Открытие Х-лучей и радиоактивности: украинский вклад, всемирное наследие

Догадывались ли ученые, открывая радиоактивные элементы, к чему это может привести в будущем?…

Открытие радиоактивности принесло человечеству немало пользы. Исследование процессов распада атомного ядра важно не только для практических целей в энергетике, медицине, современных технологиях, но и для познания тайн еще более глубоких уровней структуры Вселенной: свойств нейтрино, подтверждения существования некоторых гипотетических частиц, природы темной материи и т.д.

Кроме того, вместе с пользой открытие искусственных радиоактивных изотопов принесло человечеству и немалый вред. После ужасов Хиросимы и Нагасаки восприятие атомной энергии изменилось и не к лучшему. Речь «Атом ради мира» Дэвида Эйзенхауэра в 1953 году имела свои результаты – в мире появилось Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ). Однако гонки вооружений, как и становление ядерного клуба, это не остановило.

Кто на самом деле стоял у истоков, какова роль украинских ученых и не только – в сегодняшнем материале от редакции вебсайта Uatom.org.

Открытие Х-лучей: Пулюй, Рентген

В 1875 году пути уроженца Тернопольщины Ивана Пулюя и немца по происхождению Вильгельма Рентгена пересеклись. Вместе они трудились в лаборатории Страсбургского университета под руководством профессора Августа Кундта. Будучи сверстниками, Пулюй и Рентген не стали друзьями, хотя после Страсбурга периодически обменивались письмами, в которых делились результатами своих исследований. Ивана Пулюя интересовали процессы, связанные с Х-лучами на атомно-молекулярном уровне. Рентгену была хорошо известна лампа Пулюя, благодаря которой эти невидимые для человеческого глаза лучи можно было увидеть.

8 ноября 1895 года в лаборатории при Вюрцбургском университете Вильгельм Рентген остался допоздна. Ученый заметил, что фотоматериалы, лежавшие рядом с трубкой Гитторфа, упакованные в светонепроницаемую бумагу, оказались непонятным образом засвеченными. Обычный человек выбросил бы их, но Рентген захотел выяснить причину непонятного явления. Он осознал, что от вакуумных трубок действительно исходят невидимые лучи. Семь недель практически в одиночку ученый исследовал их эффект. И вот 28 декабря 1895 г. он выступил с первой речью о своем открытии перед вюрцбургским физико-математическим обществом.

О реакции Ивана Пулюя узнать можно из воспоминаний его сына: «…Отец прочитал известие об открытии Рентгена, лежа в постели. Сорвавшись с кровати и обхватив голову руками, он то и дело восклицал: «Моя лампа! Моя лампа!». Он послал Рентгену письмо с просьбой ответить, использовалась ли его лампа в экспериментах. На что ответа так и не получил. Когда Рентгену вручали Нобелевскую премию в 1901 году, он всячески уклонялся от объяснения природы своего открытия».

Почему же Нобелевскую премию получил Рентген, а не Пулюй?… Как уже говорилось, формальным поводом для этого стало то, что немецкий физик первым опубликовал информацию об открытии лучей. Но конкретнее на этот вопрос ответил в общении с Иваном Пулюем выдающийся физик, знаменитый Альберт Эйнштейн: «Что произошло – не изменить. Пусть остается при Вас сатисфакция, что и Вы сделали свой вклад в эпохальное открытие. Разве этого мало? А если на трезвую голову, то все имеет логику. Кто стоит за Вами, русинами – какая культура, какие акции? Обидно Вам это слушать, но куда денешься от своей судьбы? А за Рентгеном – вся Европа». На что Пулюй ответил: «Что должно произойти – произойдет и то, что произойдет – будет лучшим, ведь на все воля Божья».

