Путешествие в Страну элементов

Неоценимую услугу оказывают меченые атомы ученым-химикам. Используя серу-35, академик А. П. Виноградов изучал изотопный состав серы (отношение ³²S/³⁴S) в кристаллических камнях, породах вулканического происхождения, а также в различных метеоритах. В результате этих исследований получены новые точные сведения относительно возраста, состава и природы космической материи и горных пород нашей планеты.

За последние десятилетия атом вторгся во все области науки, кроме разве что математики. Нет такого места в технике, где он пришелся бы не ко двору.

Сейчас известно почти 500 стабильных и 1000 радиоактивных изотопов. Свыше 150 радиоактивных изотопов пригодны для решения многочисленных задач, стоящих перед учеными, инженерами, врачами, агрономами. А что делать с остальными радиоизотопами?

Куда девать отбросы?

Допустим, что все интересующие человека изотопы извлечены из ядерного реактора. Куда же девать оставшиеся вещества, которые являются настоящими отходами? В 2000 году, когда, как полагают ученые, три четверти общих энергетических потребностей будут покрываться за счет атома, количество радиоактивных отходов достигнет 3 тысяч тонн, что эквивалентно 75–100 тысячам тонн радия, то есть 75–100 миллиардам кюри.

Не упаковывать же в конце концов радиоактивные отходы в ракеты, чтобы посылать их в космос! Хранение радиоактивных отходов — проблема № 1 атомной промышленности.

Их стараются держать в наиболее концентрированном виде. Обычно изотопы с малым периодом жизни, например натрий-24, йод-131, фосфор-32 и другие, помещают в специальные резервуары, где они «умирают», постепенно теряют свою радиоактивность в результате естественного распада. Если речь идет о небольших количествах жидких радиоактивных отходов, то их в некоторых случаях можно спускать прямо в подземные отстойники. Что касается газообразных отбросов, они должны проходить через фильтры, с которыми поступают так же, как с твердыми радиоактивными отходами. Из радиоактивных отбросов можно готовить атомные «спагетти»: разводят глину, примешивают к ней радиоактивные отбросы, формуют в виде длинных макаронин и затем все это подвергают обжигу в печах. Такие атомные «спагетти» закапываются в землю на специальных «кладбищах» радиоактивных изотопов. А вот американцы превратили в «кладбища» глубокие океанские впадины. Между тем это может привести, как доказано советскими учеными, к заражению океанских вод.

Решение столь важной проблемы, несомненно, под силу современной технической мысли, не говоря уже о будущем. В конце концов все больше радиоактивных изотопов находит применение, так что и количество отходов будет сокращаться день ото дня.

Атом и будущее

Изотопы упрямо стучатся в двери мирной экономики, принося с собой революционные преобразования. В тайниках маленького атома скрыто еще много неожиданностей. Американский физик У. Либби как-то сказал, что чуть ли не каждые 5 минут можно придумывать по два новых способа применения радиоизотопов. И тем не менее даже богатое воображение не в силах представить себе все способности мирного атома. Целый калейдоскоп возможностей, особенно если говорить о будущем!

Вполне вероятно, что радиоизотопы сослужат человечеству не меньшую службу, чем атомная энергия.

Атом… Сколько надежд, сколько опасений вызывает он у человечества XX столетия! Неисчерпаемый, он должен принести и принесет прогресс, счастье, мир. В этом уверены советские люди, строящие коммунизм. Пройдет немного времени, и история напишет гневную эпитафию военному атому, широко распахнув двери перед дружелюбными силами нового Геркулеса.

Где предел?

Посмотрите еще раз на систему химических элементов. Она начинается с водорода и кончается… Лет двадцать пять назад мы бы уверенно заявили, что в самом конце системы химических элементов Д. И. Менделеева стоит уран. Еще вчера мы бы сказали, что последним элементом является нобелий (порядковый номер 102), но сегодня уже синтезирован № 103 (лоуренсий). А что будет завтра?

Итак, верхняя граница системы смещается в сторону более тяжелых элементов, и о том, сколь долго она будет еще смещаться, мы поговорим дальше.

Сначала о нижней границе

С нижней границей, кажется, все в порядке. Водород всегда был самым легким из всех известных элементов. В самом деле, что называется химическим элементом?

«Совокупность атомов, обладающих одинаковым зарядом ядра».

У водорода заряд ядра минимальный: 1. Таким образом, водород является первым химическим началом, или элементом, и вести разговор о нижнем пределе системы больше как будто бы нечего. Однако то, что не вызывает сомнений на первый взгляд, далеко не всегда ясно на самом деле.

Когда в 1869 году Менделеев открыл периодический закон, еще не были известны многие из химических элементов и решить вопрос об их количестве считалось невозможным.