IX. ТОПЛИВО ЯДЕРНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

Великий Менделеев гениально предвидел изумительные свойства последнего элемента составленной им периодической системы. Он писал:

«Убежденный в том, что исследование урана, начиная с его природных источников, поведет еще ко многим новым открытиям, я смело рекомендую тем, кто ищет предметов для новых исследований, особо тщательно заниматься урановыми соединениями».

Это было опубликовано в 1872 году. И уже в 1896 году сбылось предвидение русского ученого, ибо в феврале этого года французский физик Анри Беккерель сделал интереснейшее сообщение в Парижской Академии наук.

Вот отрывки из протокола об этом сообщении:

«…фотографическую бромо‑серебряную пластинку Люмьера обертывают двумя листами очень плотной черной бумаги… На положенный сверху лист бумаги накладывают какое‑либо фосфоресцирующее вещество (бисульфит урана и калия)… При проявлении пластинки на черном фоне появляется силуэт фосфоресцирующего вещества».

Крохотный лучик, засветивший фотопластинку в опыте Анри Беккереля, был первым лучом зари грядущего века атомной энергетики. Но немало труда должны были еще положить ученые, чтобы во всю ширь горизонта засияло зарево этой зари.

Пьер Кюри и Мария Кюри‑Складовская были первыми, продвинувшими дальше работы Беккереля. В чудовищно тяжелых условиях получили они первые крупинки казавшегося тогда самым чудесным элементом на свете – радия. Всю жизнь посвятила оставшаяся одна Складовская исследованиям чудесного металла и погибла от болезни, которой только десятилетиями позже придумали имя – «лучевая».

На одной из всемирных выставок демонстрировались страницы из дневника лабораторных записей, которые вела Складовская. Когда к чуть пожелтевшим листкам бумаги подносили трубку Гейгера, прибор начинал трещать, засекая лавины элементарных частиц. Это с тонких пальцев женщины‑ученой, перебравших по крупинкам сотни тонн урановой руды, попали сюда пылинки радиоактивных элементов, и доныне сохранивших свою казавшуюся тогда волшебной силу радиации.

И все же уран и радий оставались просто экзотическими казусами природы. Только открытия, сделанные в конце тридцатых годов, поставили реально на повестку дня вопрос о практическом использовании заключенной в ядре атома энергии.

Сегодня уже целый ряд электростанций в разных странах мира работает, используя энергию атомного ядра. Самая первая в мире такая электростанция была построена в нашей стране. В нашей стране спущен на воду и первый в мире атомный ледокол.

С энергией урана связаны великие надежды и великие опасения человечества. Целью всех прогрессивных людей стало поставить эту энергию на службу миру и прогрессу.

Будущее урана – это атомные космические ракеты и самолеты, движущиеся с фантастической скоростью в ионосфере, гигантские суда, обеспеченные одним зарядом «топлива» на десятки лет, и карманные фонари, одной батарейки которых хватает на всю жизнь человека. Будущее урана – это преобразование климата материков планеты, сооружение искусственных островов и уничтожение «лишних» горных хребтов, отепление Арктики и обводнение пустынь.

Вот какие фантастические перспективы сулит этот удивительный металл!

Тезка седьмой планеты

В 1781 году знаменитый английский астроном Вильям Гершель, наблюдая с помощью самодельного телескопа небо, обнаружил светящееся облачко, которое принял сначала за комету. Однако дальнейшие наблюдения убедили ученого, что это не комета, а новая, седьмая планета солнечной системы, родная сестра Земли. Гершель назвал ее по имени бога неба древних греков – Ураном.

Открытие Гершеля произвело огромное впечатление на все круги общества, привлекло всеобщее внимание к безвестному до этого скромному астроному‑любителю. Одним из проявлений этого внимания и восхищения и было то, что немецкий химик М. Г. Клапрот в 1789 году назвал именем новой планеты открытый им металл.

Впрочем, Клапрот, как это часто бывало в те времена, получил не чистый уран, а его окисел, «землю». Металлический уран впервые выделил в 1841 году французский химик Э. Пелиго, восстановив его металлическим калием.

Уран оказался не очень интересным по своим механическим и химическим свойствам металлом. Прежде всего он обладает очень большим удельным весом – 19,05 г на куб. см, то есть он почти вдвое тяжелее свинца. Уран сравнительно мягкий металл, легко поддающийся механической обработке. При высоких температурах его можно ковать, волочить, выдавливать. Из него и делают этим способом трубы разного сечения, проволоку, фольгу.

Внешне уран напоминает сталь. Свежеотполированная его поверхность имеет серебристый, чуть голубоватый отблеск. Однако на воздухе она через несколько часов тускнеет. А тонкая пыль урана, распыленная в сухом воздухе, даже самовозгорается. Погруженный в воду, он медленно разлагает ее. Все это говорит о химической активности урана.

Впрочем, никто никогда и не пытался применить уран в качестве конструкционного материала (даже в качестве легирующих добавок к стали не нашел он себе применения). И если бы не другие удивительные его свойства, так и оставался бы он практически бесполезным элементом, занимающим последнее место в периодической системе, скупые образцы крупинок которого можно было бы встретить в немногих коллекциях лучших университетов, да и там его держали бы только для полноты этих коллекций. Лишь некоторые соединения урана использовались бы в фотографии и стекловарении.

Но уран оказался обладателем изумительных специфических свойств. Он непрерывно самопроизвольно выплескивает потоки лучей. При этом ядра атомов урана распадаются, превращаясь в атомы других элементов. И на этот процесс не может повлиять ни то, в состав каких веществ входит уран, ни температура, ни агрегатное состояние, в котором он находится.

В результате радиоактивного распада уран превращается в свинец. Процесс этот происходит, правда, чрезвычайно медленно. Один грамм урана содержит 2,510²¹ атомов. Каждую секунду из этого количества распадается около 12 тысяч атомов. Чтобы распалась половина всех атомов этого грамма урана, надо около 5 миллиардов лет. За следующие 5 миллиардов лет распадается половина оставшейся половины атомов и т. д.

При этом распаде выделяется огромное количество энергии. При распаде ядер одного килограмма урана выделяется такое количество энергии, что его хватит для кругосветного рейса паровоза через оба полюса.

Открывшиеся возможности овладеть этой энергией и сделали уран важнейшим металлом современности.