Открытие радиоактивных элементов: Беккерель, супруги Кюри и другие

После открытия рентгеновских лучей французский математик Анри Пуанкаре выдвинул гипотезу, что излучение этих лучей связано с флуоресценцией. Проверяя это предположение, французский физик Антуан Беккерель приступил к ряду экспериментов с сернистым цинком и сернистым кальцием по одинаковой методике. Все они не увенчались успехом. Для этого Беккерель решил проверить гипотезу Пуанкаре, используя наиболее сильно фосфоресцирующие материалы – соли урана. В результате — 1 марта 1896 года ученый установил, что изолированные от действия света фотопластинки, находящиеся в контакте с солями урана, засвечиваются. Традиционно эта дата считается открытием радиоактивности. Следует отметить, что об этом явлении в 1858 году и в 1867 году сообщали французские изобретатели Жозеф Ньепс и Абель Ньепс де Сент-Виктор соответственно. Однако их наблюдения не стали открытием и были забыты.

Чем больше экспериментов проводил Беккерель, тем больше убеждался, что эффект «засвета» вызван неизвестным излучением, которое проходит сквозь непрозрачные тела. Было очевидно, что если эти лучи излучают соли урана в темноте, то, конечно, никакой связи между явлением фосфоресценции и рентгеновским излучением нет. Для подтверждения этого вывода ученый проверяет, как влияют другие урановые соединения на фотопластинки. И, наконец, 18 мая 1896 года, используя металлический уран, полученный французским химиком Анри Пуассоном, Беккерель экспериментально доказывает, что носителем «урановых лучей» является непосредственно уран. Ученые столкнулись с неизвестным ранее свойством атомов этого элемента постоянно и неизменно выделять энергию.

Роль примесей в фосфоресцирующих веществах беспокоила Беккереля. Он предложил молодому французскому ученому Пьеру Кюри проверить, нет ли примесей в этих веществах. Жена Пьера Мария Склодовская-Кюри, заинтересовавшись глубоко проникающим излучением, способным ионизировать воздух и засвечивать фотопластинку, решила выбрать это явление темой своей докторской диссертации. Ученая начала выяснять, не обладают ли примеси соединений урана его свойством излучать «лучи Беккереля» (позже, в 1898 году, она именует их «радиоактивными», введя термин «радиоактивность» в употребление), а также нет ли других неизвестных элементов, которые обладают таким свойством.

Для решения поставленной задачи метод фотопластинок был непригоден, требовал много времени, поэтому для измерения электропроводности воздуха Мария Кюри использовала пьезоэлектрический кварцевый балансир братьев Кюри. Было исследовано много природных соединений, не содержащих уран, и обнаружено, что вещества с содержанием тория также обладают излучающей способностью. К этому результату одновременно и независимо пришли в 1898 годк Пьер и Мария Кюри и немецкий ученый Герт Шмидт.

После исследования других веществ Марии Кюри пришлось вернуться к соединениям урана. Опорным источником излучения был выбран металлический уран. В результате – выяснено, что два урановых минерала (хальколит и урановая смолка) имеют более интенсивное излучение, чем металлический уран. Следовательно, эти минералы содержали еще какое-то неизвестное вещество, которому присущ высший уровень радиоактивности.

В 1898 году Мария Кюри сообщила о результатах своих экспериментов Французской академии наук. Убежден, что гипотеза его жены не только правильна, но и крайне важна, Пьер Кюри оставил собственные опыты, чтобы помочь Марии выделить неуловимый элемент. С этого времени интересы супругов Кюри как исследователей слились настолько, что даже в своих лабораторных записях они всегда использовали местоимение «мы».

Для проверки гипотезы был изготовлен искусственный хальколит с содержанием урана, который соответствовал природному составу. Оказалось, что активность искусственного хальколита в несколько раз выше природного. Следовательно, природный содержал новый радиоактивный элемент, активность которого выше металлического урана. Пьер и Мария предложили назвать этот элемент полонием в честь Польши, родины Марии Склодовской-Кюри. Это случилось 18 июля 1898 года. Также при этом исследовании был применен новый метод «меченых атомов». Позже полоний был выделен из хальколита.

