Как выглядят радиоактивные металлы

Радиоактивные металлы — это металлы, которые самопроизвольно излучают поток элементарных частиц во внешнюю среду. Этот процесс называют альфа(α), бета(β), гамма(γ) излучением или просто радиоактивным излучением.

Все радиоактивные металлы со временем распадаются и превращаются в стабильные элементы (иногда проходя целую цепочку превращений). У разных элементов радиоактивный распад может длиться от нескольких миллисекунд до нескольких тысяч лет.

Рядом с названием радиоактивного элемента часто указывается массовое число его изотопа. Например, Технеций-91 или 91Tc. Разные изотопы одного и того же элемента как правило имеют общие физические свойства и различаются лишь длительностью радиоактивного распада.

Как выглядят радиоактивные металлы Как выглядят радиоактивные металлы Как выглядят радиоактивные металлы

Список радиоактивных металлов

Название рус.Название eng.Самый стабильный изотопПериод распада
Технеций Technetium Tc-91 4.21 x 106 лет
Прометий Promethium Pm-145 17.4 года
Полоний Polonium Po-209 102 года
Астат Astatine At-210 8.1 часов
Франций Francium Fr-223 22 минут
Радий Radium Ra-226 1600 лет
Актиний Actinium Ac-227 21.77 лет
Торий Thorium Th-229 7.54 x 104 лет
Протактиний Protactinium Pa-231 3.28 x 104 лет
Уран Uranium U-236 2.34 x 107 лет
Нептуний Neptunium Np-237 2.14 x 106 лет
Плутоний Plutonium Pu-244 8.00 x 107 лет
Америций Americium Am-243 7370 лет
Кюрий Curium Cm-247 1.56 x 107 лет
Беркелий Berkelium Bk-247 1380 лет
Калифорний Californium Cf-251 898 лет
Эйнштейний Einsteinium Es-252 471.7 дней
Фермий Fermium Fm-257 100.5 дней
Менделевий Mendelevium Md-258 51.5 дней
Нобелий Nobelium No-259 58 минут
Лоуренсий Lawrencium Lr-262 4 часа
Резенфордий Rutherfordium Rf-265 13 часов
Дубний Dubnium Db-268 32 часа
Сиборгий Seaborgium Sg-271 2.4 минуты
Борий Bohrium Bh-267 17 секунд
Ганий Hassium Hs-269 9.7 секунд
Мейтнерий Meitnerium Mt-276 0.72 секунды
Дармштадий Darmstadtium Ds-281 11.1 секунды
Рентгений Roentgenium Rg-281 26 секунд
Коперниций Copernicium Cn-285 29 секунд
Унунтрий Ununtrium Uut-284 0.48 секунд
Флеровий Flerovium Fl-289 2.65 секунд
Унунпентий Ununpentium Uup-289 87 миллисекунд
Ливерморий Livermorium Lv-293 61 миллисекунда

Радиоактивные элементы делятся на естественные (существующие в природе) и искусственные (получаемые в результате лабораторного синтеза). Естественных радиоактивных металлов не много — это полоний, радий, актиний, торий, протактиний и уран. Их наиболее стабильные изотопы встречаются в природе, чаще в виде руды. Все остальные металлы из списка созданы человеком.

Самый радиоактивный металл

Самый радиоактивный металл на данный момент — ливерморий. Его изотоп Ливерморий-293 распадается всего за 61 милисекунду. Впервые этот изотоп был получен в Дубне, в 2000 году.

Другой очень радиоактивный металл — унунпентий. Изотоп унунпентий-289 имеет чуть больший период распада (87 милисекунд).

Из более-менее стабильных, практически применяемых веществ, самым радиоактивным металлом считается полоний (изотоп полоний-210). Это серебристый белый радиоактивный металл. Хотя его период полураспада достигает 100 и более дней, даже один грамм этого вещества раскаляется до 500°C, а излучение может мгновенно убить человека.

Что такое радиация

Всем известно, что радиация очень опасна и лучше держаться подальше от радиоактивного излучения. С этим трудно поспорить, хотя в реальности мы постоянно подвержены влиянию радиации, где бы не находились. В земле залегает довольно большое количество радиоактивной руды, а из космоса на Землю постоянно прилетают заряженные частицы.

Кратко говоря, радиация это самопроизвольное испускание элементарных частиц. От атомов радиоактивного вещества отделяются протоны и нейтроны,  «улетая» во внешнюю среду.

Ядро атома при этом постепенно изменяется, превращаясь в другой химический элемент. Когда все нестабильные частицы отделяются от ядра, атом перестает быть радиоактивным.

Например, торий-232 в конце своего радиоактивного распада превращается в стабильный свинец.

Наука выделяет 3 основных вида радиоактивного излучения

Как выглядят радиоактивные металлы

Альфа излучение(α) — поток альфа-частиц, положительно заряженных. Они сравнительно большие по размеру и плохо проходят даже через одежду или бумагу.

Бета излучение(β) — поток бета-частиц, негативно заряженных. Они довольно малы,  легко проходят через одежду и проникают внутрь клеток кожи, что наносит большой вред здоровью. Но бета-частицы не проходят через плотные материалы, такие как алюминий.

Гамма излучение(γ) — это высокочастотная электромагнитная радиация. Гамма-лучи не имеют заряда, но содержат очень много энергии. Скопление гамма-частиц излучает яркое свечение. Гамма-частицы проходят даже через плотные материалы, что делает их очень опасными для живых существ. Их останавливают только самые плотные материалы, например, свинец.

