Звідки взявся уран?Швидше за все, він з'являється під час вибухів наднових. Справа в тому, що для нуклеосинтезу елементів важче заліза повинен існувати потужний потік нейтронів, який виникає якраз під час вибуху наднової. Здавалося б, потім, при конденсації з утвореної нею хмари нових зоряних систем, уран, зібравшись у протопланетній хмарі і дуже важким, повинен тонути в глибинах планет. Але це не так. Уран – радіоактивний елемент, і при розпаді він виділяє тепло. Розрахунок показує, що якби уран був рівномірно розподілений по всій товщі планети хоча б з тією ж концентрацією, що й на поверхні, то виділяв би занадто багато тепла. Більше того, його потік у міру витрачання урану має слабшати. Оскільки нічого подібного не спостерігається, геологи вважають, що не менше третини урану, а можливо, і весь він зосереджений у земній корі, де його вміст становить 2,5 10 -4 %. Чому так вийшло, не обговорюється.

Де видобувають уран?Урана на Землі не так уже й мало - за поширеністю він на 38-му місці. А найбільше цього елемента в осадових породах - вуглистих сланцях і фосфоритах: до 8×10 –3 та 2,5×10 –2 % відповідно. Усього в земній корі міститься 10 14 тонн урану, але головна проблема в тому, що він дуже розпорошений і не утворює потужних родовищ. Промислове значення мають приблизно 15 мінералів урану. Це уранова смолка - її основою служить оксид чотиривалентного урану, уранова слюдка - різні силікати, фосфати та складніші сполуки з ванадієм або титаном на основі шестивалентного урану.

Що таке промені Беккереля?Після відкриття Вольфгангом Рентгеном Х-променів французький фізик Антуан-Анрі Беккерель зацікавився світінням солей урану, що виникає під впливом сонячного світла. Він хотів зрозуміти, чи немає і тут Х-променів. Справді, вони були присутні - сіль засвічувала фотопластинку крізь чорний папір. В одному з дослідів, однак, сіль не стали висвітлювати, а фотопластинка все одно потемніла. Коли між сіллю і фотопластинкою поклали металевий предмет, то під ним потемніння було менше. Отже, нові промені виникали не через порушення урану світлом і через метал частково не проходили. Їх і назвали спочатку променями Беккереля. Згодом було виявлено, що це головним чином альфа-промені з невеликою добавкою бета-променів: річ у тому, що основні ізотопи урану при розпаді викидають альфа-частинку, а дочірні продукти випробовують і бета-розпад.

Наскільки велика радіоактивність урану?Уран не має стабільних ізотопів, всі вони радіоактивні. Найбільш довгоживучий – уран-238 з періодом піврозпаду 4,4 млрд років. Наступним йде уран-235 – 0,7 млрд років. Обидва вони зазнають альфа-розпаду і стають відповідними ізотопами торію. Уран-238 становить понад 99% всього природного урану. Через його величезний період напіврозпаду радіоактивність цього елемента мала, а крім того, альфа-частинки не здатні подолати ороговілий шар шкіри на поверхні людського тіла. Розповідають, що І. В. Курчатов після роботи з ураном просто витирав руки носовою хусткою та жодними хворобами, пов'язаними з радіоактивністю, не страждав.

Дослідники неодноразово зверталися до статистики захворювань робочих уранових копалень та обробних комбінатів. Ось, наприклад, нещодавня стаття канадських та американських фахівців, які проаналізували дані про здоров'я понад 17 тисяч робітників копальні Ельдорадо в канадській провінції Саскачеван за 1950–1999 роки ( Environmental Research, 2014, 130, 43-50, DOI: 10.1016/j.envres.2014.01.002). Вони виходили з того, що найсильніше радіація діє на клітини крові, що швидко розмножуються, приводячи до відповідних видів раку. Статистика ж показала, що у робітників копальні захворюваність на різні види раку крові менше, ніж у середньому у канадців. При цьому основним джерелом радіації вважається не сам по собі уран, а газоподібний радон, що породжується ним, і продукти його розпаду, які можуть потрапити в організм через легені.

