Исчезающая ложка, или Удивительные истории из жизни периодической таблицы Менделеева

Кин Сэм

В частности, Дэвид познакомился с тремя основными ядерными процессами: делением ядра, синтезом и радиоактивным распадом. Звезды горят именно потому, что в них протекает ядерный синтез с участием водорода. Это очень мощный и эффективный процесс, который, однако, практически не применятся в ядерной энергетике на Земле. Дело в том, что на нашей планете крайне сложно создать температуру и давление, необходимые для запуска ядерного синтеза. Поэтому Дэвид решил использовать распад ядер урана и радиоактивность нейтронов, которые возникают при делении урана в качестве побочного продукта. Сравнительно тяжелые элементы, например уран, неспособны удержать все протоны в своем небольшом ядре, поскольку частицы с одинаковыми зарядами отталкиваются. Поэтому в таких ядрах присутствует большое количество нейтронов, играющих роль своеобразного «буфера». Когда тяжелый атом делится на два легких атома приблизительно одинакового размера, в этих более легких атомах требуется

значительно меньше «буферных нейтронов», поэтому лишние нейтроны попросту отбрасываются. Иногда эти нейтроны сразу захватываются другими атомами, расположенными поблизости. В результате такие атомы становятся нестабильными, делятся и высвобождают еще больше нейтронов. Так возникает цепная ядерная реакция. В атомной бомбе такой процесс просто пускается на самотек. Реактор – более сложное устройство, так как в нем требуется «растянуть» деление ядер на сравнительно долгий период. Основная проблема технического характера, с которой столкнулся Дэвид, заключалась в следующем: после того как атом урана делится и испускает нейтроны, образующиеся в результате более легкие атомы оказываются стабильными. Они не могут поддерживать цепную реакцию. Таким образом, обычные ядерные реакторы постепенно «угасают» из-за недостатка топлива.

Осознав это, Дэвид решил пойти гораздо дальше своих первоначальных планов, связанных с получением воображаемой благодарности «за продвижение ядерной энергетики» – а ведь сначала он действительно мечтал лишь об этом. Но Дэвид увлекся гораздо более преступной идеей. Он решил построить реактор-размножитель (бридер). Бридеры сами обеспечивают себя топливом за счет сложной комбинации используемых радиоактивных изотопов. Первичным источником энергии для бридера являются топливные таблетки из урана-233, который распадается почти сразу. Число 233 означает, что в ядре этого изотопа урана содержится 92 протона и 141 нейтрон – обратите внимание на избыток нейтронов. Но уран должен быть заключен в контейнер из немного более легкого элемента, тория-232. В результате первого этапа деления атомы тория захватывают лишние нейтроны и превращаются в торий-233. Нестабильный торий-233 подвергается бета-распаду, теряя один электрон. Поскольку электрические заряды в природе всегда стремятся к равновесию, торий, теряющий электрон, также преобразует один из нейтронов в положительный протон. Получив этот новый протон, торий-233 превращается в изотоп следующего элемента периодической системы, протактиний-233. Этот элемент, в свою очередь, также нестабилен: он теряет еще один электрон и преобразуется в тот самый изотоп, с которого все начиналось: уран-233. Так мы, почти волшебным образом, получаем свежее топливо для нашего реактора, просто комбинируя нужные элементы в правильном порядке.

Дэвид занимался этим проектом по воскресеньям, так как после развода родителей проводил у матери лишь часть времени.

В целях безопасности он раздобыл стоматологический свинцовый передник, чтобы защищать свои внутренние органы. Всякий раз, проведя несколько часов в сарае на заднем дворе, Дэвид переодевался. Мать и отчим позже признавались, что иногда замечали, как парень выбрасывает хорошую одежду, и считали это странным. Тем не менее они полагали, что парень просто умнее них и знает, что делает.

Самым простым этапом задуманной Дэвидом затеи был, пожалуй, поиск тория-232. Детали с содержанием тория исключительно тугоплавки, поэтому при нагревании они ярко сияют. Такие запчасти слишком опасны, чтобы пользоваться ими в домашних лампах накаливания, но в промышленности, особенно в горнодобывающих отраслях, ториевые светильники используются довольно часто. В качестве источника света в ториевой лампе применяется не нить накаливания, а специальная проволочная сеть, называемая калильной сеткой. Когда Дэвид заказал сотни таких запасных сеток у оптовика, у того не возникло никаких подозрений. Затем Дэвид, продемонстрировав свои успехи в химии, расплавил калийные сетки в ториевый шлак, поддерживая стабильную высокую температуру при помощи паяльной лампы. Этот материал он обработал литием, на который пришлось потратить целую тысячу долларов – литий был добыт из батареек, разрезанных кусачками. Далее Дэвид нагревал шлак с активным литием на горелке Бунзена, получив в результате очищенный торий. Вот и была готова отличная оболочка для будущей активной зоны реактора.