Все эти виды излучения так или иначе присутствуют в любой точке планеты. Они не представляют опасности в малых дозах, но при высокой концентрации могут причинить очень серьезный ущерб.

Изучение радиоактивных элементов

Как выглядят радиоактивные металлы Как выглядят радиоактивные металлы Как выглядят радиоактивные металлы

Первооткрывателем радиоактивности является Вильгельм Рентген. В 1895 году этот Прусский физик впервые наблюдал радиоактивное излучение. На основе этого открытия был создан знаменитый медицинский прибор, названый в честь ученого.

В 1896 г изучение радиоактивности продолжил Анри Беккерель, он экспериментировал с солями урана.

В 1898 г Пьер Кюри в чистом виде получил первый радиоактивный металл — Радий. Кюри хоть и открыл первый радиоактивный элемент, однако, не успел толком его изучить.

И выдающиеся свойства радия привели к быстрой гибели ученого, который беспечно носил свое «детище» в нагрудном кармане.

Великое открытие отомстило своему первооткрывателю — Кюри умер в возрасте 47 лет от мощной дозы радиоактивного облучения.

В 1934 г был впервые синтезирован искусственный радиоактивный изотоп.

Сейчас изучением радиоактивности занимаются множество ученых и организаций.

Добыча и синтез

Как выглядят радиоактивные металлы Как выглядят радиоактивные металлы Как выглядят радиоактивные металлы

Даже естественные радиоактивные металлы не встречаются в природе в чистом виде. Их синтезируют из урановой руды. Процесс получения чистого металла чрезвычайно трудоемок. Состоит он из нескольких стадий:

  • концентрирование (дробление и выделение осадка с ураном в воде);
  • выщелачивание — то есть, перевод уранового осадка в раствор;
  • выделение чистого урана из полученного раствора;
  • перевод урана в твердое состояние.

В итоге, из тонны урановой руды можно получить всего несколько граммов урана.

Синтез искусственных радиоактивных элементов и их изотопов проходит в специальных лабораториях, в которых создаются условия для работы с подобными веществами.

Практическое применение

Чаще всего, радиоактивные металлы используют для выработки энергии.

Ядерные реакторы — это устройства, использующие уран для нагревания воды и создания потока пара, который вращает турбину, с помощью чего вырабатывается электричество.

Вообще, сфера применения радиоактивных элементов довольно широка. Они используются для изучения живых организмов, диагностирования и лечения болезней, выработки энергии и для мониторинга промышленных процессов. Радиоактивные металлы являются основой для создания ядерного оружия — самого разрушительного оружия на планете.

Радиоактивные предметы среди нас

13 сентября 1987 года в жарком бразильском городе Гойяния произошла мелкая кража. Двое мужчин по имени Роберто Алвес и Вагнер Перейра, воспользовавшись отсутствием охраны, пробрались в заброшенный больничный корпус.

Разобрав на металлолом странную медицинскую установку, они погрузили детали в тачку и покатили ее домой к Алвесу. Никто не знал, что это начало самого пугающего инцидента с радиоактивными материалами в гражданской сфере.

Да, сотрудники Гойянского Института радиотерапии были в курсе, что при переезде в новое здание установленный в 1977 году громоздкий аппарат лучевой терапии остался на прежнем месте. Но собственник здания открыл имущественный спор с организацией.

В дело вступили страховщики, при поддержке полиции запретившие вывозить оставшееся оборудование. На это один из совладельцев Института, Карлос Фигуеиредо Безеррил, только сказал напоследок, что на президенте страховой компании Лисио Боргесе будет лежать ответственность за то, что произойдет с «цезиевой бомбой».

А цезиевая бомба, точнее — источник гамма-излучения в виде изотопа цезия-137, помещенного в капсулу с излучающим окошком и смонтированного в аппарате радиотерапии, в течение четырех месяцев пылилась в покинутом здании, пока ее не свинтили оттуда двое друзей-мародеров. Тем же вечером они приступили к разборке подвижной головки прибора, откуда в конце концов ими была извлечена злополучная капсула. Немного поблевав, друзья разошлись по своим делам: Перейра все же обратился в госпиталь, где ему диагностировали пищевое отравление, а Алвес на следующий день продолжил разборку капсулы. Несмотря на полученные непонятные ожоги, 16 сентября он успешно проковырял в окошке капсулы отверстие и вынул на кончике отвертки странный светящийся порошок. Попытавшись его поджечь, он в дальнейшем потерял интерес к капсуле и продал ее на свалку человеку по имени Девейр Феррейра. Ночью 18 сентября Феррейра увидел таинственный синий свет, исходящий от капсулы. Восхитившись невероятным феноменом, он тут же притащил столь замечательную вещь себе домой. Там он демонстрировал светящуюся капсулу своим родственникам и друзьям. Один из друзей 21 сентября доломал окошко капсулы, вытащив наружу несколько гранул вещества. Никто из них не знал, какой ящик Пандоры был ими взломан. Хлорид цезия-137 стал в буквальном смысле ходить по рукам. 24 сентября брат Феррейры Айво утащил светящийся порошок к себе домой, рассыпав его на бетонный пол. Его шестилетняя дочь ползала по этому полу, жуя бутерброд и с восторгом обмазываясь необычным светящимся веществом… Параллельно с этим жена Феррейры Габриэла серьезно заболела. 25 сентября тот взял странную капсулу и перепродал ее на соседний разбор металлолома. Однако Габриэла оказалась настоящей героиней в этой истории. Уже получив смертельную дозу радиации в 5,7 Грей, она сопоставила свое заболевание, похожие недомогания у знакомых и странную вещь, принесенную мужем. 28 сентября она нашла в себе силы пойти на вторую свалку, вытащить злополучную капсулу и вместе с ней поехать в больницу. В больнице, конечно, пришли в ужас, быстро распознав назначение странной детали, но к счастью, женщина упаковала фонивший материал и заражение в больнице оказалось незначительным. Габриэла умерла 23 октября в один день с маленькой племянницей Феррейры. Кроме них умерли еще двое работников свалки, раскурочивших капсулу до конца. МАГАТЭ назвало инцидент в Гойянии самым кошмарным радиационным инцидентом в мире. Только по благоприятному стечению обстоятельств последствия оказались локальными, но потенциально они могли затронуть огромное количество людей в густонаселенном городе. Всего заражены оказались 249 человек, 42 здания, 14 машин, 3 куста, 5 свиней и 50000 рулонов туалетной бумаги. Власти вывезли с мест заражения верхний слой почвы и почистили территорию ионообменными реагентами. Маленькую дочь Айво пришлось хоронить в герметичном гробу под протесты местных жителей, не желавших захоронения ее радиоактивного тела на кладбище.