Чим же шкідливий уран? Він, подібно до інших важких металів, дуже отруйний, може викликати ниркову та печінкову недостатність. З іншого боку, уран, будучи розсіяним елементом, неминуче присутній у воді, ґрунті та, концентруючись у харчовому ланцюжку, потрапляє в організм людини. Розумно припустити, що у процесі еволюції живі істоти навчилися знешкоджувати уран у природних концентраціях. Найбільш небезпечний уран у воді, тому ВООЗ встановила обмеження: спочатку воно становило 15 мкг/л, але у 2011 році норматив збільшили до 30 мк/г. Як правило, урану у воді набагато менше: у США в середньому 6,7 мкг/л, у Китаї та Франції – 2,2 мкг/л. Але бувають і сильні відхилення. Так, у окремих районах Каліфорнії його у сто разів більше, ніж за нормативом, - 2,5 мг/л, а Південній Фінляндії сягає і 7,8 мг/л. Дослідники ж намагаються зрозуміти, чи не надто суворий норматив ВООЗ, вивчаючи дію урану на тваринах. Ось типова робота ( BioMed Research International, 2014, ID 181989; DOI: 10.1155/2014/181989). Французькі вчені дев'ять місяців напували щурів водою з добавками збідненого урану, причому відносно великої концентрації - від 0,2 до 120 мг/л. Нижнє значення - це вода поблизу шахти, верхнє ніде не зустрічається - максимальна концентрація урану, виміряна в тій же Фінляндії, становить 20 мг/л. На подив авторів - стаття так і називається: «Несподівана відсутність помітного впливу урану на фізіологічні системи...» - уран на здоров'я щурів практично не позначився. Тварини чудово харчувалися, додавали у вазі як слід, хвороби не скаржилися і від раку не вмирали. Уран, як і належить, відкладався насамперед у нирках і кістках й у стократно меншу кількість - у печінці, причому його накопичення очікувано залежало від вмісту у питній воді. Однак ні до ниркової недостатності, ні навіть до помітної появи молекулярних маркерів запалення це не приводило. Автори запропонували розпочати перегляд суворих нормативів ВООЗ. Однак є один нюанс: вплив на мозок. У мозку щурів урану було менше, ніж у печінці, але його вміст не залежало від кількості у воді. А ось на роботі антиоксидантної системи мозку уран позначився: на 20% зросла активність каталази, на 68-90% - глютатіонпероксидази, активність суперкоксиддисмутази впала незалежно від дози на 50%. Це означає, що уран явно викликав окисний стрес у мозку та організм на нього реагував. Такий ефект - сильна дія урану на мозок за відсутності його накопичення в ньому, до речі, як і в статевих органах, - помічали і раніше. Більше того, вода з ураном у концентрації 75-150 мг/л, якою дослідники з університету Небраски напували щурів півроку. Neurotoxicology and Teratology, 2005, 27, 1, 135-144; DOI:10.1016/j.ntt.2004.09.001), сказалась на поведінці тварин, головним чином самців, випущених у полі: вони не так, як контрольні, перетинали лінії, привставали на задні лапи і чистили шерстку. Є дані, що уран призводить до порушень пам'яті у тварин. Зміна поведінки корелювала з рівнем окиснення ліпідів у мозку. Виходить, що щури від уранової води робилися здоровими, але дурними. Ці дані нам знадобляться при аналізі так званого синдрому Перської затоки (Gulf War Syndrome).

Чи забруднює уран місця розробки сланцевого газу?Це залежить від того, скільки урану в газах породах і як він з ними пов'язаний. Наприклад, доцент Трейсі Бенк з Університету Буффало досліджувала сланцеві породи родовища Марцелус, що протягнувся із заходу штату Нью-Йорк через Пенсільванію та Огайо до Західної Віргінії. Виявилося, що уран хімічно пов'язаний саме з джерелом вуглеводнів (згадаймо, що у споріднених кутових сланцях найвищий вміст урану). Досліди ж показали, що розчин, що використовується при розриві пласта, чудово розчиняє в собі уран. «Коли уран у складі цих вод опиниться на поверхні, він може спричинити забруднення околиць. Радіаційного ризику це не несе, але уран – отруйний елемент», - зазначає Трейсі Бенк у прес-релізі університету від 25 жовтня 2010 року. Детальних статей про ризик забруднення навколишнього середовища ураном або торієм при видобутку сланцевого газу наразі не підготовлено.

Навіщо потрібний уран?Раніше його застосовували як пігмент для виготовлення кераміки та кольорового скла. Тепер уран - основа атомної енергетики та атомної зброї. При цьому використовується його унікальна властивість – здатність ядра ділитися.

