Земная жизнь искусственных элементов
С помощью ядерных реакций было искусственно синтезировано более 60 радиоизотопов
технеция, прометия, астата и франция и более 100 изотопов трансурановых
элементов. Периоды их полураспада оказались ничтожно малы по сравнению
с возрастом Земли. Например, самый долговечный изотоп франция живет всего
21 мин. А наиболее устойчивый -плутоний-244 распадается наполовину за 76
млн. лет. Хотя все эти элементы "вторичные", их земное существование можно
считать вполне вероятным.
Изотопы астата и франция входят в радиоактивные семейства. Но по сравнению
с другими вторичными элементами они в весьма невыгодном положении - располагаются
на боковых ответвлениях главных "магистралей" радиоактивных превращений.
Эти ответвления объясняются способностью некоторых атомов распадаться двумя
способами.
Скажем, актиний-227 в ряду урана-235 в основном способен испускать бета--частицы,
электроны. Но он может выбрасывать и а--частицу. Такое явление
называют еще "радиоактивной вилкой". На "бета-зубце" этой "вилки" находится
торий-227, а на "альфа-зубце" как раз изотоп редчайшего франция. Так же
"рождается" и астат. Поэтому вторичные астат и франций образуются в очень
малых количествах, а так как у них и периоды полураспада ничтожно
малы, то им не удается накапливаться в ощутимых количествах. Поэтому-то
астат и франций - редчайшие элементы Земли. С помощью очень сложных
расчетов ученые доказали, что в слое земной коры толщиной 1,6 км содержится
лишь несколько граммов этих элементов (см. ст. "Франций").
Обнаружили ученые в земных минералах и первые трансурановые элементы
- нептуний и плутоний. И в довольно солидном количестве: примерно 2600
т плутония и 230 т нептуния на всю массу земной коры. "Генератором" этих
вторичных элементов оказывается опять-таки уран. В природе немало свободных
нейтронов. Они поглощаются ядрами урана-238, и происходит та самая цепочка
радиоактивных превращений, которая протекает в атомном реакторе.
К вторичным элементам можно причислить и технеций с прометием. В 1940
г. советские ученые К. А. Петржак и Г. Н. Флеров открыли совершенно новый
вид радиоактивных превращений. Оказалось, что ядра урана-238 могут распадаться
на два осколка примерно равного размера - распадаться не под действием
нейтронов, а самопроизвольно. Чтобы доказать это, Флерову и Петржаку пришлось
проводить свои эксперименты на дне глубокой шахты Московского метрополитена.
Многометровая толща земли не пропускала сюда нейтроны космического излучения,
которые могли исказить результаты опытов.
Уран-238 распадается самопроизвольно с очень большим периодом полураспада
(около 1015 лет). И осколки его распада получаются в таком же
обширном ассортименте, как при делении урана под действием нейтронов. Среди
этих осколков есть изотопы технеция и прометия. Период полураспада самого
долговечного изотопа технеция равен примерно 2 млн. лет, а прометия - всего
18 годам.
Земные ресурсы вторичных технеция и прометия совершенно ничтожны. И
тем не менее в 1961 г. американские ученые Б. Кенна и П. Курода обнаружили
в урановых минералах чуть приметные следы технеция. Они же в 1968 г. нашли
земной прометий.
|