К сожалению (или, наоборот, к счастью), Дэвид отлично разобрался в химии радиоактивных элементов, а вот в ядерной физике соображал очень плохо. Итак, Дэвиду еще требовалось достать уран-235 для облучения тория и синтеза урана-233. Поэтому он прикрепил на приборную доску своего «Понтиака» счетчик Гейгера (это прибор, который регистрирует радиоактивное излучение, издавая характерное потрескивание) и поехал по сельским районам штата Мичиган, как будто мог так запросто наткнуться на урановое месторождение. Но обычный уран почти полностью состоит из изотопа U-238, очень слабого источника радиоактивности. Разработка способа обогащения урановой руды и отделения урана-235 от урана-238 –

химически совершенно идентичных металлов – представляет собой, в сущности, важнейшее достижение Манхэттенского проекта. В конце концов, Дэвиду удалось приобрести немного урана у сомнительного поставщика из Чехии, но это, опять же, был необогащенный уран, а не так необходимая затравка. В конце концов, отказавшись от первоначальной идеи, Хан соорудил «нейтронную пушку», чтобы уже с ее помощью облучить торий и добыть уран-233 таким окольным путем. Но «пушка» работала плохо.

Позже в газетах было растиражировано несколько сенсационных историй, в которых утверждалось, что Дэвиду удалось построить в сарае ядерный реактор. На самом деле он даже не приблизился к этой цели. Легендарный физик-ядерщик Альберт Гиорсо однажды подсчитал, что у Дэвида было в миллиард миллиардов раз меньше радиоактивного вещества, чем требовалось для воплощения его замысла. Разумеется, Дэвид собирал опасные вещества и в зависимости от полученной дозы радиации существенно укоротил себе жизнь. Но такова реальность. Существует множество способов отравиться радиоактивными веществами и очень, очень мало методов (требующих точного хронометража и сложных приборов), позволяющих укротить тяжелые элементы и сделать из них что-нибудь путное.

Когда полиции стало известно о планах Дэвида, стражи порядка решили действовать наверняка. В первый раз полицейские засекли Дэвида поздно ночью, когда он возился у машины, и предположили, что это панк, ворующий шины. Задержав парня и надавив на него, полицейские обыскали его «Понтиак» – причем Дэвид любезно предупредил их о том, что машина полна радиоактивных веществ. Кроме того, полицейские нашли в автомобиле ампулы со странным порошком и арестовали Дэвида для полномасштабного допроса. Дэвид оказался достаточно здравомыслящим, чтобы не упоминать о «раскочегаренной» установке, стоящей в сарае. Кстати, он уже успел почти полностью разобрать свою конструкцию, опасаясь, что достиг слишком серьезных успехов и может оставить на месте материнского дома большую воронку. Когда федеральные службы попытались выяснить, кто является законным представителем Дэвида – ведь до сих пор никто не пробовал незаконно осчастливить весь мир дешевой ядерной энергией, – разбирательство затянулось на месяцы. Тем временем мать Дэвида, опасавшаяся, что дом у нее конфискуют, однажды ночью проникла в лабораторию сына и выкинула на свалку все, что там нашла. Через несколько месяцев ликвидаторы в спецодежде и с оборудованием для работы с опасными веществами нагрянули в сарай через соседский задний двор и хорошенько его обыскали. Даже тогда валявшиеся на полу инструменты и жестяные банки страшно излучали, превышая естественный радиационный фон в тысячи раз.

Поскольку Дэвид не имел никаких преступных намерений (a ll сентября 2001 года еще не наступило), его не стали привлекать к ответственности. Но он представлял свое будущее иначе, нежели его родители. После отчисления из колледжа он пошел на флот, изъявляя горячее желание служить на атомной подводной лодке. Учитывая биографию Дэвида, военным «ничего не оставалось», кроме как удовлетворить его просьбу, но там парня отправили на камбуз и заставили драить палубу. К сожалению для Дэвида, ему так и не представился шанс серьезно заняться наукой в контролируемых условиях и под научным руководством. Кто знает, может быть, он смог бы добиться стоящих результатов, учитывая его энтузиазм, упорство и талант.

Финал истории «радиоактивного бойскаута» получился печальным. Демобилизовавшись, Дэвид вернулся к себе домой в пригород и стал просто слоняться без дела. Он тихо прожил несколько лет, а в 2007 году полиция обнаружила, что он возится с автономной пожарной сигнализацией из того многоквартирного дома, где жил. Проще говоря, Дэвид попался на краже этих аппаратов. Учитывая историю Дэвида, это было серьезное преступление, так как важную роль в работе сигнализации играет радиоактивный элемент америций. Америций – это надежный источник альфа-частиц, которые можно вместе с электрическим током пропускать через детекторы дыма. Дым впитывает альфа-частицы, из-за чего электрическая цепь разрывается и срабатывает пожарная сигнализация. Но Дэвид планировал использовать америций для создания еще одной грубой нейтронной пушки, поскольку альфа-частицы способны вышибать нейтроны из ядер некоторых элементов. Действительно, еще подростком Дэвида задерживали в летнем лагере за воровство дымовых детекторов. На этот раз его сразу арестовали.

Когда в 2007 году его снимок, сделанный в участке, попал в руки журналистам, оказалось, что физиономия Дэвида покрыта красными пятнами, как будто он страдал от острой угревой сыпи и расцарапывал себе лицо до крови. Но обычно у мужчин после тридцати угревой сыпи не бывает. Напрашивался вывод, что эта болезнь связана именно с ядерными экспериментами, которыми Дэвид увлекался в юности. Его история напоминает, что элементы, выстроившиеся по нижнему краю таблицы, конечно, не ядовиты в традиционном понимании этого слова, в отличие от металлов из «коридора ядов». Но радиоактивные элементы достаточно коварны и могут сломать человеку жизнь.