Читайте также:  Народные промыслы декоративный металл

В том же году мальчик из Мичигана по имени Дэвид Хан получил на десятый день рождения том «The Golden Book of Chemistry Experiments», который сделает его одиозным авантюристом, известным как «Радиоактивный Бойскаут».

Количество радиоактивных веществ, которое он наковырял из самых разных предметов, причем совершенно сознательно, поражает воображение.

Торий, америций, тритий, радий и даже собственноручно собранный ядерный реактор из этих материалов — то, к чему он навязчиво стремился всю свою жизнь.

Эти примеры показывают, что на самом деле в нашем быту до сих пор остается множество различных предметов, которые могли раньше считаться вполне безопасными, либо считались безопасными в руках специалистов, но из этих рук пошли гулять по другим, либо по какой-то причине оказались заброшенными, украденными и так далее.

В принципе об этих предметах дает представление Интернет в виде обсуждений на специализированных форумах, зачастую эпичных по объему и с весьма говорящим названием.

Но все же я решил более-менее классифицировать все те высокоэнергетические предметы, которые до сих пор в ходу в нашем мире, чтобы люди не слишком восхищались разного рода свечением, не брали в руки странные штуковины с окошками и не сдавали их на металлолом (наверное, вообще худшее, что можно сделать!).

Как выглядят радиоактивные металлыРадиоактивная лечебная вода Radithor, выпускалась в США в 1918-1928 гг

Светомасса постоянного действия

Таким словосочетанием обозначается постоянно фосфоресцирующий состав, наносимый на все, что нужно видеть в темноте. До эры светодиодов, миниатюрных качественных лампочек и надежных элементов питания подсветить какую-нибудь шкалу прибора лампочкой было ненадежно. Куда как более дешево и безотказно действует светящаяся несколько десятилетий подряд краска.

Достаточно нанести краску на стрелки аналоговых (а других и не было) приборов, выполнить ей деления шкал — и прибор становится читаемым днем и ночью. Самым, наверное, знакомым для людей моего поколения таким прибором является популярный советский компас Андрианова: Как выглядят радиоактивные металлы Ну а в целом, очень многие вещи военного назначения, «старой закалки», выполнялись с помощью радиоактивной краски. Часы, водолазные часы, шкалы с приборных досок военной техники. Все это выполнено светящейся зеленым краской на основе радия-226. В основном это все-таки касается авиации и флота, причем середины ХХ века. Поэтому если вы коллекционируете подобные предметы, восстанавливаете ретро-технику, помните: женщины, наносившие эту краску на стрелки приборов в военное время, страдали от серьезных проблем со здоровьем. Вам это не нужно. Как выглядят радиоактивные металлыАвиационные приборы с радиевой краской на шкалах Конечно, такие количества краски, которую вы не наносите сами, а всего лишь наблюдаете уже на излете ее активности, дают минимальное излучение, но я вот как-то морщусь, вспоминая детский восторг от близко поднесенного к лицу фосфоресцирующего компаса. Ну а если краска уже облупляется, то дышать такими микрочастицами вообще точно не стоит. Сегодня радиевая краска запрещена уже почти полвека, а в состав СПД теперь входит тритий. Он считается более безопасным, хотя и сложен в получении. Ежегодно производится около 400 г трития, причем стоимость доходит до $30000 за грамм.

Минералы

Необязательно работать на урановых рудниках для облучения себя повышенным фоном. Обычные граниты тоже могут давать превышение естественного фона. Все зависит от конкретного состава минералов.

В России, на границе Иркутской области и Якутии, существует единственное в мире месторождение чароита — минерала с уникальным сиреневым цветом. Квота на добычу этого камня установлена республикой Саха-Якутия всего в 100 тонн в год. Поэтому изделия из него постоянно дорожают.

Однако помимо марганца, дающего характерную окраску, в жилах могут содержаться примеси редкоземельных элементов и тория. Эти примеси могут давать сырью существенный фон.

