Что такое плутоний. плутоний - применение. А нужен ли людям

Город Новосибирск, столица Новосибирской области, вызвал много вопросов у членов нашего сообщества. Люди до стертых в мозоли пальцев спорили, насчет материалов, представленных в статьях: бред, автор никогда не был в городе, заказная статья. Заранее хочется заверить Вас, что никто статьи у нас не заказывает. Все пишется по инициативе авторской группы проекта, и согласно вектору развития сообщества. А то, что мнения редакции иногда не совпадает с мнением читателей - ничего удивительного, ведь мы все разные люди, а истины в последней инстанции, как известно, не бывает.

Общие сведения и история Новосибирской области

А мы пойдём с тобою погуляем по трамвайным рельсам
Посидим на трубах у начала кольцевой дороги
Нашим тёплым ветром будет чёрный дым с трубы завода
Путеводною звездою будет жёлтая тарелка светофора
Широко-известная в узких кругах поэт,
певица и музыкант Янка Дягилева про Новосибирск

Новосибирская область во главе со славным городом Новосибирском представляют собой один из ведущих регионов Российской Федерации по многим показателям. Чуть больше века назад на месте сибирского мегаполиса была деревня Новониколаевка, а теперь есть метро, километры каменных джунглей и многочасовые пробки. Пожалуй, Новосибирск - один из самых стремительно развивающихся городов России, который уверенно пережил распад Советского Союза и всеми силами стремится угнать за Москвой, Питером и Краснодаром.

Панорама Новосибирска. Фото Владимира (http://fotki.yandex.ru/users/vladimirjdanov)

Вообще, русские стали заселять территорию современной Новосибирской области достаточно поздно. Коренным населением этих мест являются сибирские татары, которых сейчас осталось достаточно мало. Первые русские деревни стали появляться только в начале 18 века, и были они очень маленькими. Тогда же в этих местах промышленник Демидов начал строить свои медеплавильные заводы, но для полноценного развития региона этого не хватало.

Толчок к развитию деревни Новониколаевки дала железная дорога. Транссибирская магистраль должна была в каком-то месте пересекать Обь и выбрали именно этот поселок. Так Новониколаевка с десятью тысячами жителей стала крупным транспортным узлом. Впоследствии отсюда построили дополнительные железнодорожные ветки, на юг - в Алтайский край, и на север - в Томск.

Уже Новосибирску, как бы кощунственно это не звучало, огромную услугу оказала Великая Отечественная Война. Во время боевых действий сюда эвакуировали заводы, НИИ, образовательные учреждения. За 4 года население Новосибирска выросло вдвое за счет приезжих. Причем эти приезжие были не чета сегодняшним переселенцам из Средней Азии - люди науки, культуры, интеллигенция, инженеры. Таким образом, можно прийти к выводу, что настоящих сибиряков в Новосибирске почти нет, одни только переселенцы из центральной России во времена коллективизации и Великой Отечественной Войны.

Все эти люди сделали Новосибирск таким, каким мы привыкли его видеть. В 2007 году город занял второе место в рейтинге самых благоприятных для работы городов. С тех пор Новосибирск периодически что-нибудь выигрывает, то звание «Самого благоустроенного города России», то какой-нибудь другой титул.

Умные новосибирские люди построили метрополитен, самый длинный в мире метромост через самую длинную реку в мире, Академгородок.

Академгородок - главная и, может быть, единственная настоящая достопримечательность Новосибирска. Город в городе. Количество умников и умниц на квадратный километр тут просто зашкаливает, а по улицам бегают привыкшие к людям белочки. Академгородок однозначно стоит того, чтобы его увидеть. Здесь хочется гулять, размышлять, беседовать и спорить. В наш век социальных сетей, джаберов и прочих бесполезных изобретений, кажется, что будто бы Академгородок сошел со страниц романов братьев Стругацких (наверняка, молодые читатели сейчас полезли в Яндекс, а зрелые - довольно ухмыльнулись). Еще бы, посреди Сибири вдруг находится город ученых. Есть даже такая шутка: «Новосибирский Академгородок – это передний край советской науки!… Дальше просто некуда…».

Здание Технопарка в Академгородке. Фото by dveros (http://fotki.yandex.ru/users/dveros/)

Поскольку физики люди креативные, Академгородок за время своего существования оброс тысячами легенд. Решайте сами, правда это или нет. Например, бытует мнение, что возле торгового центра Верхней Зоны, под фонтаном, находится баллистическая ракета. Или, главная улица Верхней зоны Академгородка, Морской проспект, выстроена таким образом, чтобы при ядерном ударе погасить его силу и спустить радиацию в Обское море.

Есть еще много всяких фантастических небылиц, но их лучше услышать в самом городке от его жителей. Будете в Новосибирске, обязательно приезжайте в Академ.

Заканчивая рассказ об отличительных особенностях Новосибирской области нельзя не упомянуть об Обском море. По правде, морем его может назвать только тот, кто настоящего моря не видел. Обское водохранилище стало побочным эффектом деятельности Новосибирской ГЭС и, по совместительству, главным рассадником описторхоза на территории региона.

Берег Обского водохранилища. Фото W-Elenga (http://fotki.yandex.ru/users/w-elenga)

Географическое положение

Новосибирская область протянулась с запада на восток на 642 км, а с севера на юг - на 444 км. Регион располагается на юго-востоке Западно-Сибирской равнины. На юго-западе Новосибирская область граничит с Казахстаном, на севере - с Томской областью, на востоке - с Кемеровской, на юге - с Алтайским краем, на западе - с Омской областью.

Главной водной артерией региона является река Обь. Кроме того, в области есть более 3 тысяч озер. На севере области начинаются крупнейшие в мире Васюганские болота.

Население

К сожалению, в Новосибирске живут не только академики, есть и откровенное быдло. Процентное соотношение одних к другим никто не измерял. Всего в регионе проживают 2731176 человек. Из них 77,26% - горожане. 93% новосибирцев являются русскими. Остальные нации представлены слабо, не более 2% от общего числа жителей.

Криминал

Не стоит забывать, что Новосибирск является третьим по численности населения городом страны, а там, где есть люди, есть и мошенники. В целом, криминогенная обстановка в Новосибирске нормальная. ОПГ, конечно, есть, но они занимаются серьезными делами, и неопытный взгляд не отличит их от серьезных бизнесменов. А так, в городе можно нарваться на гоп-стоп, колеса ночью могут открутить, ничего выдающегося.