Що таке поділ ядра? Розпад ядра на два нерівні великі шматки. Саме через цю властивість при нуклеосинтезі за рахунок нейтронного опромінення ядра важче урану утворюються з великими труднощами. Суть явища ось у чому. Якщо співвідношення числа нейтронів і протонів в ядрі не є оптимальним, воно стає нестабільним. Зазвичай таке ядро ​​викидає з себе або альфа-частинку - два протони і два нейтрони, або бета-частинку - позитрон, що супроводжується перетворенням одного з нейтронів на протон. У першому випадку виходить елемент таблиці Менделєєва, віддалений на дві клітини тому, у другому - одну клітинку вперед. Однак ядро ​​урану крім випромінювання альфа-і бета-частинок здатне ділитися - розпадатися на ядра двох елементів середини таблиці Менделєєва, наприклад барію і криптону, що робить, отримавши новий нейтрон. Це явище виявили невдовзі після відкриття радіоактивності, коли фізики піддавали нововідкритому випромінюванню все, що доведеться. Ось як пише про це учасник подій Отто Фріш («Успіхи фізичних наук», 1968, 96, 4). Після відкриття берилієвих променів – нейтронів – Енріко Фермі опромінював ними, зокрема, уран, щоб викликати бета-розпад, – він сподівався за його рахунок отримати наступний, 93-й елемент, нині названий нептунієм. Він і виявив у опроміненого урану новий тип радіоактивності, який пов'язав з появою трансуранових елементів. При цьому уповільнення нейтронів, для чого берилієве джерело покривали шаром парафіну, збільшувало таку радіоактивність. Американський радіохімік Арістід фон Гроссе припустив, що одним із цих елементів був протактіній, але помилився. Зате Отто Ган, який працював тоді у Віденському університеті і вважав відкритий в 1917 протактіній своїм дітищем, вирішив, що зобов'язаний дізнатися, які елементи при цьому виходять. Разом з Лізою Мейтнер на початку 1938 Ган припустив на підставі результатів дослідів, що утворюються цілі ланцюжки з радіоактивних елементів, що виникають через багаторазових бета-розпадів поглинули нейтрон ядер урану-238 і його дочірніх елементів. Незабаром Ліза Мейтнер змушена була втекти до Швеції, побоюючись можливих репресій з боку фашистів після аншлюсу Австрії. Ган же, продовживши досліди з Фріцем Штрассманом, виявив, що серед продуктів був ще й барій, елемент з номером 56, який жодним чином з урану вийти не міг: усі ланцюжки альфа-розпадів урану закінчуються набагато важчим свинцем. Дослідники були настільки здивовані отриманим результатом, що публікувати його не стали, тільки писали листи друзям, зокрема Лізі Мейтнер у Ґетеборг. Там на Різдво 1938 року її відвідав племінник, Отто Фріш, і, гуляючи на околицях зимового міста - він на лижах, тітка пішки, - вони обговорили можливості появи барію при опроміненні урану внаслідок розподілу ядра (докладніше про Лізу Мейтнер див. «Хімію і життя », 2013, №4). Повернувшись до Копенгагена, Фріш буквально на трапі пароплава, що відбуває в США, упіймав Нільса Бора і повідомив йому про ідею поділу. Бор, ляснувши себе по лобі, сказав: «О, які ми були дурні! Ми мали помітити це раніше». У січні 1939 року вийшла стаття Фріша та Мейтнер про поділ ядер урану під дією нейтронів. На той час Отто Фріш вже поставив контрольний досвід, як і багато американські групи, отримали повідомлення від Бора. Розповідають, що фізики стали розходитися своїми лабораторіями прямо під час його доповіді 26 січня 1939 року у Вашингтоні на щорічній конференції з теоретичної фізики, коли вхопили суть ідеї. Після відкриття розподілу Ган і Штрассман переглянули свої досліди і знайшли, так само, як і їхні колеги, що радіоактивність опроміненого урану пов'язана не з трансуранами, а з розпадом радіоактивних елементів, що утворилися при розподілі з середини таблиці Менделєєва.

Як відбувається ланцюгова реакція в урані?Незабаром після того, як була експериментально доведена можливість поділу ядер урану і торію (а інших елементів, що діляться на Землі в скільки-небудь значній кількості немає), що працювали в Прінстоні Нільс Бор і Джон Уіллер, а також незалежно від них радянський фізик-теоретик Я. І. Френкель та німці Зігфрід Флюгге та Готфрід фон Дросте створили теорію поділу ядра. З неї випливали два механізми. Один - пов'язаний із пороговим поглинанням швидких нейтронів. Згідно з ним, для ініціації поділу нейтрон повинен мати досить велику енергію, більше 1 МеВ для ядер основних ізотопів - урану-238 і торію-232. При меншій енергії поглинання нейтрону ураном-238 має резонансний характер. Так, нейтрон з енергією 25 еВ має у тисячі разів більшу площу перерізу захоплення, ніж з іншими енергіями. При цьому ніякого поділу не буде: уран-238 стане ураном-239, який з періодом піврозпаду 23,54 хвилини перетвориться на нептуній-239, той, з періодом піврозпаду 2,33 дні, - довготривалий плутоній-239. Торій-232 стане ураном-233.