Маловероятно, но не исключено, что изделие из такого камня окажется неприятным источником излучения. Существуют, однако, гораздо более популярные, ныне уже не выпускаемые по объективным причинам, но все еще ходящие по рукам коллекционеров бытовые предметы из уранового стекла — вполне говорящее название, правда? Оно изготавливалось добавлением в стекло оксидов урана или ураната натрия. Помимо красивого зеленого цвета, предметы, отлитые из него, могут также испускать великолепное зеленое свечение под действием ультрафиолета. Изделия, изготовленные в СССР, обычно матово-зеленые либо коричневые, а сделанные в Европе — полупрозрачные, и называются на американском английском vaseline glass. Как выглядят радиоактивные металлыИзделия из уранового стекла. лот ebay Вы вполне можете вбить это словосочетание в поиске на ebay, и получите множество симпатичных и забавных сувениров из этого материала, испускающего множество быстрых и веселых бета-частиц. Энергия такого излучения невысока, но лучше любоваться этими вещами из-за стекла, а не держать на обеденном столе. Как выглядят радиоактивные металлы Конфетница в виде головы добермана, урановое стекло. лот ebay

Торий кроется в деталях

Также вам могут встретиться в жизни некоторые неприятные торированные предметы. Упоминавшийся «Радиоактивный Бойскаут» активно (извините за каламбур) использовал в своих опытах калильные сетки туристических ламп. Удобная вещь, умеющая превращать нагревание топливом в свет посредством эффекта кандолюминесценции — переизлучения тепла в видимый спектр.

Уже не выпускаются, но все еще продаются. Химик Карл Ауэр фон Вельсбах установил а начале ХХ века, что оптимальным составом для калильных сеток является 99% тория к 1% церия. Очень малоприятный состав, да еще для раскаленного добела сплава. Торий могут также содержать некоторые вольфрамовые электроды.

Если когда-либо придется с такими работать — обратите внимание на красную маркировку, и имейте в виду, что часть перегретого при сварке материала испаряется. Как выглядят радиоактивные металлы Отдельная проблема с торием лежит в области раритетной фототехники. Существует большое количество моделей старых объективов с торированной оптикой. Торирование использовалось в качестве просветляющего напыления до 1970-х годов. Список торированных объективовSuper Takumar 35/2 (V2, 49mm filter) introduced 1968 S-M-C Takumar 35/2 1972 Super Takumar 50/1.4 (V2) 1967 S-M-C Takumar 50/1.4 1971 Super and S-M-C Takumar 6X7 105/2.4 1969 Kodak Ektar 101mm f/4.5 (Miniature Crown Graphic camera) lens mfg. 1946 Kodak Ektar 38mm f/2.8 (Kodak Instamatic 814 camera) lens mfg 1968—1970 Kodak Ektanar 50mm f/2.8 (Kodak Signet 80 camera) lens mfg. 1958—1962 (3 examples) Kodak Ektanar 90mm f/4 (Kodak Signet 80 camera) lens mfg. 1958—1962 Kodak Ektanar, 44mm f/2.8 (Kodak Signet 30, Kodak Signet 50, Kodak Automatic 35/Motormatic 35 cameras) lenses mfg. 1959—1969 Kodak Ektanon 50mm f/3.9 (Kodak Bantam RF camera) lens mfg. 1954—1957 Kodak Ektanon 46mm f/3.5 (Kodak Signet 40 camera) lens mfg. 1956—1959 Kodak Anastar 44mm f/3.5 (Kodak Pony IV camera) Kodak Color Printing Ektar 96mm f/4.5 lens mfg. 1963 ПРЕДПОЛОЖИТЕЛЬНО ТАКЖЕ Canon FL 58mm f/1.2 Canon FD 35mm f/2.0 (versions from the early 1970's) Canon FD 55mm f/1.2 S.S.C. Aspherical Carl Zeiss Jena Pancolar 55mm f1.4 (measured at 2360 nSv/h) Carl Zeiss Jena Pancolar 50mm f1.8 «Zebra» Carl Zeiss Jena Biometar 80mm f2.8 «Zebra» «(Only P6 mount version ) Carl Zeiss Jena Flektogon 50mm f4 «Zebra» «(Only P6 mount version ) GAF Anscomatic 38mm f/2.8 (GAF Anscomatic 726 camera)

Industar 61 L/Z MC (desert_beaver пишет в х, что использовавшийся вместо тория лантан все же безопаснее)

Kodak Aero-Ektars (various models) Kodak Ektanon 50mm f/3.9 (Kodak Bantam RF camera) Nikkor 35mm f/1.4 (early variant with thorium glass elements) Olympus Zuiko Auto-S 1:1,2/55 mm (first version with thorium glass elements) Olympus Zuiko Auto-S 1:1,4/50 mm (only first version «Silvernose» is Radioactive) Pentax Super Takumar 35mm f/2 (Asahi Optical Co.) Pentax Super Takumar 50mm f/1.4 (Asahi Optical Co.) SMC Takumar 35mm f/2.0 (Asahi Optical Co.) Super Takumar 35mm f/2.0 (Asahi Optical Co.) SMC Takumar 50mm f/1.4 (Asahi Optical Co.) Super Takumar 50mm f/1.4 (Only latest Version 2) SMC Takumar 55mm f/1.8 (Asahi Optical Co.) Super Takumar 6×7 105mm f2.4 (Asahi Optical Co.) Yashinon-DS 50mm f1.7 (Yashica) Yashinon 55mm f1.2 (Tomioka) Leitz Wetzlar Summicron 5cm f/2.0 (M39) Vivitar Series 1 28mm F1.9

Источник (опять каламбур, извините)

Специально созданные источники радиации

Если все предыдущее было недоразумением технологий первой половины XX века, когда еще не такое большое значение придавали радиоактивности предметов, то следующие устройства представляют серьезнейшую опасность и по идее вообще не должны попадаться вам в быту и вообще в какие-либо не те руки.