28 декабря 1898 года супруги Кюри открыли новый радиоактивный элемент: собственными руками из восьми тонн уранита они получили первый в мире грамм радия. Запатентовать же методику и закрепить права на промышленную технологию его производства супруги Кюри отказались, считая, что это «противоречит духу науки». Двадцать лет спустя Мария Кюри напишет: «При моем согласии Пьер отказался извлекать материальную выгоду из нашего открытия. Мы решили не патентовать методику и, ничего не скрывая, обнародовали результаты наших исследований, а также способы получения радия. Более того, всем заинтересованным давали необходимые разъяснения. Вместе с Пьером мы были сторонниками того, чтобы производство радия свободно развивалось, сначала во Франции, а затем и за рубежом, поэтому снабжали ученых и врачей продуктами, в которых они нуждались».

В июне 1903 года Мария Кюри защищает докторскую диссертацию, в этом же году совместно со своим мужем и Анри Беккерелем получает Нобелевскую премию и становится первой женщиной в истории, удостоенной этой высокой награды.

Беккерелю удалось совершить еще одно значительное открытие в атомной физике. Однажды перед публичной лекцией он попросил у супругов Кюри радиоактивное вещество и пробирку положил себе в нагрудный карман. После лекции – вернул вещество владельцам. И потом – обнаружил на коже значительное покраснение в форме пробирки. Беккерель рассказал об этом Пьеру Кюри, тот же решил провести на себе опыт: за десять часов он носил привязанную к предплечью пробирку с радием. Через несколько дней – у него также появилась краснота, которая со временем превратилась в серьезную язву. Так впервые было открыто биологическое действие радиоактивности.

Касательно супругов Кюри – после трагической гибели Пьера в 1906 году, Мария заняла должность профессора на кафедре физики в Сорбонне и продолжила работу над получением чистого радия. Вместе с Анри Дебьерном это ей удалось сделать в 1910 году, и уже в 1911-м – она среди лауреатов Нобелевской премии по химии. В 1918 году под ее руководством был открыт Институт радия при Парижском университете. Этот институт стал одним из мировых центров по радиохимии и ядерной физике.

После открытия радия в 1898 году другие радиоактивные элементы начали появляться один за другим. В 1899 году Анри Дебьерн открыл актиний, а в 1900-м Фридрих Дорн – радон. В 1902-м Резерфорд совместно с Фредериком Содди опубликовал теорию радиоактивного распада атомов. В период с 1905 по 1912 годы исследования продуктов распада урана, тория и актиния позволили Содди ввести в употребление понятие изотопа. К 20-м годам XX века было открыто около 40 природных радиоактивных элементов, установлены генетические связи между ними и идентифицированы три вида радиоактивного излучения: α-, β-, γ-лучи.

Исследование рентгеновских лучей и радиоактивных элементов на территории Украины

В Украине исследования рентгеновских лучей были проведены сразу после их открытия. В 1896 г. в научной литературе появилось немало сообщений об опытах с ионизирующим излучением, проведенных в университетах Киева, Одессы, Харькова.

Среди первых исследователей рентгеновских лучей – профессор Одесского университета Николай Пыльчиков. Используя трубку Ивана Пулюя, Пыльчиков открыл целый ряд незнакомых свойств невидимых лучей. Он нашел способ сократить продолжительность экспозиции до 2 секунд. Это была кратчайшая экспозиция в мире. Николая Пыльчикова считают основателем рентгенографии и рентгенологии в Украине, под его руководством в 1896 году началось практическое применение рентгенодиагностики в Одесских больницах.