Другий механізм - безпорогове поглинання нейтрона, йому слідує третій більш-менш поширений ізотоп - уран-235 (а також і відсутні в природі плутоній-239 і уран-233): поглинувши будь-який нейтрон, навіть повільний, так званий тепловий, з енергією як у молекул, що у тепловому русі, - 0,025 эВ, таке ядро ​​розділиться. І це дуже добре: у теплових нейтронів площа перерізу захоплення вчетверо вище, ніж у швидких, мегаелектронвольтних. У цьому значимість урану-235 для подальшої історії атомної енергетики: саме він забезпечує розмноження нейтронів у природному урані. Після влучення нейтрону ядро ​​урану-235 стає нестабільним і швидко ділиться на дві нерівні частини. Принагідно вилітає кілька (в середньому 2,75) нових нейтронів. Якщо вони потраплять у ядра того ж урану, то викличуть розмноження нейтронів у геометричній прогресії – піде ланцюгова реакція, що призведе до вибуху через швидке виділення величезної кількості тепла. Ні уран-238, ні торій-232 так працювати не можуть: адже при розподілі вилітають нейтрони із середньою енергією 1–3 МеВ, тобто за наявності енергетичного порога в 1 МеВ значна частина нейтронів наперед не зможе викликати реакцію, і розмноження не буде. Отже, про ці ізотопи слід забути і доведеться уповільнювати нейтрони до теплової енергії, щоб вони максимально ефективно взаємодіяли з ядрами урану-235. При цьому не можна допустити їхнього резонансного поглинання ураном-238: все-таки в природному урані цей ізотоп становить трохи менше 99,3% і нейтрони частіше стикаються саме з ним, а не з цільовим ураном-235. А діючи сповільнювачем, можна підтримувати розмноження нейтронів на постійному рівні та вибуху не допустити – керувати ланцюговою реакцією.

Розрахунок, проведений Я. Б. Зельдовичем та Ю. Б. Харитоном у тому ж доленосному 1939 році, показав, що для цього потрібно застосувати сповільнювач нейтронів у вигляді важкої води або графіту і збагатити ураном-235 природний уран щонайменше 1,83 рази. Тоді ця ідея здалася їм чистою фантазією: «Слід зазначити, що приблизно подвійне збагачення тих значних кількостей урану, які необхідні для здійснення ланцюгового вибуху,<...>є надзвичайно громіздким, близьким до практичної нездійсненності завдання». Наразі це завдання вирішено, і атомна промисловість серійно випускає для електростанцій уран, збагачений ураном-235 до 3,5%.

Що таке спонтанний поділ ядер?У 1940 році Г. Н. Флеров і К. А. Петржак виявили, що розподіл урану може відбуватися спонтанно, без будь-якого зовнішнього впливу, щоправда, період напіврозпаду набагато більше, ніж при звичайному альфа-розпаді. Оскільки при такому розподілі теж виходять нейтрони, якщо не дати їм відлетіти із зони реакції, вони й послужать ініціаторами ланцюгової реакції. Саме це явище використовують під час створення атомних реакторів.

Навіщо потрібна атомна енергетика?Зельдович і Харитон були серед перших, хто вважав економічний ефект атомної енергетики («Успіхи фізичних наук», 1940, 23, 4). «... Зараз ще не можна зробити остаточних висновків про можливість або неможливість здійснення в урані ядерної реакції поділу з ланцюгами, що нескінченно розгалужуються. Якщо така реакція здійсненна, то автоматично здійснюється регулювання швидкості реакції, що забезпечує спокійне її протікання, незважаючи на величезну кількість енергії, що знаходиться в розпорядженні експериментатора. Ця обставина є виключно сприятливою для енергетичного використання реакції. Наведемо тому - хоч це і є розподілом шкіри неубитого ведмедя - деякі числа, що характеризують можливості енергетичного використання урану. Якщо процес розподілу йде на швидких нейтронах, отже реакція захоплює основний ізотоп урану (U238), то<исходя из соотношения теплотворных способностей и цен на уголь и уран>вартість калорії з основного ізотопу урану виявляється приблизно в 4000 разів дешевше, ніж з вугілля (якщо, звичайно, процеси "спалювання" та теплознімання не виявляться у разі урану значно дорожче, ніж у разі вугілля). У разі повільних нейтронів вартість "уранової" калорії (якщо виходити з вищенаведених цифр) буде, беручи до уваги, що поширеність ізотопу U235 дорівнює 0,007, вже лише в 30 разів дешевше за "вугільну" калорію за інших рівних умов».

Першу керовану ланцюгову реакцію провів у 1942 році Енріко Фермі в університеті Чикаго, причому керували реактором вручну - засуваючи і висуваючи графітові стрижні при зміні потоку нейтронів. Перша електростанція була побудована в Обнінську у 1954 році. Крім вироблення енергії, перші реактори працювали ще й на виробництво збройового плутонію.

Як функціонує атомна станція?Наразі більшість реакторів працюють на повільних нейтронах. Збагачений уран у вигляді металу, сплаву, наприклад з алюмінієм, або у вигляді оксиду складають у довгі циліндри - тепловиділяючі елементи. Їх певним чином встановлюють у реакторі, а між ними вводять стрижні із сповільнювача, які й керують ланцюговою реакцією. Згодом у тепловиділяючому елементі накопичуються реакторні отрути - продукти розподілу урану, також здатні до поглинання нейтронів. Коли концентрація урану-235 падає нижче за критичну, елемент виводять з експлуатації. Однак у ньому багато уламків поділу з сильною радіоактивністю, що зменшується з роками, через що елементи ще довго виділяють значну кількість тепла. Їх витримують у охолодних басейнах, а потім або захоронюють, або намагаються переробити - витягти незгорілий уран-235, напрацьований плутоній (він йшов на виготовлення атомних бомб) та інші ізотопи, яким можна знайти застосування. Невикористовувану частину відправляють у могильники.