Уровень безработицы

Работа в Новосибирске есть, и платят за нее неплохо. Недаром в столицу Сибири съезжается молодежь из Кемерово, Ленинска-Кузнецкого, Барнаула. Здесь есть чем заняться, и за это еще заплатят. Причем работу смогут найти и гуманитарии, и технари, и люди без образования. Средняя заработная плата в Новосибирской области - 25000 рублей (в комментариях, просьба, не возмущаться, эту цифру придумали не мы).

Стоимость недвижимости

Беда всех мегаполисов, дорогое жилье, не обошла стороной Новосибирск. Цена за квадратный метр приближается здесь к 60000 рублей. Разумеется, в однокомнатных квартирах квадратные метры дороже, а в трех- четырехкомнатных чуть-чуть подешевле. За однокомнатную квартиру в неплохом районе придется отдать примерно полмиллиона рублей.

Климат

Климат в Новосибирской области континентальный. Зима здесь холодная, а лето жаркой. Средняя температура января равна −20 °C, а июля - +20 °C. Климат Новосибирска мягче, чем большинства сибирских регионов. Если бы не загазованность городской атмосферы, можно было бы жить и радоваться.

Города Новосибирской области

Столица Сибири, и самый эпатажный (после Екатеринбурга, наверное) город за Уралом. Настоящий мегаполис, уступающий по численности населения только Санкт-Петербургу и Первопрестольной. Здесь можно стоять по три часа в пробках, читинится в бесчисленных кафешках и ездить на метро. Прямо Москва в миниатюре, мавзолея только не хватает. Отличный вариант для переезда из отсталых сибирских сел и маленьких, дышащих на ладан, городков.

Бердск в три раза старше Новосибирска. Когда столица Сибири была еще Новониколаевкой, по нему уже ездили экипажи купцов. В какой-то степени Бердск является курортным городом. Он находится на берегу Обского моря в зеленой зоне. Многие новосибирцы любят здесь отдыхать, и в пятницу вечером на трассе Новосибирск-Бердск выстраиваются немаленькие пробки. Всего в мире насчитывается чуть больше ста тысяч бердчан. Не исключено, что со временем, когда Новосибирск поглотит Бердск, бердчане останутся лишь в анналах истории.

Субъект Российской Федерации. Входит в состав .

Административный центр - город Новосибирск.

Фото: http://54reg.roszdravnadzor.ru/i/Data/Sites/54/GalleryImages/Upload/

Новосибирская область образована 28 сентября 1937 года путем разделения Западно-Сибирского края на Новосибирскую область и Алтайский край. Впоследствии, в 1943 году, из состава области была выделена Кемеровская, а в 1944 году - Томская области.

География Новосибирской области

Новосибирская область расположена на юго-востоке Западно-Сибирской равнины. Площадь территории области 178,2 тыс. км². Протяжённость области с запада на восток - 642 км, с севера на юг - 444 км.

На севере граничит с Томской областью, на юго-западе - с Казахстаном, на западе - с Омской областью, на юге - с Алтайским краем, на востоке - с Кемеровской областью.

История Новосибирской области

Несмотря на относительно благоприятные, по сибирским меркам, климатические условия, территория Новосибирской области стала заселяться русскими колонистами достаточно поздно. Коренными жителями Новосибирской области являются чатские и барабинские татары, часть сибирских татар - коренного тюркоязычного населения (сейчас их около 10 тыс. человек).

В начале XVIII века был построен Бердский острог, обеспечивавший безопасность в окружающей местности. В конце XVII века на территории области появляются первые остроги - Уртамский и Умревинский, вблизи которых начинают оседать переселенцы из европейской части России. Первые русские деревни возникли на берегах рек Ояш, Чаус и Иня. Около 1710 года была основана деревня Кривощёковская.

В начале XVIII века известный уральский промышленник Акинфий Демидов построил два медеплавильных завода - Колыванский и Барнаульский.

В 1893 году в связи со строительством Транссибирской магистрали и железнодорожного моста через Обь появился Александровский поселок (с 1895 года - Новониколаевский). Благодаря удобному географическому расположению, обусловленному пересечением Транссиба, судоходной реки Оби и транспортных путей, связывающих Сибирь с европейской частью Российской империи, быстро возрастало его торгово-экономическое значение. В 1909 году Новониколаевск получил статус города, а в 1925 был переименован в Новосибирск.

До 1921 года территория Новосибирской области входила в состав Томской губернии, с 1921 по 1925 - Новониколаевской губернии, с 1925 по 1930 - Сибирского края и с 1930 по 1937 - Западно-Сибирского края. 28 сентября 1937 года Постановлением ЦИК СССР Западно-Сибирский край был разделен на Новосибирскую область и Алтайский край. Эта дата считается официальным днем образования области. На 1937 год в состав области входило 36 районов, в том числе территории нынешней Томской и Кемеровской областей. В 1943 году из состава Новосибирской области была выделена Кемеровская, в 1944 - Томская область.

Население Новосибирской области

Численность населения области по данным Госкомстата России составляет 2 731 176 чел. (2014). Плотность населения - 15.36 чел./км² (2014). Городское население - 77.26 % (2013).

Этнический состав населения

По данным Всероссийской переписи населения 2010 года (человек):

Данные о национальности были получены от 2 541 052 человек. У 124 859 чел. либо сведения отсутствуют, или не указаны.

Социально-экономические показатели Новосибирской области

В 2012 году показатель среднемесячной номинальной начисленной заработной платы за январь-сентябрь составил 22 540 руб. с темпом прироста почти 16 % в сравнении с аналогичным периодом прошлого года.

Индекс промышленного производства в области за 9 месяцев составил 108,5 %, тогда как по РФ аналогичный показатель оказался на уровне около 103 %.

По итогам 2012 года в Новосибирской области введено 1,57 млн м² жилья. По сравнению с 2011 годом показатель увеличился на 4,3 %.

Основные экономические и социальные показатели Новосибирской области

· Оборот розничной торговли в Новосибирской области за 2012 год составил 393,4 миллиарда рублей. Это на 1,9 % больше, чем в 2011 году

· Оборот общественного питания в Новосибирской области по итогам 2012 года составил 11,7 млрд руб

· Объем платных услуг населению - 68,1 млрд руб. (рост 16 %)

Органы государственной власти Новосибирской области

Законодательная власть

Административно-территориальное деление Новосибирской области

В Новосибирскую область входят 15 городов (в том числе 8 городов областного подчинения), 30 административных районов, 17 поселков городского типа, 428 сельских администраций.

