 образуется при делении урана-235 медленными нейтронами. Это происходит в ядерных реакторах. Чем экономичней и мощней будут реакторы, тем больше радиоактивных изотопов, в том числе и прометия, человек сможет производить на этой своеобразной «фабрике изотопов».
Прометий-147 позволяет с большой точностью измерять толщину различных изделий, особенно если эта толщина весьма невелика. Раньше для этих целей употребляли изотоп таллий-204. Применение прометия позволило повысить точность измерений в четыре раза. Он служит «контролером» в некоторых важных технологических процессах. Он применяется в самосветящихся составах, значительно удлиняя срок их службы. Словом, сейчас существует немало областей, где прометий-147 сумел «приложить руку».
Нет, не зря считают прометий-147 одним из самых перспективных радиоизотопов в будущем. Сравнительно безопасный в обращении, он может найти применение и в электротехнике, и в радиотехнике, в изучении важных химических процессов и медицине. Ведь еще не так давно искусственные радиоизотопы считались «забавной игрушкой ученых», а теперь использование их на благо человека приносит миллиарды долларов экономии. Напрасно справочник «Превосходная степень» обошел своим вниманием элемент периодической системы с порядковым номером 61!
Автор: Д. Трифонов.