Золото, калифорний, антиводород

Иллюстрация Петра Перевезенцева

Помните куплеты Мефистофеля из оперы Гуно «Фауст»? Ну если и не все куплеты, то уж одну фразу из них вы точно помните — «Люди гибнут за металл». За какой металл — понятно.

Действительно, у древних египтян, греков и римлян золото и серебро чаще других металлов использовали для изготовления монет. Постепенно золото приобрело статус замещающей валюты. Именно золото, а не серебро, потому что месторождений серебра гораздо больше, и его гораздо легче добыть. Дефицит и редкость — вот что делало металл драгоценным.

Золото — один из немногих металлов, который встречается в природе главным образом в виде самородков. Считается, что золотая лихорадка как явление началась в середине XIX века. Даже называют точную дату — 24 января 1848 года. В этот день плотник Джеймс Маршалл обнаружил золотой самородок, застрявший в колесе водяной мельницы. И началось. Собственно, на золотой лихорадке и поднялась богом забытая и безлюдная Калифорния. Именно там случилась эта находка.

А потом по США и по миру покатилась волна золотых лихорадок. Калифорнийская, австралийская, ново-зеландская, южно-африканская, клондайкская и аляскинская. Самая знаменитая — клондайкская 1898 года. Знаменитая только потому, что об этом Чарли Чаплин снял гениальный немой фильм, который вы наверняка смотрели.

У нас тоже была золотая лихорадка, правда, пораньше, чем в США, в 30-х годах XIX века. Она называлась «сибирская», потому что именно в Сибири тогда нашли золотые жилы.

На самом деле масштабная золотая лихорадка случилась на 200 лет раньше, в Бразилии. Там в безлюдных горах исследователи наткнулись на огромные пласты золота у самой поверхности. Тогда информация так быстро не распространялась, как сейчас. И тем не менее уже всего через полгода в этот район приехало около миллиона охотников за золотом.

Самый большой самородок золота нашли в Австралии в 1869 году. Его длина составляла 60 см, а ширина — почти 30 см. Он весил 72 кг. Самый большой самородок в России, и это документально подтверждено, нашли в 1842 году на Урале. Его назвали «Золотой треугольник» (исключительно из-за формы). Он весит около 36 кг, и на него можно посмотреть в Алмазном фонде России.

Если же собрать все золото, добытое в мире, отлить в слитки и плотненько сложить, то получится куб с ребром чуть больше 20 метров. Сколько же это по весу? Больше 166 тысяч тонн сплошного благородства добыто в мире на сегодня.

Многие считают золото самым дорогим металлом. Сегодня его грамм стоит более 6700 рублей. Дорого конечно, но это сущие копейки, это просто тьфу, это просто ничто по сравнению с изотопом металла калифорния, калифорнием-252. Его 1 г стоит 27 млн долларов. Так что самый дорогой металл в мире — калифорний. Но откуда такая несусветная цена?

А дело в том, что калифорния нет в земной коре. Золото спрятано в Земле на всех континентах в виде самородков, а калифорния там нет ни в каком виде. У него 20 изотопов, у всех разный период полураспада, у кого 900 лет, у кого 2,5 года. Но в любом случае в масштабах геологической истории жизнь калифорния — это просто миг. Может быть, поначалу в земной коре нашей планеты и содержался калифорний. Ведь наша планета сформировалась из космической пыли, в которой есть все элементы таблицы Менделеева. Но со временем калифорний распался и превратился в другие более распространенные и стабильные металлы. А времени для этого было достаточно. Ведь возраст Земли — 4,5 млрд лет.

Тогда откуда взялась цена на калифорний, если его нет? Здесь мы должны поблагодарить физиков-ядерщиков, которые научились синтезировать калифорний-252 в своих волшебных реакторах с большим потоком нейтронов. На самом деле физики воспроизводят природные процессы. Все тяжелые химические элементы рождаются во Вселенной в результате столкновения нейтронных звезд.

Таких реакторов на Земле два — в Окриджской лаборатории в США и в Научно-исследовательском институте атомных реакторов, который создал в 1956 году Игорь Васильевич Курчатов. Этот институт находится в Димитровграде, в 80 км от Ульяновска. Еще недавно эти два реактора производили в целом 40 мг калифорния-252 в год.

Получают калифорний следующим образом. Берут мишень из кюрия или плутония и обстреливают ее скоростными потоками нейтронов. Если использовать плутоний, то для синтеза 1 г калифорния потребуется 8 лет. Если использовать более дорогой и синтетический кюрий — полтора года. За все годы производства физики получили всего 10 г.

Микрограммы этого серебристого металла собирают буквально по атомам. Вот откуда такая сумасшедшая цена. Это самый редкий металл на Земле, а потому и самый дорогой.

Однако в прошлом году в Окриджской лаборатории случился большой пожар. Подробностей не знаю — это секретный объект в США. Но производство калифорния американцы прекратили. Наверное — временно. А там кто знает. Так что сегодня мы единственные, кто синтезирует этот уникальный изотоп.

А почему производят именно калифорний-252, у него же период полураспада всего два с половиной года? Ведь у него есть изотопы гораздо более живучие. Дело в том, что только при делении калифорния-252 выделяется огромное количество энергичных нейтронов, которые можно использовать в народном хозяйстве.

Один микрограмм калифорния-252 (а это тысячная доля миллиграмма), который умещается на кончике иглы, выделяет в секунду 2,5 млн нейтронов. А один грамм дает энергии столько же, сколько может выделить небольшой ядерный реактор. Поэтому потребители выстроились в очередь за калифорнием. Его используют в крошечных микрограммовых количествах для изготовления нейтронных источников.

Зачем нужны эти источники? О том, как их используют в науке и народном хозяйстве, мы уже писали (см. «Химию и жизнь» 2018 №10).

Сегодня этот удивительный сверхредкий металл производят только в одной стране в мире — у нас в России. Более того, физики-ядерщики из НИИАР в Димитровграде после долгих исследований и череды неудач добились потрясающего результата. Теперь полный цикл производства калифорния-252 в нашем реакторе сократился в разы и занимает всего несколько месяцев. Все-таки наши физики-ядерщикилучшие в мире. И всегда были.

А есть ли более дорогое вещество, чем калифорний-252? Напомню, 1 г этого металла стоит 27 млн долларов. Казалось бы, куда дороже. Оказывается — есть куда. Один грамм антиводорода, по разным оценкам, стоит от 60 до 115 трлн долларов. Но об антиматерии давайте поговорим в другой раз.