Одним из первых, кто в полной мере осознал силу, скрытую в атомном ядре, был украинский ученый, геолог, естествоиспытатель, основатель геохимии, биохимии и радиогеологии, учение о биосфере, ноосфере и космизме, а также один из основателей Национальной академии наук Украины Владимир Вернадский. В 1909 году он пришел к идее цепной реакции и ядерного синтеза и понял, что радиоактивные элементы содержат в себе огромную энергию, которую в ближайшее время можно будет добывать во благо человечества.

В 1910 году по инициативе талантливого геохимика и радиолога Евгения Бурксера была создана первая радиологическая лаборатория в Одессе. С 1911 г. в лаборатории начали проводить исследования радиоактивности воды, ила, горных пород и природных объектов Одесских лиманов. В 1912 году под руководством Евгения Бурксера была организована первая экспедиция на Кавказ. Ее цель – исследовать радиоактивность минеральных источников и природных объектов Грузии и Абхазии. По результатам экспедиции ученый сделал доклад на «Тринадцатом съезде естествоиспытателей и врачей», после чего было принято решение признать важность научной деятельности Одесской радиологической лаборатории и всячески способствовать проведению ею дальнейших исследований. В 1912 году в лаборатории был построен первый в Одессе эманатор для приготовления радиоактивной воды, используемой для опытов и профилактики онкологических заболеваний. А уже в 1915 году самостоятельно выделяли радий из отходов ферганской урановой руды.

Владимир Вернадский высоко ценил работу Евгения Бурксера и Одесской радиологической лаборатории. В 1915 году под редакцией ученого были изданы «Труды радиевой экспедиции», один из томов которых – подготовлен Бурксером и посвящен исследованиям Одесской радиологической лаборатории.

С 1917 лаборатория занималась изучением радона. А в 1921 году — на ее базе был создан Институт прикладной химии и радиологии, который в 1925 году трансформировался в Химико-радиологический институт под руководством Евгения Бурксера. Это было первое в Украине крупное научно-исследовательское учреждение, изучавшее радиоактивные элементы и связанные с ними исследования.

После первого сообщения об открытии рентгеновских лучей, профессор Киевского политехнического института Георгий Де-Метц повторил эксперименты немецкого ученого, проведя ряд опытов влияния ионизирующего излучения на живые организмы и неживые объекты. В феврале 1896 ученый опубликовал статью «Рентгеновские лучи и их применение в медицине», в которой описал свои исследования с фотографиями. Георгию Де-Метцу удалось получить четкие снимки лягушки с изображением внутренних органов. Он был уверен, что рентгеновские лучи можно применять для диагностики и лечения человека.

В марте 1896 года вышла еще одна статья ученого «Фотография внутри трубки Crookesa», в которой говорилось о природе рентгеновских лучей и их способности проникать в различные объекты, в том числе и ткани живых организмов. На этом ученый не остановился и приступил к исследованию влияния магнитного поля на проникающую способность рентгеновских лучей. Позже появляется еще одна его публикация, «Радиоактивность и строение материи», где описан ряд опытов по изучению естественной радиоактивности на препаратах из гинекологической клиники Киевского медицинского института. В результате Георгий Де-Метц пришел к выводу, что живые организмы обладают устойчивой низкой радиоактивностью и не накапливают в своих органах значительного количества радиоактивных элементов.

Интересовал Де-Метца также и радий, ученый проводил исследование его содержания в воде и флоре из пруда Киевского ботанического сада. Накопление радия ряской – вот что было среди приоритетных исследований. По их результатам ученый сделал вывод, что некоторые виды живой ткани способны впитывать и даже концентрировать радий из воды и окружающей среды. Поэтому колебания радиоактивности того или иного организма зависят от условий его существования. Вопросам радиоактивности Георгий Де-Метц посвятил много лет, неоднократно принимал участие в научных конференциях, важнейшими из которых были: Международный конгресс по физике в Париже 1900 г., Международный конгресс по радиологии и электричеству в Брюсселе 1910 г., Съезд по изучению производственных сил народного хозяйства Украины в Харькове 1924 г., Радиологический съезд в Одессе 1925 г. и др. Представленный им на съезде в Харькове доклад «Об исследовании радиологических богатств Украины» вышел отдельным изданием в Киеве в 1925 году.