Читайте также:  Плотность чугуна и удельный вес в кг: определение значения по таблице плотности металлов

Это — штатные источники излучения, находящиеся в специальных приборах и устройствах. Если вы нашли что-то подобное и не умеете с ним обращаться — вызывайте МЧС и не дожидайтесь наступления вашего персонального Чернобыля.

Гамма-источники используются в качестве уровнемеров в каменоломнях и карьерах, в гамма-дефектоскопии и прочей промышленности. Как выглядят радиоактивные металлы Сходный принцип действия с уровнемерами и у датчиков дыма. Радиоактивный источник постоянно облучает датчик напротив. Дым (твердые частицы) ослабляет поток, что замечается датчиком, и включается тревога. В датчиках дыма используется изотоп америция-241, хотя в старых советских РИД-1 применялся аж плутоний-239. Разбирать их или тем более выкидывать в мусор крайне не рекомендуется. Как выглядят радиоактивные металлыДатчики РИД-1

И снова тот же самый принцип. Есть толщина чего-то, которая перекрывает путь ионизирующему излучению. На покрытом радиевой СПД табло загорается тревожная лампочка: «обледенение». На фото — датчик обледенения РИО-3, на отечественной авиации получил широкое распространение, поэтому вполне может внезапно встретиться на заброшенных аэродромах, военных базах тем, кто залезет туда посталкерить, с плачевными последствиями:

Как выглядят радиоактивные металлы Допустим, прочитав эту статью, вы запаниковали и побежали сталкерить покупать недорогой и сердитый армейский или геологический дозиметр на Авито. Тем самым вы приобретаете и невзрачный, маленький, но совсем не безобидный контрольный источник, для калибровки прибора: Как выглядят радиоактивные металлыИсточник источника Это тоже радиоактивный источник, вполне серьезный и опасный для здоровья, несмотря на свою миниатюрность. Его нельзя терять, ломать, давить или выкидывать.

Если вы думаете, что целью статьи было показать, как страшно жить — вовсе нет.

Попробуйте посмотреть на это с другой стороны: вы предупреждены, и теперь не будете покупать для своих проектов на ардуино стильные аналоговые циферблаты от авиационных и флотских приборных панелей, поостережетесь сваривать ториевыми электродами и фотографировать на просветленный винтажный объектив. И тем более, чтобы заработать на все это денег — не потащите в металлолом найденный на каком-то заброшенном заводе пузатый гамма-источник с проушиной сверху.

Как добывается радиоактивный уран и для чего он используется?

Уран является редким и дорогим радиоактивным металлом, который окрашен в серебристый цвет. Раньше он использовался в качестве красящего вещества для изготовления керамики и цветного стекла.

Однако, сегодня уран высоко ценится за способность его ядер к делению и выделению тепла — этот материал является основой атомной энергетики и атомного оружия. Существует мнение, что в будущем уран можно будет использовать для создания ракетных двигателей.

Получается, что этот радиоактивный химический элемент играет в науке и даже в жизни обычных людей очень большую роль — от него зависит не только добыча электроэнергии и уровень вооружения, но и способность людей в будущем посещать далекие планеты вроде Марса и так далее.

Поэтому, давайте выясним, как добывается уран, сколько он стоит и другую интересную информацию.

Как выглядят радиоактивные металлы

Образец урана — нужного в промышленности, но опасного для здоровья химического элемента

Как добывается уран?

Уран является редким радиоактивным металлом, по распространенности он находится на 38 месте. Его довольно много в земной коре, однако он очень рассеян и не образует мощных месторождений. В чистом виде он практически не встречается, поэтому его выделяют из минералов.

Наиболее распространенным минералом урана считается урановая смолка, которая также известна как настуран. Помимо самого урана, в состав этого минерала входят радий, актиний, полоний и другие элементы — продукты радиоактивного распада его изотопов.

Примерно 99,4% земного урана представляет собой уран-238, оставшиеся 0,6% приходятся на уран-235.

Как выглядят радиоактивные металлы

Настуран — минерал, содержащий в себе уран

Так как уран является радиоактивным металлом, его месторождения можно найти при помощи оборудования для измерения уровня радиации. Но добыча этого металла — очень опасная затея, потому что радиация вредит человеческому здоровью. Так как уран играет очень большую роль в современной промышленности, без его добычи никуда.

Существует три основных вида добычи урана:

  • открытый, применяемый в случаях, когда урановая руда находится на поверхностных слоях земной коры. Рабочие копают бульдозерами большую яму, загружают руду в грузовики и отправляют в перерабатывающий комплекс;
  • подземный, применяемый при глубоком расположении радиоактивного материала. Рабочие бурят вертикальную шахту глубиной до двух километров и поднимают руду при помощи специальных грузовых лифтов. Порода измельчается и очищается от примесей, в результате чего остается только осадок солей урана — он называется желтый кек (yellow cake) и после процесса прокаливания превращается в закись-окись урана, которым торгуют на бирже;
  • скважинное подземное выщелачивание, которое в корне отличается от первых двух способов. В этом случае рабочие бурят 6 скважин по углам шестиугольника, через которые в руду закачивают серную кислоту. После этого, в центре фигуры бурят еще одну дыру, которая используется для извлечения насыщенного солями урана раствора. Он пропускается через специальные колонны, чтобы соли урана остались только на специальной смоле. Далее из смолы изготавливается желтый кек, а из него — закись-окись урана.