У так званих реакторах на швидких нейтронах або реакторах-розмножувачах навколо елементів встановлюють відбивачі з урану-238 або торію-232. Вони уповільнюють і відправляють у зону реакції занадто швидкі нейтрони. Уповільнені до резонансних швидкостей нейтрони поглинають названі ізотопи, перетворюючись відповідно на плутоній-239 або уран-233, які можуть бути паливом для атомної станції. Так як швидкі нейтрони погано реагують з ураном-235, потрібно значно збільшувати його концентрацію, але це окупається сильнішим потоком нейтронів. Незважаючи на те, що реактори-розмножувачі вважаються майбутнім атомної енергетики, оскільки дають більше ядерного палива, ніж витрачають, - досліди показали: керувати ними важко. Нині у світі залишився лише один такий реактор – на четвертому енергоблоці Білоярської АЕС.

Як критикують атомну енергетику?Якщо не говорити про аварії, то основним пунктом у міркуваннях противників атомної енергетики сьогодні стала пропозиція додати до розрахунку її ефективності витрати на захист навколишнього середовища після виведення станції з експлуатації та при роботі з паливом. В обох випадках виникають завдання надійного захоронення радіоактивних відходів, а це витрати, які несе держава. Є думка, що й перекласти їх у собівартість енергії, її економічна привабливість пропаде.

Існує опозиція серед прихильників атомної енергетики. Її представники вказують на унікальність урану-235, заміни якому немає, тому що альтернативні ізотопи, що діляться тепловими нейтронами - плутоній-239 і уран-233 - через період напіврозпаду в тисячі років у природі відсутні. А отримують їх якраз унаслідок поділу урану-235. Якщо він закінчиться, зникне чудове природне джерело нейтронів для ланцюгової ядерної реакції. Внаслідок такої марнотратності людство втратить можливість у майбутньому залучити до енергетичного циклу торій-232, запаси якого в кілька разів більші, ніж урану.

Теоретично для отримання потоку швидких нейтронів з мегаелектронвольтні енергіями можна використовувати прискорювачі частинок. Однак якщо йдеться, наприклад, про міжпланетні польоти на атомному двигуні, то реалізувати схему з громіздким прискорювачем буде дуже непросто. Вичерпання урану-235 ставить хрест на таких проектах.

Що таке збройовий уран?Це високозбагачений уран-235. Його критична маса - вона відповідає розміру шматка речовини, в якому мимоволі йде ланцюгова реакція, - досить мала для того, щоб виготовити боєприпас. Такий уран може бути виготовлення атомної бомби, і навіть як підривник для термоядерної бомби.

Які катастрофи пов'язані із застосуванням урану?Енергія, запасена в ядрах елементів, що діляться, величезна. Вирвавшись з-під контролю з недогляду чи внаслідок наміру, ця енергія здатна наробити чимало бід. Дві найжахливіші ядерні катастрофи сталися 6 та 8 серпня 1945 року, коли ВПС США скинули атомні бомби на Хіросіму та Нагасакі, внаслідок чого загинули та постраждали сотні тисяч мирних жителів. Катастрофи меншого масштабу пов'язані з аваріями на атомних станціях та підприємствах атомного циклу. Перша велика аварія сталася 1949 року в СРСР на комбінаті «Маяк» під Челябінськом, де напрацьовували плутоній; рідкі радіоактивні відходи потрапили до річки Течу. У вересні 1957 року на ньому стався вибух з викидом великої кількості радіоактивної речовини. Через одинадцять днів згорів британський реактор з напрацювання плутонію у Віндскейлі, хмара з продуктами вибуху розвіялася над Західною Європою. У 1979 році згорів реактор на АЕС Трімейл-Айленд у Пенсільванії. До наймасштабніших наслідків спричинили аварії на Чорнобильській АЕС (1986) та АЕС у Фукусімі (2011), коли на вплив радіації зазнали мільйони людей. Перша засмітила великі землі, викинувши внаслідок вибуху 8 тонн уранового палива з продуктами розпаду, які поширилися Європою. Друга забруднила і за три роки після аварії продовжує забруднювати акваторію Тихого океану в районах рибних промислів. Ліквідація наслідків цих аварій обійшлася дуже дорого, і, якби розкласти ці витрати на вартість електроенергії, вона істотно зросла б.

Окреме питання – наслідки для здоров'я людей. Згідно з офіційною статистикою, багатьом людям, які пережили бомбардування або живуть на забрудненій території, опромінення пішло на користь - у перших більша тривалість життя, у других менше онкологічних захворювань, а деяке збільшення смертності фахівці пов'язують із соціальним стресом. Кількість людей, загиблих саме від наслідків аварій або внаслідок їх ліквідації, обчислюється сотнями людей. Противники атомних електростанцій вказують, що аварії призвели до кількох мільйонів передчасних смертей на європейському континенті, вони просто непомітні на статистичному фоні.