Позже, в 1931-м появилась фундаментальная статья Де-Метца «Радиоактивность и строение материи», в которой представлен исторический экскурс развития знаний о радиоактивности, обобщенные знания о радиоактивных веществах, исторические открытия Конрада Рентгена, Анри Беккереля, Марии Складовской, Пьера Кюри и других выдающихся ученых. В этой работе ученый проанализировал 68 различных урановых материалов и пришел к выводу, что радиоактивность тесно связана с ураном и торием и поэтому поиск источников, богатых радиоактивными веществами, следует направить на урановые и ториевые руды. Вместе с тем в статье Де-Метц описывает картину географического распределения радиоактивных минералов, богатейших месторождений урановых руд.

Поиск радиоактивных элементов при добыче урана в Украине

История открытия месторождений урана в Украине берет начало в 1944 году, когда при Украинском геологическом управлении сначала был создан специальный ревизионный отряд, а затем – Центральная украинская партия для поиска радиоактивных элементов.

При выборе первоочередных объектов для ревизии важное значение имела идея связи уранового оруднения известных месторождений мира с гидротермальными процессами. Часть украинских исследователей считала, что образование Криворожских железорудных месторождений связано именно с этими процессами, поэтому на Криворожье и был направлен первый ревизионный отряд.

В апреле 1945 года специалисты Криворожского отряда Центральной партии при радиометрическом обследовании горных выработок на Первомайском железорудном месторождении (Северное Криворожье) установили высокую радиоактивность в метасоматически измененных амфибол-карбонат-магнетитовых рудах. Контрольные химические анализы подтвердили промышленное содержание урана в исследованных пробах. Таким образом, было открыто Первомайское месторождение – первое крупное урановое месторождение на территории Украины.

Здесь, ради исторической справедливости, следует упомянуть геолога Иосифа Танатара, который еще до начала второй мировой войны описал интенсивные проявления щелочного метасоматоза именно на тех участках, где были обнаружены первые в СССР промышленные месторождения урана. Автору исследований, к сожалению, не суждено было закончить эту работу. С 1941 года – он находился в немецкой оккупации, а в 1945 – его арестовали.

Для дальнейшего изучения обнаруженного на Северном Криворожье уранового оруднения в январе 1946 года была создана Первомайская геологоразведочная партия. В этом же году при изучении керна старых (довоенных) скважин и радиометрического обследования затопленных ранее горных выработок работники партии открыли Жовтореченское месторождение урана.

Для разведки Первомайского и Октябрьского месторождений, а также поиска новых объектов в этом регионе была создана Криворожская экспедиция, в ноябре 1947 года – она вошла в состав Кировской геологоразведочной экспедиции СССР. В результате детальной разведки – открытые месторождения были переданы промышленности. Добычу железоурановых руд положил начало еще трест «Кривбасруда». Однако в 1951 году был создан горнообогатительный комбинат № 9 по добыче и переработке урановых и железных руд, который со временем превратился в Восточный горнообогатительный комбинат (ВосходГОК) Министерства среднего машиностроения СССР.

В начале 1950-х годов геологи установили повышенную ураноносность в палеогеновых буроугольных отложениях Днепровского бассейна (Днепробас). Примерно в то же время аномальные концентрации урана обнаружены в палеозойских отложениях окраин Донецкого угольного бассейна, а урано-битумное оруднение раскрыто сопутствующими поисками в купольных структурах северо-западной части Донбасса (Краснооскольское и Адамовское месторождения).

Со временем Кировская экспедиция в буроугольных отложениях Днепробас разведала целую серию месторождений инфильтрационного типа: Христофоровское, Первозванное, Петромихайловское, Сурское и Девладовское. Однако все они оказались небольшими по запасам урана и были причислены к забалансовым.