Как выглядят радиоактивные металлы

Процесс добычи урана из карьера

Опасность урана для здоровья человека

Уран опасен не только потому, что обладает ионизирующим излучением — он является тяжелым металлом, имеющим свойство накапливаться в организме. Ионизирующее излучение провоцирует развитие раковых заболеваний, что многим из нас уже хорошо известно.

А накапливание в организме тяжелых металлов ведет к их разрушению: в опасности находятся головной мозг, сердце, легкие, почки и другие важные органы человеческого организма. А если уран попадает в организм беременной женщины или ребенка, могут возникнуть серьезные проблемы в развитии.

Опасные частицы урана могут проникнуть в тело самыми разными способами: при заглатывании, вдыхании и даже через трещины на коже.

Как выглядят радиоактивные металлы

Уран может нанести серьезный вред здоровью

Что такое обогащение урана?

В природном уране содержится три изотопа: уран-238, уран-235 и уран-234. Выше я уже отметил, что большая часть земного урана представляет собой изотоп 238, который достаточно стабилен и не способен к самостоятельному поддержанию цепной ядерной реакции. Чтобы создать ядерное топливо, среди всех изотопов нужно выделить именно изотоп уран-235 — этот процесс и называется обогащением урана.

Как выглядят радиоактивные металлы

Уран-235 является самым ценным изотопом

Разделить изотопы очень сложно. Так как изотопы урана 238, 235 и 243 это одни и те же химические элементы, их свойства одинаковы и даже разница в атомной массе составляет всего лишь около 1%. Несмотря на это, именно на разнице в массе атомов изотопов и заключается суть большинства методов обогащения.

Самый простой и распространенный способ разделения изотопов — это газовая диффузия. Технология подразумевает помещение газообразного соединения урана в центрифугу, где инерция заставляет тяжелые молекулы концентрироваться у стенки центрифуги.

Известно, что 235-й изотоп немного легче 238-го из-за разницы в количестве нейтронов в ядре, поэтому во время работы центрифуги он остается в середине, а более тяжелые липнут к стенкам.

Как выглядят радиоактивные металлы

Газовые центрифуги для обогащения урана

Где добывается больше всего урана?

Уран можно найти практически в любой точке земного шара, но лидерами по его добыче являются Австралия, Канада и Казахстан. В некоторые годы в список самых крупных производителей урана попадают Китай и некоторые африканские страны. Безусловным лидером по запасам урана в мире уже много лет является Австралия.

Если верить данным Всемирной ядерной ассоциации, в этой стране хранится около 31% всех мировых запасов урана. В этом нет ничего удивительного, потому что на территории Австралии имеется целых 19 месторождений урана. Среди них есть шахта Олимпик Дам, где ежегодно добывается до 3 000 тонн сырья для ядерного топлива.

Как выглядят радиоактивные металлы

Австралийская шахта Олимпик Дам

Как можно понять, Россия редко оказывается лидером в добыче урана.

Но не все так плохо — страна занимает первое место по производству обогащенного урана, что является еще более сложной задачей, чем добыча.

В большом успехе России в обогащении урана тоже нет ничего удивительного, потому что страна сама производит газовые центрифуги и владеет 40% мировых мощностей для обогащения химического элемента.

Как выглядят радиоактивные металлы

В России больше всего урана добывается в Краснокаменске

Что делать во время ядерного взрыва?

Сколько стоит уран?

Сырьем для изготовления ядерного топлива является закись-окись урана.

Урановый рынок находился в не лучшем состоянии после ужасной аварии на японской атомной электростанции «Фукусима-1» в 2011 году.

Но в 2020 году ситуация стала улучшаться и стоимость урана значительно возросла. По данным за начало марта 2022 года, цена за фунт (0,4 килограмма) закиси-окиси урана составляет около 48 долларов.

Как выглядят радиоактивные металлы

В продажу уран поступает в виде «таблеток»

Сообщается, что в основном уран необходим для питания 437 атомных энергоблоков, находящихся в разных уголках нашей планеты. Если верить открытым источникам, каждый год они потребляют до 62,5 тысяч тонн урана.

Если вам интересны новости науки и технологий, подпишитесь на наш Telegram-канал. Там вы найдете анонсы свежих новостей нашего сайта!

Если вам интересно, как работают атомные электростанции, рекомендую почитать этот материал. Также можете почитать о том, что будет, если на АЭС полностью отключат электричество — вот ссылка.

Радий – полезные свойства, особенности и угроза металла

По названию этого химического элемента названо явление радиоактивности. Радий – самый радиоактивный металл на планете. Однако ему нашли применение ученые, геологи и врачи.

Читайте также:  Коптильня холодного и горячего копчения своими руками: пошаговые инструкции по созданию

Как выглядят радиоактивные металлы

Что представляет собой

Радий – это химический элемент таблицы Д.И. Менделеева №88.

Металл цвета серебра – продукт многоступенчатого распада урана-238:

  • В темноте радий испускает голубоватый свет. По этой характеристике его легко отличить от других элементов.
  • В честь него назван феномен радиоактивности.

