Земная жизнь искусственных элементов

С помощью ядерных реакций было искусственно синтезировано более 60 радиоизотопов технеция, прометия, астата и франция и более 100 изотопов трансурановых элементов. Периоды их полураспада оказались ничтожно малы по сравнению с возрастом Земли. Например, самый долговечный изотоп франция живет всего 21 мин. А наиболее устойчивый -плутоний-244 распадается наполовину за 76 млн. лет. Хотя все эти элементы "вторичные", их земное существование можно считать вполне вероятным.

Изотопы астата и франция входят в радиоактивные семейства. Но по сравнению с другими вторичными элементами они в весьма невыгодном положении - располагаются на боковых ответвлениях главных "магистралей" радиоактивных превращений. Эти ответвления объясняются способностью некоторых атомов распадаться двумя способами.

Скажем, актиний-227 в ряду урана-235 в основном способен испускать бета^--частицы, электроны. Но он может выбрасывать и а^--частицу. Такое явление называют еще "радиоактивной вилкой". На "бета-зубце" этой "вилки" находится торий-227, а на "альфа-зубце" как раз изотоп редчайшего франция. Так же "рождается" и астат. Поэтому вторичные астат и франций образуются в очень малых количествах, а так как у них и периоды полураспада ничтожно малы, то им не удается накапливаться в ощутимых количествах. Поэтому-то астат и франций - редчайшие элементы Земли. С помощью очень сложных расчетов ученые доказали, что в слое земной коры толщиной 1,6 км содержится лишь несколько граммов этих элементов (см. ст. "Франций").

Обнаружили ученые в земных минералах и первые трансурановые элементы - нептуний и плутоний. И в довольно солидном количестве: примерно 2600 т плутония и 230 т нептуния на всю массу земной коры. "Генератором" этих вторичных элементов оказывается опять-таки уран. В природе немало свободных нейтронов. Они поглощаются ядрами урана-238, и происходит та самая цепочка радиоактивных превращений, которая протекает в атомном реакторе.

К вторичным элементам можно причислить и технеций с прометием. В 1940 г. советские ученые К. А. Петржак и Г. Н. Флеров открыли совершенно новый вид радиоактивных превращений. Оказалось, что ядра урана-238 могут распадаться на два осколка примерно равного размера - распадаться не под действием нейтронов, а самопроизвольно. Чтобы доказать это, Флерову и Петржаку пришлось проводить свои эксперименты на дне глубокой шахты Московского метрополитена. Многометровая толща земли не пропускала сюда нейтроны космического излучения, которые могли исказить результаты опытов.

Уран-238 распадается самопроизвольно с очень большим периодом полураспада (около 10¹⁵ лет). И осколки его распада получаются в таком же обширном ассортименте, как при делении урана под действием нейтронов. Среди этих осколков есть изотопы технеция и прометия. Период полураспада самого долговечного изотопа технеция равен примерно 2 млн. лет, а прометия - всего 18 годам.

Земные ресурсы вторичных технеция и прометия совершенно ничтожны. И тем не менее в 1961 г. американские ученые Б. Кенна и П. Курода обнаружили в урановых минералах чуть приметные следы технеция. Они же в 1968 г. нашли земной прометий.

перейти к началу страницы