Позже в процессе изучения Девладовского месторождения ученые выяснили, что технологические свойства руд способствуют высокому извлечению урана слабым (3-5%) раствором серной кислоты. Следовательно, рудные залежи залегают в водопроницаемых породах в напорном водном горизонте, ограниченном водоупорами. Это дало основание 1957 г. группе работников Кировской экспедиции впервые в СССР предложить метод подземного выщелачивания урановых руд на месте их залегания. Экономический эффект был очевидным – не нужно было сооружать дорогостоящие карьеры и проходить подземные горные выработки в неустойчивых, обводненных породах. Открывалась возможность получать уран экономически рентабельным способом из месторождений, ранее принадлежавших к забалансовым.

Однако понадобилось пять лет, пока в 1962-м ВостокГОК начал проводить на Девладовском месторождении исследовательские и натурные работы по выщелачиванию урана. Как оказалось, результаты превысили все надежды: с 1965 по 1977 гг. главные запасы месторождения были изъяты со значительным экономическим эффектом.

1962 года Кировская экспедиция открывает на Побужье новые месторождения: Южное, Лозуватское, Калиновское. Технико-экономические расчеты показали убыточность их эксплуатации. В том же году было найдено еще два месторождения: Садовое и Братское, которые впоследствии признали малыми урановыми объектами непромышленного значения.

Наконец, в 1964 году во время проведения радиометрического каротажа скважины, которую для поисков источников водоснабжения на южной окраине Кировограда (ныне Кропивницкий) пробурила Южноукраинская экспедиция треста «Киевгеология», была зафиксирована мощность дозы излучения – 2250 мк/ч. В пробах воды из этой скважины содержание радона достигало 74 МБк/куб.м. В керне макроскопически установили прожилки урановых минералов. После радиометрического обследования размещенных вблизи природных отслоений, колодцев и эксплуатационных скважин на воду, – было обнаружено урановое рудопроявление, названное Мичуринским. К середине января 1965 г. на объекте пробурено 56 скважин, из которых 24 раскрыли кондиционное урановое оруднение. Рудопроявление было переведено в разряд месторождений.

В 1965 году было открыто Североконоплянское месторождение, 1966-м – Западноконоплянское и Лелековское, 1968-м – Северинское и Подгайцевское, 1970-м – Щорсовское, 1972-м – Центральное. Открытие месторождений возле Кировограда способствовало укреплению сырьевой базы урана ВостокГОК.

В 1974 году в пределах Новоконстантиновской тектоно-метасоматической зоны картовальным бурением обнаружили радиоактивный ореол. В 1976-м рудопровление получило статус месторождения. В результате детальной разведки этот уникальный объект признан самым большим не только на территории Украины, но и всей Европы.

В 1979 году в результате реорганизации геологической отрасли, Кировская экспедиция была преобразована в Кировское производственно-геологическое объединение (ВОО «Кировгеология»).

После Новоконстантиновского месторождения на территории Новоукраинского массива были открыты: Лесное, Докучаевское, Летнее, Апрельское, Партизанское.

В 90-е годы объемы геологоразведочных и поисковых работ значительно уменьшились. При отсутствии финансирования проводили только доразведку и оценку ранее обнаруженных месторождений и рудопроявлений.

В начале 2000-х в Украине работы продолжались на четырех месторождениях: Мичуринском и Центральном вблизи Кропивницкого, Ватутинском в пгт Смолино и Новоконстантиновском, что находится между Кропивницким и пгт Смолино. На Мичуринском и Ватутинском месторождениях запасы урановых руд – на грани истощения. Центральное интенсивно разрабатывают, оно обеспечивает производственные мощности Ингульской шахты. На Новоконстантиновском – фронт добывающих работ только начинает разворачиваться. Добытую руду будут транспортировать на переработку в Смолинскую и Ингульскую шахты до тех пор, пока не будет построена собственная обогатительная фабрика.