Радиоактивность измеряется в кюри (Ки). 1 Ки – это 37 миллиардов распадов ежесекундно.

  • Относится к щелочноземельным металлам.
  • Структура кристаллической решетки – объемно-центрированный куб.
  • Известно 35 природных и созданных изотопов элемента, все нестабильны. Самый устойчивый – 226 (период полураспада 1603 года). Некоторые «живут» доли секунды.

Международное обозначение и формула элемента – Radium (Ra).

Как был открыт

Открытие радия (1898 год) – заслуга Марии Кюри:

  • Годами она работала с урановой смолкой. Это были отходы с местного предприятия. После извлечения урана они должны были быть «чистыми», но «фонили» сильнее чистого урана.
  • Позднее к ней присоединился супруг Пьер и коллега Жан Бемон.
  • Лишь через 12 лет была получена первая в истории «песчинка» чистого радия.

Как выглядят радиоактивные металлыРеплики продуктов начала XX века, содержащих радий, на витрине в Музее Марии Кюри, Париж

В тонне урановой смолки, которую перерабатывали супруги Кюри, было 0,1 г радия.

  • Первые образцы стали самым дорогим веществом на планете: цена 1 г радия превосходила стоимость двух центнеров золота.

Попутно Мария открыла элемент, который назвала полонием – в честь своей родной страны Польши.

Как выглядят радиоактивные металлыОтопление радием-камин 21 века. Французская карточка 1910 года

За открытие радия Марии Склодовской-Кюри присудили в 1911 году Нобелевскую премию.

В радии как металле с «подсветкой» видели неисчерпаемый источник тепла и света. Однако вскоре обнаружилась смертельная опасность радиации для биологических структур.

Название восходит к латинскому radius – луч. Так радиоактивный элемент назвали за постоянную светимость.

Ра – верховный бог Солнца у древних египтян.

Физико-химические характеристики

Химические свойства этого щелочноземельного металла сходны с барием, но проявляются интенсивнее:

  • Реакция с водой сопровождается образованием водорода.
  • На воздухе радий тускнеет, покрываясь оксидно-нитридным слоем.
  • Образует самые прочные (из щелочноземельных металлов) соединения с органическими кислотами.

Как выглядят радиоактивные металлы

Главное свойство вещества – радиоактивность:

  • Радий беспрерывно продуцирует теплоту. Без «отдушины» нагревается до расплавления.
  • Радий испаряется: все изотопы (кроме 228-го) становятся радоном. Газ радиоактивен.
  • Радий, продукты его распада испускают лучи всех видов: альфа-, бета-, гамма-.

Благодаря радиоактивности радий, его соединения отсвечивают в темноте.

Свойства атома
Название, символ, номер

Атомная масса
(молярная масса)

Электронная конфигурация

Химические свойства
Радиус иона

Электроотрицательность

Электродный потенциал

Степени окисления

Энергия ионизации
(первый электрон)

Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)

Температура плавления

Температура кипения

Уд. теплота плавления

Уд. теплота испарения

Молярная теплоёмкость

Молярный объём

Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки

Параметры решётки

Прочие характеристики
Теплопроводность

Номер CAS

Ра́дий / Radium (Ra), 88
226,0254 а. е. м. (г/моль)
[Rn] 7s2
(+2e) 143 пм
0,9 (шкала Полинга)
Ra←Ra2+ −2,916 В
2
 1-й 509,3 (5,2785) кДж/моль (эВ)
2-й 979,0 (10,147) кДж/моль (эВ)
(при к.т.) 5,5 г/см³
1233 K
2010 K
8,5 кДж/моль
113 кДж/моль
29,3 Дж/(K·моль)
45,0 см³/моль
кубическая объёмноцентрированая
5,148
(300 K) (18,6) Вт/(м·К)
7440-14-4

Нахождение в природе

Радий – рассеянный элемент, микроконцентрации обнаружены в различных объектах.

Как выглядят радиоактивные металлыРадиоактивный элемент Радия

Элемент распределен по биосфере неравномерно:

  • Главный источник металла – урановая руда.
  • Радий всегда содержат руды тория.
  • Вымываясь оттуда, попадает в воду, нефтяные, газоносные пласты. Найден во вторичных минералах свинца.

Тонна урана из урановой руды содержит 0,34 г радия. Тонна земной коры – 1 мкг.

За более чем 120 лет – со времени открытия – на Земле удалось получить полтора кг вещества.

Все природные изотопы радия сведены в таблицу:

Изотоп
Историческое название
Семейство
Период полураспада
Тип распада
Дочерний изотоп (историческое название)
Радий-223 актиний Х (AcX) ряд урана-235 11,435 дня α радон-219 (актинон, An)
Радий-224 торий Х (ThX) ряд тория-232 3,66 дня α радон-220 (торон, Tn)
Радий-226 радий (Ra) ряд урана-238 1602 года α радон-222 (радон, Rn)
Радий-228 мезоторий I (MsTh1) ряд тория-232 5,75 года β актиний-228 (мезоторий II, MsTh2)

Технология получения

  1. Радий выделяют из урановой руды, получение металла базируется на электролизе. Рабочим материалом выступают растворенный хлорид радия и ртуть как катод.

  2. Второй способ получения – из природных вод, которые выщелачивают радий из минералов с ураном в составе.

Производство относится к вредным: требуются специальные средства защиты, соблюдение правил техники безопасности.