Виведення земель із людського використання у зонах аварій призводить до цікавого результату: вони стають свого роду заповідниками, де зростає біорізноманіття. Щоправда, окремі тварини страждають від хвороб, пов'язаних із опроміненням. Питання, як швидко вони пристосуються до підвищеного тла, залишається відкритим. Є також думка, що наслідком хронічного опромінення виявляється «відбір на дурня» (див. «Хімію та життя», 2010, №5): ще на стадії ембріона виживають примітивніші організми. Зокрема, стосовно людей це має призводити до зниження розумових здібностей у покоління, яке народилося на забруднених територіях невдовзі після аварії.

Що таке збіднений уран?Це уран-238, що залишився після виділення з нього урану-235. Обсяги відходу виробництва збройового урану та тепловиділяючих елементів великі - в одних США накопичилося 600 тисяч тонн гексафториду такого урану (про проблеми з ним див. «Хімію та життя», 2008, №5). Зміст урану-235 у ньому – 0,2%. Ці відходи треба або зберігати до кращих часів, коли будуть створені реактори на швидких нейтронах і з'явиться можливість переробки урану-238 плутоній, або якось використовувати.

Використання йому знайшли. Уран, як і інші перехідні елементи, використовують як каталізатор. Наприклад, автори статті в ACS Nanoвід 30 червня 2014 року пишуть, що каталізатор з урану або торію з графеном для відновлення кисню та перекису водню «має величезний потенціал для застосування в енергетиці». Оскільки щільність урану висока, він служить як баласт для суден та противаг для літаків. Придатний цей метал і для радіаційного захисту у медичних приладах із джерелами випромінювання.

Яку зброю можна робити із збідненого урану?Кулі та сердечники для бронебійних снарядів. Розрахунок тут такий. Чим важчий снаряд, тим вища його кінетична енергія. Але що більше розмір снаряда, то менш концентрований його удар. Отже, потрібні важкі метали, які мають високу щільність. Кулі роблять зі свинцю (уральські мисливці у свій час використовували і самородну платину, поки не зрозуміли, що це дорогоцінний метал), сердечники ж снарядів - з вольфрамового сплаву. Захисники природи вказують, що свинець забруднює ґрунт у місцях бойових дій або полювання і краще замінити його на щось менш шкідливе, наприклад на той же вольфрам. Але вольфрам недешевий, а подібний із ним по щільності уран – ось він, шкідливий відхід. При цьому допустиме забруднення ґрунту та води ураном приблизно вдвічі більше, ніж для свинцю. Так виходить тому, що слабкою радіоактивністю збідненого урану (а вона ще й на 40% менше, ніж у природного) нехтують та враховують справді небезпечний хімічний фактор: уран, як ми пам'ятаємо, отруйний. У той самий час його щільність у 1,7 разу більше, ніж свинцю, отже, розмір уранових куль можна зменшити удвічі; уран набагато тугоплавкіший і твердіший, ніж свинець, - при пострілі він менше випаровується, а при ударі в ціль дає менше мікрочастинок. Загалом, уранова куля менше забруднює навколишнє середовище, ніж свинцева, щоправда, достовірно про таке використання урану невідомо.

Натомість відомо, що пластини з збідненого урану застосовують для зміцнення броні американських танків (цьому сприяють його високі щільність і температура плавлення), а також замість вольфрамового сплаву в осердях для бронебійних снарядів. Урановий сердечник хороший ще й тим, що уран пірофорний: його гарячі дрібні частинки, що утворилися при ударі об броню, спалахують і підпалюють навколо. Обидва застосування вважаються радіаційно безпечними. Так, розрахунок показав, що, навіть просидівши рік у танку з урановою бронею, завантаженому урановим боєкомплектом, екіпаж отримає лише чверть допустимої дози. А щоб отримати річну припустиму дозу, треба на 250 годин прикрутити до поверхні шкіри такий боєприпас.

Снаряди з урановими сердечниками – до 30-мм авіаційних гармат або до артилерійських підкаліберних – застосовували американці у недавніх війнах, розпочавши з іракської кампанії 1991 року. Того року вони висипали на іракські бронетанкові частини в Кувейті та за їх відступу 300 тонн збідненого урану, з них 250 тонн, або 780 тисяч пострілів, припало на авіаційні гармати. У Боснії та Герцеговині при бомбардуваннях армії невизнаної Республіки Сербської було витрачено 2,75 тонни урану, а при обстрілах югославської армії у краї Косово та Метохія – 8,5 тонн, або 31 тисяча пострілів. Оскільки ВООЗ на той час переймалася наслідками застосування урану, було проведено моніторинг. Він показав, що один залп складався приблизно з 300 пострілів, з яких 80% містило збіднений уран. У цілі попадало 10%, а 82% лягало в межах 100 метрів від них. Інші розсіювалися в межах 1,85 км. Снаряд, що потрапив у танк, згоряв і перетворювався на аерозоль, легкі цілі на кшталт бронетранспортерів урановий снаряд прошивав наскрізь. Таким чином, на урановий пил в Іраку могло перетворитися від сили півтори тонни снарядів. За оцінками фахівців американського стратегічного дослідницького центру «RAND Corporation», в аерозоль перетворилося більше, від 10 до 35% використаного урану. Борець з урановими боєприпасами хорват Асаф Дуракович, який працював у багатьох організацій від ер-ріядського Госпіталю короля Фейсала до вашингтонського Уранового медичного дослідницького центру, вважає, що тільки в Південному Іраку в 1991 році утворилося 3–6 тонн субмікронних частинок урану. , тобто уранове забруднення там можна порівняти з чорнобильським.