Районы Новосибирской области

1. Кыштовский

2. Северный

3. Усть-Таркский

4. Венгеровский

5. Куйбышевский

6. Татарский

7. Чановский

8. Барабинский

9. Чистоозёрный

10. Купинский

11. Здвинский

12. Баганский

13. Карасукский

14. Убинский

15. Каргатский

16. Доволенский

17. Краснозёрский

18. Кочковский

19. Чулымский

20. Колыванский

21. Коченёвский

22. Ордынский

23. Сузунский

24. Искитимский

25. Черепановский

26. Маслянинский

27. Тогучинский

28. Болотнинский

29. Мошковский

30. Новосибирский

Городские округа

• Новосибирск (31)
• Бердск (32)
• Искитим (33)
• Кольцово (34)
• Обь (35)

Новосибирская область - популярное направление отдыха среди туристов. Здесь представлена вся информация о Новосибирской области: фотографии, погода, интересные места и факты.

Новосибирская область - это центральная часть России, является частью Сибирского федерального округа и крупнейшим регионом РФ, образована в 1937 году. Новосибирская область есть полотно, сотканное далями и просторами, поселками, деревнями и городами.
Численность населения НСО составляет 2662,3 тысяч человек.
Площадь: 177 756 квадратных километров.

Новосибирская область обладает всем, что необходимо для комфортного разнопланового отдыха: величественная Обь и Обское море (Новосибирское водохранилище, протяженность которого свыше 230 км), загадочные сопки и горы, которые являются отрогами Салаирского кряжа. Отдых в Новосибирской области в 2014 году станет настоящим открытием для всех отдыхающих! Открытие это будет ошеломляющим: Новосибирская область намного лучше приспособлена для комфортного круглогодичного отдыха, чем многие европейские курорты.

Новосибирская область, ее заповедные зоны, горнолыжные курорты (Ключи , Новососедово , Иня , Пихтовый Гребень), исторические и культурные достопримечательностей знаком не только жителям региона, но и далеко за пределами РФ. Салаирский кряж и пещера Новососедовская, Бердские скалы и Буготакские сопки, Чичабург и Улантова гора, природные озера и целебные ключи – Новосибирская область способна приоткрыть свою сокровищницу с достопримечательностями своим гостям.

Новосибирская область в сфере отдыха и туризма весьма уникальна. Здесь можно подобрать туры на любой вкус: горнолыжные курорты и здравницы с термальными водами, хорошо развитый эко-туризм и отличные места для семейного и детского отдыха (санатории и профилактории Новосибирска). Если рассматривать отдых в финансовом аспекте, то цены в Новосибирской области, как на проживание, так и на развлечения весьма доступные. Это позволит в полной мере насладиться красотой края и полноценно отдохнуть с семьей или друзьями.

Паломники к святым местам и ценители красоты души и тела, любители клубного отдыха и почитатели единения с природой смогут по достоинству оценить отдых и развлечения по душе. Новосибирская область со своими курортами, спа-центрами, историческими и религиозными достопримечательностями способна удовлетворить запросы и пожелания всех категорий отдыхающих.

Летом прекрасен отдых на берегах многочисленных рек и озер, сопряженный с наслаждением солнечными и кислородными ванными. Осенью стоит совершить поход по бескрайним лесам НСО. Листва деревьев приобретает затейливую золотую окраску, а погода благоволит неспешным прогулкам.

История НСО таит в себе нечто загадочное и таинственное. При Иване Грозном Западная Сибирь являлась местом ссылки. Сейчас это экономически развитая область с обширными возможностями и мощным промышленным потенциалом.

На шопинг стоит отправиться в административный центр области – Новосибирск. Тут же можно посетить достопримечательности большого города, сходить в зоопарк и прогуляться по красивейшим улицам и живописным паркам.

Имеются в НСО и оборудованные городские, а также дикие пляжи Обского моря, волны которого бьются о песчаные берега, соседствующими с хвойным лесом.

Интересные факты о Новосибирской области

НСО расположена на Западно-Сибирской равнине, граничит с Казахстаном с юго-западной стороны, на юге - с Алтайским краем. Область простирается с запада на восток на протяжении 642 километров, с севера на юг - на 444. Богатством НСО являются прекрасные озера, коих здесь порядка трех тысяч. Основной рекой принято считать Обь, на ней и образована ГЭС. Обь разделяет область на лево- и правобережье.

Флора и фауна Новосибирской области весьма разнообразны. Несколько тысяч видов насекомых, с десяток тысяч разновидностей беспозвоночных, около пятисот - позвоночных животных, и полсотни видов птиц.

Климатические особенности

Центральная часть Евразии вкупе удаленностью относительно океанов и морей обусловили континентальный климат. Зима в области продолжительная и суровая, снежный покров устойчив, сохраняется приблизительно 5 месяцев. Средняя температура января колеблется от - 15°С до -20°С, в теплое время года показатели варьируются от +18°С до +21°С. Лето в Новосибирской области короткое и жаркое, длится 3-4 месяца. Осадков выпадает более 400 мм за год.

Плутоний
Атомный номер	94
Внешний вид простого вещества
Свойства атома
Атомная масса (молярная масса)	244,0642 а. е. м. ( /моль)
Радиус атома	151 пм
Энергия ионизации (первый электрон)	491,9(5,10) кДж /моль (эВ)
Электронная конфигурация	5f 6 7s 2
Химические свойства
Ковалентный радиус	n/a пм
Радиус иона	(+4e) 93 (+3e) 108 пм
Электроотрицательность (по Полингу)	1,28
Электродный потенциал	Pu←Pu 4+ -1,25В Pu←Pu 3+ -2,0В Pu←Pu 2+ -1,2В
Степени окисления	6, 5, 4, 3
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность	19,84 /см ³
Молярная теплоёмкость	32,77 Дж /( ·моль)
Теплопроводность	(6,7) Вт /( ·)
Температура плавления	914
Теплота плавления	2,8 кДж /моль
Температура кипения	3505
Теплота испарения	343,5 кДж /моль
Молярный объём	12,12 см ³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки	моноклинная
Параметры решётки	a=6,183 b=4,822 c=10,963 β=101,8
Отношение c/a	—
Температура Дебая	162

Плутоний — радиоактивный химический элемент группы актиноидов, широко использовавшийся в производстве ядерного оружия (т. н. «оружейный плутоний»), а также (экспериментально) в качестве ядерного топлива для атомных реакторов гражданского и исследовательского назначения. Первый искусственный элемент, полученный в доступных для взвешивания количествах (1942 г.).