До войны добыча природного урана в Украине составляла около 1000 т в год, то есть 40% от текущих потребностей ядерной энергетики. Стратегическая цель урановой промышленности – обеспечение потребностей отечественной ядерной энергетики природным ураном собственного производства.

Ядерное оружие: вклад украинцев в исследование ядерных реакций

Отцом первой искусственной ядерной реакции считается Эрнест Резерфорд. Еще в 1919 году ему удалось превратить ядро азота в ядро кислорода. С его опытов начались и атомная бомба, и мирный атом. Однако мало кто знает, что украинские ученые, работавшие в харьковской лаборатории, внесли не меньший вклад в исследование ядерных реакций.

В октябре 1932 года в Харькове удалось создать рукотворное научно-техническое чудо. В Украинском физико-техническом институте (ныне ННЦ «ХФТИ») было искусственно расщеплено атомное ядро. Что собственно случилось?… В какой-то степени это походило на осуществление голубой мечты алхимиков: взяли одно вещество – на выходе получили другое. Харьковские ученые Кирилл Синельников, Антон Вальтер, Александр Лейпунский и Георгий Латышев “бомбардировали” протонами на ускорителе Ван-Граафа литий.

Почему это подвиг?… Во-первых, во время эксперимента сам УФТИ существовал всего четыре года (он основан в 1928-м). Представить миру такой выдающийся научный результат за четыре года существования само собой нетривиально. Во-вторых, харьковчане всего несколько месяцев уступили англичанам из Кавендиской лаборатории — ученикам Эрнеста Резерфорда Джону Кокрофту и Эрнесту Уолтону, которые первыми в мире искусственно расщепили ядро. За эту работу английские ученые впоследствии были удостоены Нобелевской премии по физике за 1951 год. В-третьих, это было такое время, что если бы что-то в эксперименте пошло не так, то ни об этих четырех молодых людях, ни о членах их семей уже никто никогда нигде не услышал бы. Исчезли бы бесследно. Потребовались мужество и непоколебимая уверенность в своих знаниях, чтобы взяться за такое незаурядное дело и справиться с ним. Эксперимент учёные проводили не сами. Это был дорогостоящий проект государственного масштаба. Кроме научно-технических расчетов, следовало копать, вести сварочные работы. Потребовались специальные материалы. Но это дело советская власть ресурсов не жалела.

В частности, как теперь известно, в 1940 году ученые того же УФТИ предлагали ряд заявок на патенты: «Об использовании урана в качестве взрывчатого и ядовитого вещества», «Способ приготовления урановой смеси, обогащенной ураном с массовым числом 235. Многомерная центрифуга», «Термоциркулирующая центрифуга» и т.п. Фактически, в этих патентах была изложена схема атомного оружия, которая впоследствии стала общепринятой. Но тогда, вначале реакция на заявки была отрицательной: «Она (заявка) в настоящее время не имеет реального фундамента…. по сути, в ней очень много фантастического…».

В том эксперименте украинцы были не первыми, однако недооценивать результаты искусственного расщепления атома не стоит. Оно убедительно подтвердило идеи и постулаты квантовой механики. Приблизило человечество к пониманию природных явлений, в частности, к строению материи. Открыло эру ускорителей в мировой науке. Современный Большой адронный коллайдер в ЦЕРНи по масштабам (как линейным, так и энергетическим) идет на многие шаги впереди, что дает ему возможность решать такие задачи, как открытие Бозона Хиггса. Так вот, коллайдер является потомком машины, которую в далеком 1932 году создали в Харькове.