Атомна бомба Губарєв Володимир Степанович

Де взяти уран?

Де взяти уран?

Уран потрібно було сотні тонн.

У СРСР було лише кілька кілограмів…

Родовища урану вивчені були погано, вони були у важкодоступних районах Середню Азію, та й вважалися настільки бідними, що починати там видобуток геологи вважали безумством.

Втім, вони змушені були змінити свою точку зору.

У зруйнованій війною Європі спеціальні команди – американські та наші – шукали уран, з яким працювали німці. Щось дісталося нам, але більшу частину американців відвезли до себе; у тому числі й той уран, що був у нашій зоні окупації. Американці просто захопили "жовтий порошок", завантажили на автомашини та зникли. Наша група фізиків запізнилася всього на пару днів, їм доповіли, що американській армії дуже потрібні були барвники, а як відмовити в такій дрібниці союзникам?!

Торішнього серпня 1945 року І.В. Сталін зажадав докладної інформації про стан справ та результати досліджень з атомної проблеми. І.В. Курчатов та І.К. Кікоїн підготували «Довідку».

Сталін просив зробити розрахунки необхідних матеріалів та засобів для виготовлення 100 атомних бомб. Професори Курчатов та Кікоїн повідомили у своїй «Довідці», що для цього необхідно приблизно 230 тонн металевого урану.

А скільки було урану в СРСР?

Курчатов і Кікоін наводять точні дані:

«У 1944 році в СРСР підприємствами Наркомцвет-мета було видобуто 1519 тонн уранової руди та отримано лише 2 тонни солей урану.

У 1945 році ці підприємства передані в НКВС СРСР і на них намічено видобути 5000 тонн руди та 7 тонн урану у хімічних сполуках. У 1946 році потужність підприємств буде доведена до 125 тисяч тонн руди і до 50 тонн урану.

Таке враження, ніби у країні дуже мало уранових родовищ. А ті, що є, мають малі запаси руд, та й концентрація урану в них мізерна.

Розділ «ресурси урану в СРСР і за кордоном» написаний Курчатовим і Кікоїном сухо, проте тривога за короткими фразами відчувається.

Про запаси урану сказано так:

До 1944 року розвідки на уран фактично не велися.

В даний час розвідані запаси урану в СРСР за всіма категоріями (крім передбачуваних) становлять 300 тонн і полягають у двох родовищах: Табошарському (Таджицька РСР) – 262 тонни та Майлі-Суйському (Киргизька РСР) – 32 тонни…

Серйозним недоліком наших уранових родовищ є низький вміст урану в руді (0,08 – 0,2 %), що обмежує вилучення урану з руди.

З огляду на це з 300 тонн розвіданих запасів поки що можна отримати всього 100–120 тонн урану».

60 геологічних партій 1945 року вели пошук нових уранових родовищ. Вони працювали в Прибалтиці та в Середній Азії, на Кавказі та на Північному Уралі. Проте переможних реляцій поки що не було… Ось чому «іноземний» розділ «Довідки» Курчатова та Кікоїна привернув особливу увагу Сталіна.

Там було сказано:

«У липні ц. НКВС виявлено та вивезено з Німеччини 3,5 тонни металевого урану та 300 тонн його сполук, з яких можемо отримати 150–200 тонн металевого урану.

Цей уран німцями вивезли з Бельгії.

Розшуки уранової сировини у Німеччині продовжуються».

На жаль, урану більше виявити у Німеччині не вдалося.

У «Записці» згадуються родовища Болгарії та Чехословаччини. Одному з них судилося відіграти важливу роль в «Атомному проекті СРСР»:

«Чехословаччина має відоме уранове родовище в Йоахімсталі.

Раніше тут добувалися срібло та кобальт, а потім радій.

Запаси урану, за літературними даними, становлять близько 1000 тонн із середнім вмістом 0,85%.

Для ознайомлення з родовищем та з'ясування доцільності участі СРСР у його розробці НКВС СРСР командує групу наших спеціалістів».

Буквально за кілька днів, 30 серпня, Л.П. Берія з «ВЧ» отримує інформацію з Дрездена від П.Я. Мешика та С.П. Олександрова. Прізвище одного з найближчих помічників Берія – Мешика – ще багато разів зустрічатиметься в історії «Атомного проекту». Його назвуть "псом НКВС", і він сам буде називати себе так. Пізніше він зникне разом із своїм шефом.

