Производство Калифорния
К предыдущему тексту - решил освежить в голове процесс производства второго (после энштейния) самого тяжелого трансуранового элемента, производимого в видимых глазом количествах - Калифорния (все что тяжелее, производится на ускорителях и в количествах меньше нанограмма).
Общая схема выглядит так.
Здесь видно, что от природного материала 238U путь очень неблизок. Плутониевые мишени облучают для получения кюрия (Cm), кюрий выделяют, собирают из него новые мишени, облучают еще более жестоко, что бы получить бекерелий и калифорний. На пути уран→калифорний в осколки превращаются 9999 ядер из 10000. В конечном итоге на один грамм калифорния затрачивается 10 килограммов 239Pu. И все же потери в реакторе в тысячи раз меньше потерь при синтезе калифорния в пучке ускоренных ядер. Изотоп 252Cf по существу замыкает цепочку плутоний-калифорний. Это ядро слабо взаимодействует с нейтронами, его очень трудно превратить в еще более тяжелые изотопы. 252Cf становится как бы естественным "тупиком" в реакторной цепи превращений плутония. Поэтому в тупике и скапливаются в основном ядра изотопа 252Cf, а более легкие изотопы - 249Cf, 250Cf, 251Cf - получаются в гораздо меньших количествах, хотя и стоят в предыдущих звеньях цепи превращений. На пути от плутония до калифорния 99.7% всех ядер распадается, и лишь 0.3% пройдут всю цепочку превращений.
В НИИАР калифорний получают путем облучения мишеней из Кюрия-244, который является одним из изотопных продуктов института, и получается в свою очередь облучением плутониевых мишеней. Про этот процесс в общем есть неплохое кино, хотя, конечно, без радиохимических подробностей.
Калифорний-252 в свою очередь применяется как мощнейший источник нейтронов, излучающий порядка 2 млн нейтронов в секунду на мирограмм(!) т.е. фактически это некий аккумулятор нейтронов. Плотность нейтронов возле слиточка калифорния составляет 3,6*1010 нейтронов в секунду на квадратный сантиметр. Лучшие электрические нейтронные генераторы сравнимы по производительности со 100 микрограммами свежего калифорния-252, но разумеется совершенно не сравнимы по размерам. В итоге Cf-252 наиболее широко используется как пусковой нейтронный источник для ядерных реакторов (для измерения критичности активной зоны в зависимости от загрузки ТВС и ОР СУЗ при первом запуске), в нейтронной радиографии, в нейтронной терапии рака и т.п.
P.S. Презентация НИИАР по производству изотопов.
Общая схема выглядит так.
Здесь видно, что от природного материала 238U путь очень неблизок. Плутониевые мишени облучают для получения кюрия (Cm), кюрий выделяют, собирают из него новые мишени, облучают еще более жестоко, что бы получить бекерелий и калифорний. На пути уран→калифорний в осколки превращаются 9999 ядер из 10000. В конечном итоге на один грамм калифорния затрачивается 10 килограммов 239Pu. И все же потери в реакторе в тысячи раз меньше потерь при синтезе калифорния в пучке ускоренных ядер. Изотоп 252Cf по существу замыкает цепочку плутоний-калифорний. Это ядро слабо взаимодействует с нейтронами, его очень трудно превратить в еще более тяжелые изотопы. 252Cf становится как бы естественным "тупиком" в реакторной цепи превращений плутония. Поэтому в тупике и скапливаются в основном ядра изотопа 252Cf, а более легкие изотопы - 249Cf, 250Cf, 251Cf - получаются в гораздо меньших количествах, хотя и стоят в предыдущих звеньях цепи превращений. На пути от плутония до калифорния 99.7% всех ядер распадается, и лишь 0.3% пройдут всю цепочку превращений.
В НИИАР калифорний получают путем облучения мишеней из Кюрия-244, который является одним из изотопных продуктов института, и получается в свою очередь облучением плутониевых мишеней. Про этот процесс в общем есть неплохое кино, хотя, конечно, без радиохимических подробностей.
Калифорний-252 в свою очередь применяется как мощнейший источник нейтронов, излучающий порядка 2 млн нейтронов в секунду на мирограмм(!) т.е. фактически это некий аккумулятор нейтронов. Плотность нейтронов возле слиточка калифорния составляет 3,6*1010 нейтронов в секунду на квадратный сантиметр. Лучшие электрические нейтронные генераторы сравнимы по производительности со 100 микрограммами свежего калифорния-252, но разумеется совершенно не сравнимы по размерам. В итоге Cf-252 наиболее широко используется как пусковой нейтронный источник для ядерных реакторов (для измерения критичности активной зоны в зависимости от загрузки ТВС и ОР СУЗ при первом запуске), в нейтронной радиографии, в нейтронной терапии рака и т.п.
P.S. Презентация НИИАР по производству изотопов.