В таблице справа приведены основные свойства α-Pu — основной аллотропной модификации плутония при комнатной температуре и нормальном давлении.

История плутония

Изотоп плутония 238 Pu был впервые искусственно получен 23 февраля 1941 года группой американских ученых во главе с Гленном Сиборгом путем облучения ядер урана дейтронами. Примечательно, что только после искусственного получения плутоний был обнаружен в природе: в ничтожно малых количествах 239 Pu обычно содержится в урановых рудах как продукт радиоактивного превращения урана.

Нахождение плутония в природе

В урановых рудах в результате захвата нейтронов (например, нейтронов из космического излучения) ядрами урана образуется нептуний (239 Np), продуктом β-распада которого и является природный плутоний-239. Однако плутоний образуется в таких микроскопических количествах (0,4—15 частей Pu на 10 12 частей U), что о его добыче из урановых руд не может быть и речи.

Происхождение названия плутоний

В 1930 году астрономический мир был взбудоражен замечательной новостью: открыта новая планета, о существовании которой давно говорил Персиваль Ловелл, астроном, математик и автор фантастических очерков о жизни на Марсе. На основе многолетних наблюдений за движениями Урана и Нептуна 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, элементы орбиты которой Ловелл рассчитал еще в 1915 году, и была обнаружена на фотографических снимках, полученных 21, 23 и 29 января 1930 г. астрономом К. Томбо в обсерватории Флагстафф (США ) . Планету назвали Плутоном . По имени этой планеты, расположенной в солнечной системе за Нептуном, был назван плутонием 94-й элемент, искусственно полученный в конце 1940 г. из ядер атомов урана группой американских ученых во главе с Г. Сиборгом.

Физические свойства плутония

Существует 15 изотопов плутония — В наибольших количествах получаются изотопы с массовыми числами от 238 до 242:

238 Pu -> (период полураспада 86 лет, альфа-распад) -> 234 U,

Этот изотоп используется почти исключительно в РИТЭГ космического назначения, например, на всех аппаратах, улетавших дальше орбиты Марса.

239 Pu -> (период полураспада 24 360 лет, альфа-распад) -> 235 U,

Этот изотоп наиболее подходит для конструирования ядерного оружия и ядерных реакторов на быстрых нейтронах.

240 Pu -> (период полураспада 6580 лет, альфа-распад) -> 236 U, 241 Pu -> (период полураспада 14.0 лет, бета-распад) -> 241 Am, 242 Pu -> (период полураспада 370 000 лет, альфа-распад) -> 238 U

Эти три изотопа серьёзного промышленного значения не имеют, но получаются, как побочные продукты, при получении энергии в ядерных реакторах на уране, путём последовательного захвата нескольких нейтронов ядрами урана-238. Изотоп 242 по ядерным свойствам наиболее похож на уран-238. Америций-241, получавшийся при распаде изотопа 241, использовался в детекторах дыма.

Плутоний интересен тем, что от температуры затвердевания до комнатной претерпевает шесть фазовых переходов, больше, чем любой другой химический элемент. При последнем плотность увеличивается скачком на 11%, в результате, отливки из плутония растрескиваются. Стабильной при комнатной температуре является альфа-фаза, характеристики которой и приведены в таблице. Для применения более удобной является дельта-фаза, имеющая меньшую плотность, и кубическую объёмно-центрированную решётку. Плутоний в дельта-фазе весьма пластичен, в то время, как альфа-фаза хрупкая. Для стабилизации плутония в дельта-фазе применяется легирование трёхвалентными металлами (в первых ядерных зарядах использовался галлий).

Применение плутония

Первый ядерный заряд на основе плутония был взорван 16 июля 1945 года на полигоне Аламогордо (испытание под кодовым названием «Тринити»).

Биологическая роль плутония

Плутоний высокотоксичен; ПДК для 239 Pu в открытых водоемах и воздухе рабочих помещений составляет соответственно 81,4 и 3,3*10 −5 Бк/л. Большинство изотопов плутония обладают высокой величиной плотности ионизации и малой длиной пробега частиц, поэтому его токсичность обусловлена не столько его химическими свойствами (вероятно, в этом отношении плутоний токсичен не более, чем другие тяжелые металлы), сколько ионизирующим действием на окружающие ткани организма. Плутоний относится к группе элементов с особо высокой радиотоксичностью. В организме плутоний производит большие необратимые изменения в скелете, печени, селезенке, почках, вызывает рак. Максимально допустимое содержание плутония в организме не должно превышать десятых долей микрограмма.

Художественные произведения связанные с темой плутоний

— Плутоний использовался для машины De Lorean DMC-12 в фильме Назад в будущее как топливо для накопителя потока для перемещения в будущее или в прошлое.

— Из плутония состоял заряд атомной бомбы, взорванной террористами в Денвере, США, в произведении Тома Клэнси «Все страхи мира»

— Кэндзабуро Оэ «Записки пинчранера»

— В 2006 году компанией «Beacon Pictures» был выпущен фильм «Плутоний-239» («Pu-239» )

Химия

Плутоний Pu - элемент № 94 связаны очень большие надежды и очень большие опасения человечества. В наши дни это один из самых важных, стратегически важных, элементов. Это самый дорогой из технически важных металлов - он намного дороже серебра, золота и платины. Он поистине драгоценен.