С.П. Олександров – гірничий інженер, професор, кандидат наук. У 1937 році був «призваний» до системи НКВС, де й служив. То був досвідчений і знаючий фахівець, а тому Мешик і взяв його із собою.

Отже, Мешик та Олександров повідомляли:

«Москва, НКВС СРСР – товаришу Берія Л.П.

Доповідна записка.

За Вашим завданням нам вдалося обстежити Йохімстальське (Яхімівське) родовище руд А-9 у Чехословаччині…»

Нагадую: «А-9» – це уран.

«Нам особисто та групі наших співробітників-фахівців вдалося ознайомитися з геологічними картами, маркшейдерськими планами, статистичними та економічними даними, відвідати найголовніші гірські виробки, оглянути споруди на поверхні, спостерігати роботу збагачувальної фабрики, зв'язатися з низкою спеціалістів як рудника, так і курорту…»

Представникам «Атомного проекту» довелося діяти і обережно, і водночас дуже рішуче. Їм було ясно, що фашисти виявляли особливу увагу цьому родовищу, а отже, це ще одне свідчення того, що в Німеччині все-таки було зроблено спробу створити ядерну зброю.

«2. За час окупації Чехословаччини Йохімстальське (Яхімівське) підприємство було модернізовано Німеччиною. З1939 по 1945 р.р. було вкладено у це підприємство не менше 2 млн. рейсмарок, головним чином у шахтне та збагачувальне машинне обладнання.

3. В результаті модернізації все підприємство зараз перебуває у блискучому технічному стані.

4. Дійсна потужність підприємства в 2-3 рази перевищує фактичну, щорічна потужність легко може бути доведена до 6-9 г радію на рік і, відповідно, до 20-30 т А-9 ... »

Мешик і Олександров розуміють, що потрібні якісь нові форми взаємовідносин між СРСР і Чехословаччиною, оскільки справа не тільки в руднику, у радії, а й у цілющих водах, що давно вже добре відомі у всій Європі.

«8. У виробках Яхімовської копальні б'ють два джерела сильнорадіоактивних вод - імені Кюрі та імені Беккереля. Води цих джерел є, після радієвих руд, другим корисними копалинами підприємства, відкачуючись на поверхню, і є цілющою основою для високоупорядкованого курорту, що має загальноєвропейське значення…

В результаті виконаної роботи нами та нашими спеціалістами зібрані цінні статистичні, геологічні та інші дані, а також здобуті зразки руд та концентратів. Виконавши таким чином першу частину Вашого завдання, а саме встановивши сучасний стан і перспективність Йохімстальського (Яхімовського) родовища руд А-9, ми приступаємо до виконання другої частини завдання, а саме – переговорів у Празі через посла СРСР тов. Зоріна про взяття Йохімстальського (Яхімовського) радієвого підприємства в концесію Союзом РСР або про інші форми оволодіння яхимівською сировиною...»

Проходить зовсім небагато часу і роботи в Чехословаччині різко розширюються. 15 березня 1946 року вже сам Сталін підписує постанову щодо збільшення видобутку А-9 на Яхімовському руднику. Туди перекидається нова техніка, вирушають гірські спеціалісти, розширюються геологорозвідувальні роботи. Для Постійної Чехословацько-Радянської комісії (таку форму співпраці було створено) виділяються «продовольчі картки підвищеної норми – на 700 чол.» та «продовольчі картки особливого списку – на 200 чол.»

Голод лютував на Україні, найважча ситуація складалася в країнах східної Європи, а тому Сталін особисто повинен підписувати документ про те, скільки видавати робітникам, ІТП та службовцям Яхімівського підприємства продовольства. Зокрема, із квітня 1946 року щомісяця:

«…б) додаткового харчування спецхарчування за списком № 01–50 других гарячих страв зі 100 г хліба – 500 літер «А» з абонементом – 5 літер «Б» із сухим пайком – 25…»

У документах «Атомного проекту» тепер уран із Чехословаччини згадується часто – адже він використовувався й у першому атомному реакторі Європи, пущеному І.В. Курчатовим на околиці Москви, й у першому промисловому реакторі, де напрацьовувався плутоній першої атомної бомби, й у першої світі атомної станції.

"Навіщо було брати на себе проведення Олімпіади, якщо, як виявилося, ви без допомоги Заходу не можете впоратися з підготовкою до неї?" - Твердження це необґрунтоване. Звернемося до фактів. Організатори Олімпіади від початку орієнтувалися насамперед на

Розділ 7 УРАН ВОЗИЛИ… НА ІШАКАХ У той час, як на околиці Москви зростав перший науковий центр з дослідження уранової проблеми, за тисячі кілометрів від столиці йшли пошуки уранової руди. Для роботи першого експериментального атомного реактора потрібно було не менше ста