Элемент 93: Нептуний. Побочный продукт детектора радиоактивности и дыма
Элемент 93 в нашей серии о Периодической таблице – Нептуний. Нептуний – радиоактивный металл с небольшим количеством применений – хотя он встречается в детекторах дыма, а также, по прогнозам, имеет самый большой диапазон жидкости среди всех элементов.
Нептуний зажат между двумя более известными радиоактивными элементами: Ураном и Плутонием. Он сам по себе радиоактивен и в значительной степени образуется в результате облучения Урана в ядерных реакторах. По оценкам, около 2500 килограммов Нептуния было выброшено в атмосферу в результате ядерных испытаний до заключения договора о частичном запрещении ядерных испытаний в 1963 году.
Сам Нептуний в настоящее время мало используется. Хотя, как и Уран, он расщепляется, он никогда не использовался в качестве основы для ядерного реактора или оружия. Он действительно появляется в небольших (и безопасных) количествах в наших домах из-за радиоактивного распада америция, используемого в детекторах дыма.
Одно из отличий, на которое может претендовать Нептуний, заключается в том, что это, возможно, элемент, который находится в жидком состоянии в самом широком диапазоне температур. Он плавится при температуре около 640˚C; хотя его температура кипения никогда не измерялась напрямую, по расчетам, она составляет 4174˚C. Если это действительно так, то его диапазон жидкости больше, чем диапазон Галлия, что претендует на название, если использовать только непосредственно измеренные температуры плавления и точки кипения.
Элемент 94: Плутоний. Ядерное оружие и источник питания космического зонда
Элемент 94 в нашей серии о Периодической таблице – Плутоний. Плутоний используется в ядерном оружии, а также служит источником питания известных космических зондов в путешествиях из нашей Солнечной системы.
Плутоний-239 используется в ядерном оружии. При делении 1 килограмма Плутония выделяется более 23 миллионов киловатт-часов энергии. Если говорить в перспективе, то каждый раз, когда вы кипятите электрический чайник, он потребляет около 0,1 киловатт-часов энергии – таким образом, с учетом энергии, высвобождаемой при делении килограмма Плутония, вы можете кипятить чайник 230 миллионов раз. Или же он зарядит ваш телефон более 11 миллионов раз.
Помимо своих разрушительных свойств, еще один изотоп Плутония – Плутоний-238 – использовался в источниках энергии для зондов, исследующих глубокий космос. Оба знаменитых зонда «Вояджера» питаются от плутониевых источников энергии, как это делал Кассини, который исследовал Сатурн, и «Новые горизонты», которые несколько лет назад принесли нам изображения с высоким разрешением одноименного с элементом, Плутона.
Элемент 95: Америций. Детекторы дыма и альтернатива космической батареи
Элемент 95 в нашей серии о Периодической таблице – Америций. Америций используется в домашних детекторах дыма и в будущем может также использоваться в качестве альтернативы Плутонию в космических зондах.
Америций был открыт в 1944 году вместе с Кюрием – их открытие было связано с Манхэттенским проектом, поэтому их существование оставалось конфиденциальным вплоть до окончания Второй мировой войны. Когда, наконец, наступило время их официального открытия, один из ученых, участвовавших в этом открытии, Гленн Сиборг, предвосхитил его. За пять дней до объявления он появился на американском детском радиопередаче. На вопрос звонившего, были ли обнаружены какие-либо новые элементы, он раскрыл синтез элементов 95 и 96.
Сегодня микрограммовые количества Америция используются в детекторах домашнего дыма. Альфа-излучение, испускаемое Америцием, ионизирует частицы воздуха и сравнивает генерируемый ток с герметичной контрольной камерой. Если частицы дыма попадают в ионизационную камеру, частицы ионизированного воздуха присоединяются к ним и предотвращается протекание тока, что приводит к срабатыванию сигнализации.
В будущем Америций может использоваться в качестве ядерного двигателя для космических аппаратов. В настоящее время плутоний широко используется, но уменьшение поставок означает, что в ближайшем будущем может потребоваться альтернатива. Европейское космическое агентство ранее рассматривало возможность использования америция в качестве альтернативного источника энергии.
Элемент 96: Кюрий. Спектрометры радиоактивности и космических зондов
Элемент 96 в нашей серии о Периодической таблице – это Кюрий. Радиоактивность Кюрия не только ограничивает его использование, но и позволяет использовать его в качестве источника альфа-частиц в спектрометрах с космическими зондами.
Кюрий назван в честь Пьера и Марии Кюри, которые были пионерами в изучении и понимании радиоактивности. Как и Америций, он был открыт во время Второй мировой войны, и поэтому о его открытии было только объявлено. Это один из самых радиоактивных элементов в периодической таблице – настолько, что в темноте он светится фиолетовым.
Кюрий испускает альфа-излучение, а это значит, что его можно использовать в качестве источника альфа-частиц. Для этого он был применен в рентгеновских спектрометрах в ряде космических зондов, в том числе в марсоходе «Любопытство».
Кюрий, как и Америций, также может использоваться для питания спутников и зондов. Однако его редкость и стоимость делают маловероятным его коммерческое использование в будущем.