Чернобыль. Месть мирного атома - [21]

В августе 1942 года американцам Каннингему и Вернеру удалось получить около 1 микрограмма (мкг) плутония. Через месяц, 10 сентября 1942 года, впервые было взвешено видимое количество искусственно изготовленного элемента: 2,77 мкг оксида плутония. Для этого специально были сконструированы микровесы с кварцевой нитью. В конце 1942 года уже имелось 500 мкг (полмиллиграмма) соли плутония.

Работа была начата в США в то время, когда еще не функционировал ни один атомный реактор для синтеза плутония из урана-238. Американцы запустили свой первый реактор лишь 2 декабря 1942 года: под трибуной спортивного стадиона в Чикаго Энрико Ферми успешно запустил в работу урановый «котёл», состоящий из слоев урана (6 т), оксида урана (36,6 т) и химически чистого графита (315 т). В первом реакторе были созданы все условия для возникновения самоподдерживающейся цепной реакции: она оказалась управляемой, а не разрушающей, как того боялись. Впервые "урановая машина" стала вырабатывать энергию, правда всего только 200 Вт. Также впервые в урановом реакторе стал образовываться элемент плутоний: элементы в реакторе искусственно превращались друг в друга, причем в намного больших количествах, чем в ускорителях.

Справка: в истории Земли процесс образования трансурановых элементов в атомном реакторе, похоже, уже имел место. Когда заработал первый на Земле атомный реактор, наука точно не знает. Атомная физика считается молодой научной дисциплиной, однако, "нечеловеческие"ядерныереакторы на нашей планете существовали еще 2 миллиардов лет назад. Например, в литературе описана такая находка [15] - «Науке уже известны 17 древних реакторов, расположенных в Габоне - одной из стран экваториальной Африки. Все они были обнаружены в районе урановых месторождений Окно и Бангомбе, находящихся на юго-востоке Габона. Девять из семнадцати реакторов найдены учеными в полностью выработанных урановых залежах.

История этой находки, вкратце, такова. В 1972 году в африканской республике Габон, на урановом месторождении Окно, был проведен изотопный анализ руд. Это была скорее формальность, чем серьезное научное исследование. Но результаты анализов оказались неожиданно для всех необычными: концентрация изотопа уран-235 в руде была намного ниже обычной - в некоторых местах обеднение («выгорание») урана достигало 50 процентов. В то же время исследователи обнаружили огромный избыток таких изотопов, которые обычно возникают при реакции деления урана-235 (неодима, рутения, ксенона и других).

Феномен Окло породил множество гипотез, и самая простая из них (а потому и наиболее правдоподобная) приводит к фантастическому на первый взгляд выводу: около двух миллиардов лет тому назад в Окло работал природный атомный реактор, на протяжении примерно пятьсот тысячелетий. Пришельцы? Совсем не обязательно. Для работы реактора нужен замедлитель нейтронов (например, вода), и геометрически правильное взаимное расположение топлива (уран) и замедлителя (вода). Можно предположить, что в толще уранового месторождения, имеющего высокую концентрацию урана-235, были пустоты, в которых вода могла случайно скопиться и запустить ядерный котел. И он заработал в режиме саморегулирования: с увеличением мощности реактора выделялось тепло, и поднималась температура в том объеме уранового месторождения, в котором скопилась вода. Вода испарялась, её слой, замедляющий нейтроны, становился тоньше. Соответственно уменьшалось число замедленных нейтронов, вызывающих реакцию деления ядер урана и мощность реактора падала. Потом вода скапливалась вновь, и цикл возникновения и регулирования цепной реакции деления ядер повторялся».

Для чего создавали первые атомные реакторы

Вернемся в 20-й век. Для атомной промышленности США удачный эксперимент Ферми означал окончание последнего исследовательского этапа перед началом производства плутония в Хэнфорде. С невероятной быстротой были смонтированы три гигантских реактора на южном берегу реки Колумбия. Атомный реакторы Ферми работали, как часы. Когда в годы войны их запустили на полную мощность, они стали ежедневно вырабатывать примерно по 0,5 кг плутония каждый.

Благодаря точным ультрамикрохимическим исследованиям ученые очень скоро стали располагать данными по всем основным физикохимическим свойствам плутония. Он оказался чрезвычайно опасным веществом, прежде всего вследствие своей долговременной радиоактивности (десятки тысяч лет), а также своей способности задерживаться в человеческом организме. В 1 м³ воздуха максимально допустимое содержание плутония составляет всего 10"⁹ грамма. Сравнение плутония с синильной кислотой - одним из сильнейших химических ядов, показывает, что он опаснее её в 10 тысяч раз (предельно допустимая концентрация синильной кислоты равна целых 11 мг на 1 м³ воздуха, или 1,1х10"⁵ грамма).

Справка: По данным новейших исследований, плутоний уже нельзя называть искусственным элементом, ибо в 1971 году его обнаружили в природном редкоземельном минерале бастнезите, не содержащем урана. В 90 кг горной породы содержится 10'¹⁴ г плутония-244, что было установлено с помощью масс-спектрографа. Это единственный изотоп 94-го элемента, который еще не совсем исчез с лица Земли за время ее существования. По приблизительной оценке, вся земная кора толщиной в 16 км содержит всего около 1 кг природного плутония. Другие изотопы плутония, которые сегодня в виде следов еще находятся в природных урановых рудах, имеют, как уже говорилось, искусственное происхождение.