Предыстория и история

Вначале были протоны - галактический водород . В результате его сжатия и последовавших затем ядерных реакций образовались самые невероятные «слитки» нуклонов. Среди них, этих «слитков», были, по-видимому, и содержащие по 94 протона. Оценки теоретиков позволяют считать, что около 100 нуклонных образований, в состав которых входят 94 протона и от 107 до 206 нейтронов, настолько стабильны, что их можно считать ядрами изотопов элемента № 94.
Но все эти изотопы - гипотетические и реальные - не настолько стабильны, чтобы сохраниться до наших дней с момента образования элементов солнечной системы. Период полураспада самого долгоживущего изотопа элемента №94 - 81 млн. лет. Возраст Галактики измеряется миллиардами лет. Следовательно, у «первородного» плутония не было шансов дожить до наших дней. Если он и образовывался при великом синтезе элементов Вселенной, то те давние его атомы давно «вымерли», подобно тому как вымерли динозавры и мамонты.
В XX в. новой эры, нашей эры, этот элемент был воссоздан. Из 100 возможных изотопов плутония синтезированы 25. У 15 из них изучены ядерные свойства. Четыре нашли практическое применение. А открыли его совсем недавно. В декабре 1940 г. при облучении урана ядрами тяжелого водорода группа американских радиохимиков во главе с Гленном Т. Сиборгом обнаружила неизвестный прежде излучатель альфа-частиц с периодом полураспада 90 лет. Этим излучателем оказался изотоп элемента № 94 с массовым числом 238. В том же году, но несколькими месяцами раньше Э.М. Макмиллан и Ф. Эйбельсон получили первый элемент, более тяжелый, чем уран, - элемент № 93. Этот элемент назвали нептунием , а 94-й - плутонием. Историк определенно скажет, что названия эти берут начало в римской мифологии, но в сущности происхождение этих названий скорее не мифологическое, а астрономическое.
Элементы № 92 и 93 названы в честь далеких планет солнечной системы - Урана и Нептуна, но и Нептун в солнечной системе - не последний, еще дальше пролегает орбита Плутона - планеты, о которой до сих пор почти ничего не известно... Подобное же построение наблюдаем и на «левом фланге» менделеевской таблицы: uranium - neptunium - plutonium, однако о плутонии человечество знает намного больше, чем о Плутоне. Кстати, Плутон астрономы открыли всего за десять лет до синтеза плутония - почти такой же отрезок времени разделял открытия Урана - планеты и урана - элемента.

Загадки для шифровальщиков

Первый изотоп элемента № 94 - плутоний-238 в наши дни нашел практическое применение. Но в начале 40-х годов об этом и не думали. Получать плутоний-238 в количествах, представляющих практический интерес, можно, только опираясь на мощную ядерную промышленность. В то время она лишь зарождалась. Но уже было ясно, что, освободив энергию, заключенную в ядрах тяжелых радиоактивных элементов, можно получить оружие невиданной прежде силы. Появился Манхэттенский проект, не имевший ничего, кроме названия, общего с известным районом Нью-Йорка. Это было общее название всех работ, связанных с созданием в США первых атомных бомб. Руководителем Манхэттенского проекта был назначен не ученый, а военный - генерал Гровс, «ласково» величавший своих высокообразованных подопечных «битыми горшками».
Руководителей «проекта» плутоний-238 не интересовал. Его ядра, как, впрочем, ядра всех изотопов плутония с четными массовыми числами, нейтронами низких энергий не делятся, поэтому он не мог служить ядерной взрывчаткой. Тем не менее первые не очень внятные сообщения об элементах № 93 и 94 попали в печать лишь весной 1942 г.
Чем это объяснить? Физики понимали: синтез изотопов плутония с нечетными массовыми числами - дело времени, и недалекого. От нечетных изотопов ждали, что, подобно урану-235, они смогут поддерживать цепную ядерную реакцию. В них, еще не полученных, кое-кому виделась потенциальная ядерная взрывчатка. И эти надежды плутоний , к сожалению, оправдывал.
В шифровках того времени элемент № 94 именовался не иначе, как... медью . А когда возникла необходимость в самой меди (как конструкционном материале для каких-то деталей), то в шифровках наряду с «медью» появилась «подлинная медь».

«Древо познания добра и зла»

В 1941 г. был открыт важнейший изотоп плутония - изотоп с массовым числом 239. И почти сразу же подтвердилось предсказание теоретиков: ядра плутония-239 делились тепловыми нейтронами. Более того, в процессе их деления рождалось не меньшее число нейтронов, чем при делении урана-235. Тотчас же были намечены пути получения этого изотопа в больших количествах...
Прошли годы. Теперь уже ни для кого не секрет, что ядерные бомбы, хранящиеся в арсеналах, начинены плутонием-239 и что их, этих бомб, достаточно, чтобы нанести непоправимый ущерб всему живому на Земле.
Распространено мнение, что с открытием цепной ядерной реакции (неизбежным следствием которого стало создание ядерной бомбы) человечество явно поторопилось. Можно думать по-другому или делать вид, что думаешь по-другому, - приятнее быть оптимистом. Но и перед оптимистами неизбежно встает вопрос об ответственности ученых. Мы помним триумфальный июньский день 1954 г., день, когда дала ток первая атомная электростанция в Обнинске. Но мы не можем забыть и августовское утро 1945 г. - «утро Хиросимы», «черный день Альберта Эйнштейна»... Помним первые послевоенные годы и безудержный атомный шантаж - основу американской политики тех лет. А разве мало тревог пережило человечество в последующие годы? Причем эти тревоги многократно усиливались сознанием, что, если вспыхнет новая мировая война, ядерное оружие будет пущено в ход.
Здесь можно попробовать доказать, что открытие плутония не прибавило человечеству опасений, что, напротив, оно было только полезно.
Допустим, случилось так, что по какой-то причине или, как сказали бы в старину, по воле божьей, плутоний оказался недоступен ученым. Разве уменьшились бы тогда наши страхи и опасения? Ничуть не бывало. Ядерные бомбы делали бы из урана-235 (и в не меньшем количестве, чем из плутония), и эти бомбы «съедали» бы еще большие, чем сейчас, части бюджетов.
Зато без плутония не существовало бы перспективы мирного использования ядерной энергии и больших масштабах. Для «мирного атома» просто не хватило бы урана-235. Зло, нанесенное человечеству открытием ядерной энергии, не уравновешивалось бы, пусть даже частично, достижениями «доброго атома».

Как измерить, с чем сравнить

Когда ядро плутония-239 делится нейтронами на два осколка примерно равной массы, выделяется около 200 Мэв энергии. Это в 50 млн. раз больше энергии, освобождающейся в самой известной экзотермической реакции С + O 2 = СO 2 . «Сгорая» в ядерном реакторе, грамм плутония дает 2 107 ккал. Чтобы не нарушать традиции (а в популярных статьях энергию ядерного горючего принято измерять внесистемными единицами - тоннами угля, бензина, тринитротолуола и т. д.), заметим и мы: это энергия, заключенная в 4 т угля. А в обычный наперсток помещается количество плутония, энергетически эквивалентное сорока вагонам хороших березовых дров.
Такая же энергия выделяется и при делении нейтронами ядер урана-235. Но основную массу природного урана (99,3%!) составляет изотоп 238 U, который можно использовать, только превратив уран в плутоний...

Энергия камней

Оценим энергетические ресурсы, заключенные в природных запасах урана.
Уран - рассеянный элемент, и практически он есть всюду. Каждому, кто побывал, к примеру, в Карелии, наверняка запомнились гранитные валуны и прибрежные скалы. Но мало кто знает, что в тонне гранита до 25 г урана. Граниты составляют почти 20% веса земной коры. Если считать только уран-235, то в тонне гранита заключено 3,5-105 ккал энергии. Это очень много, но...
На переработку гранита и извлечение из него урана нужно затратить еще большее количество энергии - порядка 106-107 ккал/т. Вот если бы удалось в качестве источника энергии использовать не тол ко уран-235, а и уран-238, тогда гранит можно было бы рассматривать хотя бы как потенциальное энергетическое сырье. Тогда энергия, полученная из тонны камня, составила бы уже от 8-107 до 5-108 ккал. Это равноценно 16-100 т угля. И в этом случае гранит мог бы дать людям почти в миллион раз больше энергии, чем все запасы химического топлива на Земле.
Но ядра урана-238 нейтронами не делятся. Для атомной энергетики этот изотоп бесполезен. Точнее, был бы бесполезен, если бы его не удалось превратить в плутоний-239. И что особенно важно: на это ядерное превращение практически не нужно тратить энергию - напротив, в этом процессе энергия производится!
Попробуем разобраться, как это происходит, но вначале несколько слов о природном плутонии.

В 400 тысяч раз меньше, чем радия

Уже говорилось, что изотопы плутония не сохранились со времени синтеза элементов при образовании нашей планеты. Но это не означает, что плутония в Земле нет.
Он все время образуется в урановых рудах. Захватывая нейтроны космического излучения и нейтроны, образующиеся при самопроизвольном (спонтанном) делении ядер урана-238, некоторые - очень немногие - атомы этого изотопа превращаются в атомы урана-239. Эти ядра очень нестабильны, они испускают электроны и тем самым повышают свой заряд. Образуется нептуний - первый трансурановый элемент. Нептуний-239 тоже весьма неустойчив, и его ядра испускают электроны. Всего за 56 часов половина нептуния-239 превращается в плутоний-239, период полураспада которого уже достаточно велик - 24 тыс. лет.
Почему не добывают плутоний из урановых руд ? Мала, слишком мала концентрация. «В грамм добыча - в год труды» - это о радии , а плутония в рудах содержится в 400 тыс. раз меньше, чем радия. Поэтому не только добыть - даже обнаружить «земной» плутоний необыкновенно трудно. Сделать это удалось только после того, как были изучены физические и химические свойства плутония, полученного в атомных реакторах.
Накапливают плутоний в ядерных реакторах. В мощных потоках нейтронов происходит та же реакция, что и в урановых рудах, но скорость образования и накопления плутония в реакторе намного выше - в миллиард миллиардов раз. Для реакции превращения балластного урана-238 в энергетический плутоний-239 создаются оптимальные (в пределах допустимого) условия.
Если реактор работает на тепловых нейтронах (напомним, что их скорость - порядка 2000 м в секунду, а энергия - доли электронвольта), то из естественной смеси изотопов урана получают количество плутония, немногим меньшее, чем количество «выгоревшего» урана-235. Немногим, но меньшее, плюс неизбежные потери плутония при химическом выделении его из облученного урана. К тому же цепная ядерная реакция подцеживается в природной смеси изотопов урана только до тех пор, пока не израсходована незначительная доля урана-235. Отсюда закономерен вывод: «тепловой» реактор на естественном уране - основной тип ныне действующих реакторов - не может обеспечить расширенного воспроизводства ядерного горючего. Но что же тогда перспективно? Для ответа на этот вопрос сравним ход цепной ядерной реакции в уране-235 и плутонии-239 и введем в наши рассуждения еще одно физическое понятие.
Важнейшая характеристика любого ядерного горючего - среднее число нейтронов, испускаемых после того, как ядро захватило один нейтрон. Физики называют его эта-числом и обозначают греческой буквой ц. В «тепловых» реакторах на уране наблюдается такая закономерность: каждый нейтрон порождает в среднем 2,08 нейтрона (η=2,08). Помещенный в такой реактор плутоний под действием тепловых нейтронов дает η=2,03. Но есть еще реакторы, работающие на быстрых нейтронах. Естественную смесь изотопов урана в такой реактор загружать бесполезно: цепная реакция не пойдет. Но если обогатить «сырье» ураном-235, она сможет развиваться и в «быстром» реакторе. При этом ц будет равно уже 2,23. А плутоний, помещенный под обстрел быстрыми нейтронами, даст η равное 2,70. В наше распоряжение поступит «лишних полнейтрона». И это совсем не мало.

Проследим, на что тратятся полученные нейтроны. В любом реакторе один нейтрон нужен для поддержания цепной ядерной реакции. 0,1 нейтрона поглощается конструкционными материалами установки. «Избыток» идет на накопление плутония-239. В одном случае «избыток» равен 1,13, в другом - 1,60. После «сгорания» килограмма плутония в «быстром» реакторе выделяется колоссальная энергия и накапливается 1,6 кг плутония. А уран и в «быстром» реакторе даст туже энергию и 1,1 кг нового ядерного горючего. И в том и в другом случае налицо расширенное воспроизводство. Но нельзя забывать об экономике.
В силу ряда технических причин цикл воспроизводства плутония занимает несколько лет. Допустим, что пять лет. Значит, в год количество плутония увеличится только на 2%, если η=2,23, и на 12%, если η=2,7! Ядерное горючее - капитал, а всякий капитал должен давать, скажем, 5% годовых. В первом случае налицо большие убытки, а во втором - большая прибыль. Этот примитивный пример иллюстрирует «вес» каждой десятой числа в ядерной энергетике.
Важно и другое. Ядерная энергетика должна поспевать за ростом потребности в энергии. Расчеты показывают: его условие выполнимо в будущем только тогда, когда η приближается к трем. Если же развитие ядерных энергетических источников будет отставать от потребностей общества в энергии, то останется два пути: либо «затормозить прогресс», либо брать энергию из каких-то других источников. Они известны: термоядерный синтез, энергия аннигиляции вещества и антивещества, но пока еще технически недоступны. И не известно, когда они будут реальными источниками энергии для человечества. А энергия тяжелых ядер уже давно стала для нас реальностью, и сегодня у плутония как главного «поставщика» энергии атома нет серьезных конкурентов, кроме, может быть, урана-233.

Сумма многих технологий

Когда в результате ядерных реакций в уране накопится необходимое количество плутония, его необходимо отделить не только от самого урана, но и от осколков деления - как урана, так и плутония, выгоревших в цепной ядерной реакции. Кроме того, в урано-плутониевой массе есть и некоторое количество нептуния. Сложнее всего отделить плутоний от нептуния и редкоземельных элементов (лантаноидов). Плутонию как химическому элементу в какой-то мере не повезло. С точки зрения химика, главный элемент ядерной энергетики - всего лишь один из четырнадцати актиноидов. Подобно редкоземельным элементам, все элементы актиниевого ряда очень близки между собой по химическим свойствам, строение внешних электронных оболочек атомов всех элементов от актиния до 103-го одинаково. Еще неприятнее, что химические свойства актиноидов подобны свойствам редкоземельных элементов, а среди осколков деления урана и плутония лантаноидов хоть отбавляй. Но зато 94-й элемент может находиться в пяти валентных состояниях, и это «подслащивает пилюлю» - помогает отделить плутоний и от урана, и от осколков деления.
Валентность плутония меняется от трех до семи. Химически наиболее стабильны (а следовательно, наиболее распространены и наиболее изучены) соединения четырехвалентного плутония.
Разделение близких по химическим свойствам актиноидов - урана, нептуния и плутония - может быть основано на разнице в свойствах их четырех- и шестивалентных соединений.

Нет нужды подробно описывать все стадии химического разделения плутония и урана. Обычно разделение их начинают с растворения урановых брусков в азотной кислоте, после чего содержащиеся в растворе уран, нептуний, плутоний и осколочные элементы «разлучают», применяя для этого уже традиционные радиохимические методы - осаждение, экстракцию, ионный обмен и другие. Конечные плутонийсодержащие продукты этой многостадийной технологии - его двуокись PuO 2 или фториды - PuF 3 или PuF 4 . Их восстанавливают до металла парами бария , кальция или лития . Однако полученный в этих процессах плутоний не годится на роль конструкционного материала - тепловыделяющих элементов энергетических ядерных реакторов из него не сделать, заряда атомной бомбы не отлить. Почему? Температура плавления плутония - всего 640°С - вполне достижима.
При каких бы «ультращадящих» режимах ни отливали детали из чистого плутония, в отливках при затвердевании всегда появятся трещины. При 640°С твердеющий плутоний образует кубическую кристаллическую решетку. По мере уменьшения температуры плотность металла постепенно растет. Но вот температура достигла 480°С, и тут неожиданно плотность плутония резко падает. До причин этой аномалии докопались довольно быстро: при этой температуре атомы плутония перестраиваются в кристаллической решетке. Она становится тетрагональной и очень «рыхлой». Такой плутоний может плавать в собственном расплаве, как лед на воде.
Температура продолжает падать, вот она достигла 451°С, и атомы снова образовали кубическую решетку, но расположились на большем, чем в первом случае, расстоянии друг от друга. При дальнейшем охлаждении решетка становится сначала орторомбической, затем моноклинной. Всего плутоний образует шесть различных кристаллических форм! Две из них отличаются замечательным свойством - отрицательным коэффициентом температурного расширения: с ростом температуры металл не расширяется, а сжимается.
Когда температура достигает 122°С и атомы плутония в шестой раз перестраивают свои ряды, плотность меняется особенно сильно - от 17,77 до 19,82 г/см 3 . Больше, чем на 10%!
Соответственно уменьшается объем слитка. Если против напряжений, возникавших на других переходах, металл еще мог устоять, то в этот момент разрушение неизбежно.
Как же тогда изготовить детали из этого удивительного металла? Металлурги легируют плутоний (добавляют в него незначительные количества нужных элементов) и получают отливки без единой трещины. Из них и делают плутониевые заряды ядерных бомб. Вес заряда (он определяется прежде всего критической массой изотопа) 5-6 кг. Он без труда поместился бы в кубике с размером ребра 10 см.

Тяжелые изотопы плутония

В плутонии-239 в незначительном количестве содержатся и высшие изотопы этого элемента - с массовыми числами 240 и 241. Изотоп 240 Pu практически бесполезен - это балласт в плутонии. Из 241-го получают америций - элемент № 95. В чистом виде, без примеси других изотопов, плутоний-240 и плутоний-241 можно получить при электромагнитном разделении плутония, накопленного в реакторе. Перед этим плутоний дополнительно облучают нейтронными потоками со строго определенными характеристиками. Конечно, все это очень сложно, тем более что плутоний не только радиоактивен, но и весьма токсичен. Работа с ним требует исключительной осторожности.
Один из самых интересных изотопов плутония - 242 Pu можно получить, облучая длительное время 239 Pu в потоках нейтронов. 242 Pu очень редко захватывает нейтроны и потому «выгорает» в реакторе медленнее остальных изотопов; он сохраняется и после того, как остальные изотопы плутония почти полностью перешли в осколки или превратились в плутоний-242.
Плутоний-242 важен как «сырье» для сравнительно быстрого накопления высших трансурановых элементов в ядерных реакторах. Если в обычном реакторе облучать плутоний-239, то на накопление из граммов плутония микрограммовых количеств, к примеру, калифорния-252 потребуется около 20 лет.
Можно сократить время накопления высших изотопов, увеличив интенсивность потока нейтронов в реакторе. Так и делают, но тогда нельзя облучать большое количество плутония-239. Ведь этот изотоп делится нейтронами, и в интенсивных потоках выделяется слишком много энергии. Возникают дополнительные сложности с охлаждением реактора. Чтобы избежать этих сложностей, пришлось бы уменьшить количество облучаемого плутония. Следовательно, выход калифорния стал бы снова мизерным. Замкнутый круг!
Плутоний-242 тепловыми нейтронами не делится, его и в больших количествах можно облучать в интенсивных нейтронных потоках... Поэтому в реакторах из этого изотопа «делают» и накапливают в весовых количествах все элементы от америция до фермия .
Всякий раз, когда ученым удавалось получить новый изотоп плутония, измеряли период полураспада его ядер. Периоды полураспада изотопов тяжелых радиоактивных ядер с четными массовыми числами меняются закономерно. (Этого нельзя сказать о нечетных изотопах.)
С увеличением массы растет и «время жизни» изотопа. Несколько лет назад высшей точкой этого графика был плутоний-242. А дальше как пойдет эта кривая - с дальнейшим ростом массового числа? В точку 1, которая соответствует времени жизни 30 млн. лет, или в точку 2, которая отвечает уже 300 млн. лет? Ответ на этот вопрос был очень важен для наук о Земле. В первом случае, если бы 5 млрд, лет назад Земля целиком состояла из 244 Pu, сейчас во всей массе Земли остался бы только один атом плутония-244. Если же верно второе предположение, то плутоний-244 может быть в Земле в таких концентрациях, которые уже можно было бы обнаружить. Если бы посчастливилось найти в Земле этот изотоп, наука получила бы ценнейшую информацию о процессах, происходивших при формировании нашей планеты.

Периоды полураспада некоторых изотопов плутония

Несколько лет назад перед учеными встал вопрос: стоит ли пытаться найти тяжелый плутоний в Земле? Для ответа на него нужно было прежде всего определить период полураспада плутония-244. Теоретики не могли рассчитать эту величину с нужной точностью. Вся надежда была только на эксперимент.
Плутоний-244 накопили в ядерном реакторе. Облучали элемент № 95 - америций (изотоп 243 Am). Захватив нейтрон, этот изотоп переходил в америций-244; америций- 244 в одном из 10 тыс. случаев переходил в плутоний-244.
Из смеси америция с кюрием выделили препарат плутония-244. Образец весил всего несколько миллионных долей грамма. Но их хватило для того чтобы определить период полураспада этого интереснейшего изотопа. Он оказался равным 75 млн. лет. Позже другие исследователи уточнили период полураспада плутония-244, но ненамного - 81 млн. лет. В 1971 г. следы этого изотопа нашли в редкоземельном минерале бастнезите .
Много попыток предпринимали ученые, чтобы найти изотоп трансуранового элемента, живущий дольше, чем 244 Pu. Но все попытки остались тщетными. Одно время возлагали надежды на кюрий-247, но после того, как этот изотоп был накоплен в реакторе, выяснилось, что его период полураспада всего 16 млн. лет. Побить рекорд плутония-244 не удалось, - это самый долгоживущий из всех изотопов трансурановых элементов.
Еще более тяжелые изотопы плутония подвержены бета-распаду, и их время жизни лежит в интервале от нескольких дней до нескольких десятых секунды. Мы знаем наверное, что в термоядерных взрывах образуются все изотопы плутония, вплоть до 257 Pu. Но их время жизни - десятые доли секунды, и изучить многие короткоживущие изотопы плутония пока не удалось.

Возможности первого изотопа плутония

И напоследок - о плутонии-238 - самом первом из «рукотворных» изотопов плутония, изотопе, который вначале казался бесперспективным. В действительности это очень интересный изотоп. Он подвержен альфа-распаду, т. е. его ядра самопроизвольно испускают альфа-частицы - ядра гелия. Альфа-частицы, порожденные ядрами плутония-238, несут большую энергию; рассеявшись в веществе, эта энергия превращается в тепло. Как велика эта энергия? Шесть миллионов электронвольт освобождается при распаде одного атомного ядра плутония-238. В химической реакции та же энергия выделяется при окислении нескольких миллионов атомов. В источнике электричества, содержащем один килограмм плутония-238, развивается тепловая мощность 560 ватт. Максимальная мощность такого же по массе химического источника тока - 5 ватт.
Существует немало излучателей с подобными энергетическими характеристиками, но одна особенность плутония-238 делает этот изотоп незаменимым. Обычно альфа- распад сопровождается сильным гамма-излучением, проникающим через большие толщи вещества. 238 Pu - исключение. Энергия гамма-квантов, сопровождающих распад его ядер, невелика, защититься от нее несложно: излучение поглощается тонкостенным контейнером. Мала и вероятность самопроизвольного деления ядер этого изотопа. Поэтому он нашел применение не только в источниках тока, но и в медицине. Батарейки с плутонием-238 служат источником энергии в специальных стимуляторах сердечной деятельности.
Но 238 Pu не самый легкий из известных изотопов элемента № 94, получены изотопы плутония с массовыми числами от 232 до 237. Период полураспада самого легкого изотопа - 36 минут.

Плутоний - большая тема. Здесь рассказано главное из самого главного. Ведь уже стала стандартной фраза, что химия плутония изучена гораздо лучше, чем химия таких «старых» элементов, как железо . О ядерных свойствах плутония написаны целые книги. Металлургия плутония - еще один удивительный раздел человеческих знаний... Поэтому не нужно думать, что, прочитав этот рассказ, вы по-настоящему узнали плутоний - важнейший металл XX в.

• КАК ВОЗЯТ ПЛУТОНИЙ. Радиоактивный и токсичный плутоний требует особой осторожности при перевозке. Сконструирован контейнер специально для его транспортировки - контейнер, который не разрушается даже при авиационных катастрофах. Сделан он довольно просто: это толстостенный сосуд из нержавеющей стали, окруженный оболочкой из красного дерева. Очевидно, плутоний того стоит, но прпредставьте, какой толщины должны быть стенки, если известно, что контейнер для перевозки всего двух килограммов плутония весит 225 кг!
• ЯД И ПРОТИВОЯДИЕ. 20 октября 1977 г. агентство «Франс Пресс» сообщило: найдено химическое соединение, способное выводить из организма человека плутоний. Через несколько лет об этом соединении стало известно довольно многое. Это комплексное соединение - линейный катехинамид карбоксилазы, вещество класса хелатов (от греческого - «хела» - клешня). В эту химическую клешню и захватывается атом плутония, свободный или связанный. У лабораторных мышей с помощью этого вещества из организма выводили до 70% поглощенного плутония. Полагают, что в дальнейшем это соединение поможет извлекать плутоний и из отходов производства, и из ядерного горючего.