В послевоенное время производство плутония и ядерного оружия осуществлялось в Англии, Франции, Китае и СССР. В 40-х годах ХХ ст. были синтезированы америций, кюрий, берклий, калифорний. Эйнштейний и фермий были обнаружены в кораллах атолла Эниветок после американского термоядерного взрыва. Менделеевий был открыт группой Глена Сиборга в количестве 17 атомов. Нобелий был синтезирован одновременно в СССР Георгием Флеровым и Гленом Сиборгом в США. В 1961 году группе Сиборга удалось добыть лоуренсий, а Флерову – дубний. В настоящее время добыты элементы с порядковыми номерами 105 – 112 (джолиотий, резерфордий, борий, ганий, мейтнерий, дармштадтий, рентгений, коперниций соответственно).

Современное состояние исследований радиоактивных элементов в Украине и мире

В мире в 2021 году ученые впервые смогли подробно изучить эйнштейний – один из самых неуловимых и трудных элементов периодической таблицы. 

Министерство энергетики США открыло эйнштейний в 1952 году во время испытания первой водородной бомбы. Этот элемент не встречается в природе и может быть получен только в микроскопических количествах с использованием специализированных ядерных реакторов. Его также трудно отделить от других элементов, он чрезвычайно радиоактивен и быстро распадается, что значительно усложняет исследование.

Ученые из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли в Калифорнийском университете недавно создали 233-нанограммовые образцы чистого эйнштейния и провели первые эксперименты с 1970-х годов.

Эйнштейний получают путём бомбардировки мишени, в данном случае кюрия, нейтронами и протонами для создания более тяжелых элементов. Однако получить его – это только половина задачи. Следующая проблема – найти место для его хранения.

Эйнштейний-254 имеет период полураспада 276 дней. Распадается он на берклий-250, имеющем очень жесткое гамма-излучение. Исследователи из Лос-Аламосской национальной лаборатории в Мексике разработали специальный, напечатанный на 3D-принтере держатель для образцов. Он защищает учёных в лаборатории от опасного излучения.

В Украине до войны исследования в области ядерной и радиационной физики, реакторного материаловедения, физики конденсированного состояния выполнялись на ядерно-физических установках Национальной академии наук. Они использовались для производства радиоизотопов для медицины и промышленности, радиационной стерилизации, обработки полупроводниковых структур, изучения наноструктур, сохранения артефактов. Важную роль эти установки играли для решения задач современной ядерной энергетики Украины, разработки реакторов будущих поколений и термоядерных установок. На сегодня – все установки НАН Украины остановлены и находятся в подкритическом состоянии. Персоналом ведутся работы по контролю параметров и их поддержанию в работоспособном состоянии.

На базе Национального научного центра «ХФТИ» в Харькове создавалась ядерная подкритическая установка «Источник нейтронов». Ее основное предназначение – проведение научных и прикладных исследований в области ядерной физики, радиационного материаловедения, биологии, химии и для производства радиоизотопов. В период с 6 марта 2022 года «Источник нейтронов» с циничной периодичностью обстреливается военными РФ. По информации эксплуатирующей организации, в результате очередного обстрела ядерная установка получила значительные повреждения, вероятность новых может повлиять на состояние ядерной и радиационной безопасности.

Источники:

1. Михаил Сорока «Чудо-лучи выдающегося украинца»

2. Издание «Этот день в истории». Материал «Открытие радия»

3. Оксана Майдебура «Первые радиобиологические исследования в Украине»

4. Арина Микитюк и Елена Олар «Николай Пыльчиков – выдающийся украинский изобретатель»

5. Иван Яценко «Владимир Вернадский и физика»

6. Светлана Плачкова «Познание и опыт – путь к современной энергетике»

7. Игорь Гирка «Научный подвиг украинцев, о котором мало кто знает»

8. Николай Шаталов «Уран недр Украины: геохимия урана и история создания минерально-сырьевой базы»

9. Анатолий Бакаржиев и Александр Лысенко «История создания сырьевой базы урана Украины»

10. Материалы ННЦ «ХФТИ»

Редакция сайта Uatom.org