Где используется

Использовать новое вещество начали сразу. Супруги Кюри не запатентовали продукт, считая его всеобщим достоянием. Предприимчивые граждане воспользовались этим.

«Философский камень»

Рынок Европы и Америки заполонила чудодейственная продукция: «молодильные» кремы, пудры, зубные пасты. Мошенники изготавливали также хлеб, печенье, шоколадки, «лечебную» воду, средство для повышения потенции.

Бум продержался двадцать лет, пока не была доказана опасность увлечения веществом.

Промышленность

Радий был микрокомпонентом светящейся краски. Ею снабжали циферблаты армейских компасов, часов, авиационных, морских приборов. В 1970-х радий заменили менее агрессивным тритием.

Как выглядят радиоактивные металлыСоветский армейский компас. Жёлтая краска содержит радий

Сферы применения единичны:

  • В сплаве с бериллием – производитель альфа-частиц в радиево-бериллиевых накопителях нейтронов.
  • Светящиеся составы (с сульфидом цинка).
  • Маркер качества литья, сварных швов.
  • Нейтрализация электростатических зарядов.

Применение вещества ограничивается главным недостатком – радиоактивностью.

Другие сферы

  • Геологи применяют радиевые изотопы для определения возраста минералов, осадочных пород.
  • Для геохимиков это индикатор движения океанской воды и концентрации урана.
  • Ювелиры облучают радием драгоценные камни для улучшения цвета.
  • Для медицины радий – источник газа радона (его добавляют в лечебные ванны). Кратковременное облучение радием – метод борьбы с онкологией.

Радий проникает в живые организмы:

  • В растительном мире его больше в стволах деревьев.
  • Организм животных и человека получает его с водой, пищей.
  • Четыре пятых поступившего радия оседает в костях.
  • Концентрация вещества определяется пищевым рационом и районом проживания.

По стандартам РФ, кубический метр воздуха не должен содержать более 0,000001 мкг радия.

Нанодозы вещества полезны, превышение чревато онкологией. Поэтому критически важно видеть барьер, после которого достоинства материала становятся недостатками.

Проверить совместимость мужчины и женщины по Знаку Зодиака

Радиоактивные металлы

Радиоактивные металлы

Впервые радиоактивный металл радий был открыт французским физиком Пьером Кюри (1859-1906) в 1898 году. Ученый носил пробирку со своим «открытием» в нагрудном кармане, получил роковую дозу облучения и рано умер. За свое открытие вместе с женой Марией Склодовской-Кюри (1867-1934) и ученым Антуаном Анри Беккерелем (1852-1908) Пьер Кюри получил Нобелевскую премию. Это было в 1903 году.

Итак, что такое радиоактивные металлы, к которым принадлежат уран, радий, торий и нептуний? Это такие металлы, которые обладают способностью превращаться в другие химические элементы, испуская при этом различные частицы. Ученые называют их гамма-квантами.

Невероятную силу радиоактивных элементов люди узнали после взрывов ядерных бомб в японских городах Хиросима и Нагасаки в 1945 году. За считанные минуты было убито и ранено более 200 тысяч человек.

Итальянский городок Орвието однажды облетела сенсационная весть: местные специалисты обнаружили, что внутри католического собора, который был построен в XIII-XIV веках, радиоактивность повышена в 15 раз по сравнению с естественной. «Что такое? Почему? — заволновались жители Орвието.

— Куда же нам теперь ходить молиться?» «Все в тот же собор, — ответили ученые. — Ничего страшного с вами не случится, вы же находитесь в соборе не круглые сутки, а довольно короткое время, пока длится служба. Во всем же виноват мрамор, из которого построили в свое время собор.

Он содержит много радиоактивных элементов: урана, тория и других…»

Уран — металл с удивительными свойствами, ключ к раскрытию тайн атомной энергии. Это естественный источник радиоактивного излучения, которое широко используется в медицине, сельском хозяйстве, промышленности.

Внешне слитки чистого урана очень напоминают слитки серебра или стали. Но уран очень тяжелый металл, один из самых тяжелых химических элементов в природе. Один кубический сантиметр урана весит 19 граммов.

Отличительные свойства урана таковы. Во-первых, это радиоактивный металл, а значит, в нем постоянно протекают определенные структурные изменения, сопровождающиеся выделением энергии в виде радиоактивного излучения.

Некоторые атомы урана подвержены процессу распада, то есть атомы могут расщепляться на две части, высвобождая огромное количество энергии.

Процесс распада атомов урана лежит в основе работы ядерных электростанций, ядерного оружия.

Во-вторых, уран — химически активный элемент. Он вступает в реакцию со многими химическими элементами. Если уран соприкасается с воздухом, то на его поверхности быстро образуется черная пленка. Она состоит Из соединений урана и кислорода.

В небольших количествах уран достаточно часто встречается в природе, но не в чистом виде. Процесс получения чистого урана из урановой руды длительный и трудоемкий.

Из тонны переработанной руды получают всего лишь несколько граммов урана. Сначала урановую руду дробят, просеивают и обрабатывают различными химическими веществами, для того чтобы очистить ее от посторонних примесей.

Затем руду в несколько этапов очищают до получения желтой, похожей на пластилин массы.

В одном килограмме урана потенциально заложено столько же энергии, сколько в трех миллионах килограммов угля. В ядерных реакторах в результате цепной реакции распада атомов урана выделяется огромное количество энергии, которая приводит в движение турбины — основные звенья в электрических генераторах.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector