Кюрий химический элемент в честь чего
Кюрий
Кюрий (лат. Curium (Cm) ) — 96-й элемент таблицы Менделеева, синтезированный трансурановый элемент.
Содержание
История
После завершения работ, связанных с плутонием, внимание исследователей Металлургической лаборатории было обращено на синтез и идентификацию новых трансурановых элементов. В этой работе участвовали Г. Сиборг, А. Гиорсо, Л. О. Морган и Р. А. Джеймс. На протяжении довольно длительного периода синтезировать и идентифицировать элементы № 95 и № 96 не удавалось потому, что предполагалось, что они будут иметь сходство с плутонием и довольно легко окисляться до шестивалентного состояния. Но в 1944 году, когда было установлено, что эти элементы являются аналогами лантаноидов и входят в особую группу, называемую актиноидами, открытие состоялось. Первым, в 1944 году, был открыт кюрий. Его получили при бомбардировке 239 Puα-частицами.
Разделение америция и кюрия было сопряжено с большими трудностями, так как химически они очень схожи. Трудность разделения отображена в первоначальных названиях элементов «пандемониум» и «делириум», что в переводе с латыни означает «ад» и «бред». Они были разделены методом ионного обмена с использованием ионообменной смолы дауэкс-50 и α-оксиизобутирата аммония в качестве элюента.
Кюрий был выделен Л. В. Вернером и И. Перлманом в 1947 году в виде гидроксида, полученного из гидроксида америция, подвергнутого облучению нейтронами.
Происхождение названия
Назван в честь Пьера и Марии Кюри.
Получение
Определённые изотопы кюрия производят в атомных реакторах. Путём последовательного захвата нейтронов ядрами элементов-мишени происходит накопление атомов кюрия. После накопления кюрия в достаточных количествах его выделяют методами химической переработки, концентрируют и вырабатывают оксид кюрия.
Кюрий — металл крайне дорогой. В настоящий момент используется только в самых важных областях ядерных технологий. Тем не менее, в США и России существуют так называемые кюриевые программы, основной задачей которых являются:
Это связано с тем, что спрос на кюрий в основных его областях использования многократно превышает предложение. Получение достаточных количеств кюрия способно решить проблему производства компактных космических реакторов, самолетов с ядерными двигателями и др.
Согласно отчету комиссии РАН под руководством академика В. А. Тартаковского от 23 апреля 2010 г., на исследовательских реакторах ГНЦ НИИАР (г. Димитровград) создана уникальная технология производства кюрия-244.
Изотопы и их применение
Кюрий-242 в виде окиси (плотность около 11,75 и период полураспада 162 дня) применяется для производства компактных и чрезвычайно мощных радиоизотопных источников энергии (энерговыделение около 1169 Вт/см³), а 1 грамм металлического кюрия выделяет около 120 Вт. Особенностью и удобством, а также причиной безопасности источников тепла на основе кюрия является тот факт, что кюрий — практически чистый альфа-излучатель. Интегрированная энергия альфа-распада одного грамма кюрия за год составляет приблизительно 480 кВт·ч.
Другой важной областью применения кюрия является производство нейтронных источников высокой мощности для «поджигания» (запуска) специальных атомных реакторов. В последние годы очень важное место не только в умах инженеров, но и в производстве занимает другой, более тяжелый изотоп кюрия — Кюрий-244 (период полураспада 18,1 года) и он также альфа-излучатель (энерговыделение около 2,83 Вт/грамм). Однако Кюрий-244 также обладает достаточно большой вероятностью испускания спонтанных нейтронов (1,4*10 −6 нейтронов/Бк), внося существенный вклад в нейтронный радиационный фон от отработавшего ядерного топлива некоторых реакторов. Кюрий-245 (период полураспада 8500 лет) очень перспективен для создания компактных атомных реакторов с сверхвысоким энерговыделением, и изыскиваются способы рентабельного производства этого изотопа.
Самым долгоживущим изотопом кюрия является Кюрий-247 (около 16 млн лет).
Кюрий
Кю́рий / Curium (Cm), 96
Кюрий (лат. Curium (Cm) ) — 96-й элемент таблицы Менделеева, синтезированный трансурановый элемент.
Содержание
История
После завершения работ, связанных с плутонием, внимание исследователей Металлургической лаборатории было обращено на синтез и идентификацию новых трансурановых элементов. В этой работе участвовали Г. Сиборг, А. Гиорсо, Л. О. Морган и Р. А. Джеймс. На протяжении довольно длительного периода, синтезировать и идентифицировать элементы № 95 и № 96 не удавалось потому, что предполагалось, что они будут иметь сходство с плутонием и довольно легко окисляться до шестивалентного состояния. Но в 1944 году, когда было установлено, что эти элементы являются аналогами лантаноидов и входят в особую группу называемую актиноидами, открытие состоялось. Первым, в 1944 году, был открыт кюрий. Его получили при бомбардировке 239 Pu α-частицами.
Разделение америция и кюрия было сопряжено с большими трудностями, так как химически они очень схожи. Трудность разделения отображена в первоначальных названиях элементов «пандемониум» и «делириум», что в переводе с латыни означает «ад» и «бред». Они были разделены методом ионного обмена с использованием ионообменной смолы дауэкс-50 и α-оксиизобутирата аммония в качестве элюента.
Кюрий был выделен Л. В. Вернером и И. Перлманом в 1947 году в виде гидроксида, полученного исходя из гидроксида америция, который подвергли облучению нейтронами.
Происхождение названия
Получение
Определенные изотопы кюрия производят в атомных реакторах. Путем последовательного захвата нейтронов ядрами элементов-мишени происходит накопление атомов кюрия. После накопления кюрия в достаточных количествах, его выделяют методами химической переработки, концентрируют и вырабатывают оксид кюрия.
Кюрий — металл крайне дорогой. В настоящий момент используется только в самых важных областях ядерных технологий. Тем не менее, в США и России существуют так называемые кюриевые программы, основной задачей которых являются:
Это связано с тем, что спрос на кюрий в основных его областях использования многократно превышает предложение. Получение достаточных количеств кюрия способно решить проблему производства компактных космических реакторов, самолетов с ядерными двигателями и др.
Применение
Кюрий-242 в виде окиси (плотность около 11,75 и период полураспада 162 дня) применяется для производства компактных и чрезвычайно мощных радиоизотопных источников энергии (энерговыделение около 1169 Вт/см³), а 1 грамм металлического кюрия выделяет около 120 Вт.
Особенностью и удобством, а также причиной безопасности источников тепла на основе кюрия является тот факт, что кюрий — практически чистый альфа-излучатель. Интегрированная энергия альфа-распада одного грамма кюрия за год составляет приблизительно 480 кВт·ч!
Самым долгоживущим изотопом кюрия является кюрий-247 (около 16 млн лет).
Кюрий элемент. Свойства, добыча, применение и цена кюрия
Родом из Чикаго. В Металлургической лаборатории этого города в 1944-ом году впервые синтезировали кюрий.
Названный в честь Марии Кюри металл не встречается в природе. Нет его и в Солнечной системе, зато, присутствуют свидетельства былого наличия.
Это продукт распада 247-го изотопа кюрия. Значит, он играл роль при формировании Солнечной системы. Отдадим металлу должное, подробно изучив его свойства и методы добычи.
Свойства кюрия
Элемент кюрий относится к сверхтяжелым радиоактивным металлам. По свойствам это типичный актиноид.
В группу входят 14 веществ с порядковыми номерами от 90 до 103. Номер кюрия – 96.
То есть, число электронов на 5f-уровне достигает 7-ми при наличии 14-ти мест. Комбинация устойчива, что и делает металл типичным актиноидом.
Их плотность превышает 13 граммов на кубический сантиметр, что во многом обеспечивает высокую массу металла.
Состав ядра кюрия, как и у других веществ, — это набор атомов. В их центре – протоны, на внешних орбитах – электроны.
Обычно, заполняется последний уровень атома. Но, 5f – не последняя орбита кюрия. Заполнение срединной прослойки вместо внешней – еще одна особенность актиноидов.
С 1944-го года открыты две формы валентности. Типична 3-валентная, полученная изначально. В 1961-ом году обнаружена еще и 4-валентная.
Однако, даже в их присутствии, 4-валентная форма 96-го элемента существует лишь около часа, восстанавливаясь до 3-валентной.
Известных нуклидов кюрия 14. Первым получили 242-ой. Номер указывает на массу. Будучи радиоактивными, нуклиды металла излучают тепловую энергию.
Не зря же существуют атомные станции, снабжающие энергией целые страны и города.
За секунду изотопы кюрия успевают выпустить 1,2 умноженные на 10 13 альфа-частиц.
В переводе на тепловую энергию, это 120 ватт. То есть, за год энергия распада грамма кюрия составит 480 киловатт в час.
Для сравнения, аналогичный объем от реакции горения можно получить при сжигании почти 40-ка килограммов бутана. Кислорода потребуется 138 кило.
Чтобы расплавить кюрий, нужна температура в 1340 градусов. Это средний показатель.
Есть металлы, размягчающиеся лишь при 3000 по шкале Цельсия. К этому приближена температура кипения 96-го элемента. Она равна 3260-ти градусам.
Кюрий – химический элемент, меняющий кристаллическую решетку в зависимости от температур.
При комнатных, атомы выстраиваются по гексагональной схеме. Стоит шкале градусника чуть подняться, кристаллическая решетка становится кубической.
Поскольку при нагреве кюрий излучает радиацию, тепло, разогреваются и растворы, с которыми вещество вступает в химическую реакцию.
Это затрудняет изучение свойств металла. Растворы солей кюрия, к примеру, так нагреваются, что вода распадается на кислород и водород.
Излучение при этом столь сильное, что соль светиться в плотной темноте, словно радий.
Добыча кюрия
Теперь, кюрий получают уже с его помощью. То есть, один искусственно синтезированный металл служит для формирования другого металла, не встречающегося в природе.
Рассмотрим выгоды получения кюрия из америция. Если использовать плутоний, придется его 239-ый изотоп преобразовать в 241-ый.
Для этого первый нуклид должен захватить два нейтрона. За счет бета-излучения 241-ый плутоний становится уже 241-ым америцием.
Здесь-то и начинается стандартная для современности схема получения 96-го элемента.
241-ый америций килограммами извлекают из отработанного ядерного топлива. Остается направить на сырье нейтронный поток и получить кюрий. 247-ой изотоп не выйдет. Зато, получается самый востребованный 242-ой.
Чем больше поток нейтронов и меньше время облучения, тем больше продуктивность реакции, то есть, количество получаемого кюрия.
Однако, пока, за год вся мировая промышленность синтезирует лишь граммы сверхтяжелого металла. Таковы ли потребности рынка и в чем они заключаются, расскажем далее.
Применение кюрия
96-ой элемент – практически чистый альфа-излучатель. Блокировать альфа-лучи несложно. Это облегчает работу с веществом.
Энергия, собственно, и является «товаром» кюрия, как и других радиоактивных элементов.
Распад металла происходит самостоятельно. Скорость разрушения строго постоянна.
То есть, нет нужды выстраивать громоздкие установки, дабы использовать энергию кюрия.
От громоздкости уберегает не только высокая энергоемкость, но и плотность вещества.
Даже будучи в оксиде, один грамм кюрия занимает лишь 10-ю часть кубического сантиметра.
Значит, в потребители записываются те, кому нужны маловесные и компактные источники энергии. Такие требуются, к примеру, в космической отрасли.
Кюрий подходит для снабжения энергией станций, как автоматического плана, так и с людьми на борту.
Проблема состоит в продолжительности стабильной работы корабля. Период полураспада оксида 96-го металла больше, чем у его 242-ой модификации, но, все равно, мал – всего 162 дня.
Получается, снабжение энергией будет длиться несколько месяцев. Этого достаточно не для всех исследований.
В остальном, промышленники и ученые предпочитают более долгоиграющих «конкурентов» кюрия, к примеру, тот же америций.
У 96-го элемента есть и долгоиграющие изотопы. 244-ый, к примеру, распадается 37 лет.
Однако, энергия такого распада меньше, составляет менее 3-ех ватт на грамм. Зато, работа с 244-ым нуклидом безопаснее.
Если надеть перчатки и зайти в герметичный бокс, его даже можно подержать в руках.
К тому же, изотоп с 18-летним периодом полураспада научились получать килограммами, а не граммами.
Так что, ученые прогнозируют замену в промышленности 242-го нуклида 244-ым. В США уже ведутся соответствующие наработки.
Генераторы электрического тока на кюрии для питания бортовой аппаратуры, кстати, тоже разработка американцев.
Они же создали технику для глубоководных аппаратов. В Соединенных Штатах приборы, так же, впервые применили, в частности, на станции «Сервейор».
То есть, свой покупатель у элемента, точнее, его оксида, имеется. Сколько же приходиться выложить за нужный источник питания?
Цена кюрия
На кюрий цена составляет десятки тысяч долларов за грамм. Пока, спрос превышает предложение.
Если перейти на выработку 244-го изотопа, стоимость кюрия снизится. Процесс уже запущен все теми же американскими промышленниками.
Поэтому, наша страна – еще один игрок, делающий сверхтяжелый металл не сверхдорогим.
Кюрий
Полезное
Смотреть что такое «Кюрий» в других словарях:
КЮРИЙ — КЮРИЙ, (символ Cm), синтетический радиоактивный металл, элемент ряда АКТИНИДОВ. Он был впервые получен в 1944 г. Гленом СИБОРГОМ и его сотрудниками путем бомбардирования плутония 239 альфа частицами в ускорителе циклотроне. Кюрий имеет… … Научно-технический энциклопедический словарь
КЮРИЙ — (Curium), Cm, искусственный радиоактивный химический элемент III группы периодической системы, атомный номер 96; относится к актиноидам. Впервые кюрий получили американские физики Г. Сиборг, Р. Джеймс и А. Гиорсо в 1944 … Современная энциклопедия
Кюрий — (Curium), Cm, искусственный радиоактивный химический элемент III группы периодической системы, атомный номер 96; относится к актиноидам. Впервые кюрий получили американские физики Г. Сиборг, Р. Джеймс и А. Гиорсо в 1944. … Иллюстрированный энциклопедический словарь
КЮРИЙ — (Curium), Cm, радиоакт. хим. элемент III группы периодич. системы элементов, относится к актинаидам, получен искусственно, ат. номер 96. Конфигурация внеш. электронных оболочек 5s2p6dl0f76s2p6dl7s2. Наиб. долгоживущим является малодоступный a… … Физическая энциклопедия
кюрий — сущ., кол во синонимов: 5 • актинид (14) • актиноид (16) • металл (86) • … Словарь синонимов
кюрий — я, м. curium. По имени фр. физиков П. Кюри и М. Склодовской Кюри. Полученный искусственно радиоактивный химический элемент; отн. к а ктиноидам; серебристый металл. Крысин 1998. Лекс. БАС 1: кю/рий … Исторический словарь галлицизмов русского языка
Кюрий — 96 Америций ← Кюрий → Берклий … Википедия
кюрий — я; м. [лат. Curium] Химический элемент (Cm), полученный искусственно, радиоактивный металл серебристого цвета, относящийся к актиноидам (применяется в ядерной физике). ● Назван по имени основателей науки о радиоактивности французских физиков П.… … Энциклопедический словарь
КЮРИЙ — (лат. Curium), хим. элемент III гр.периодич. системы, относится к актиноидам. Радиоактивен, наиб. устойчивый нуклид 247Сm (период полураспада более 1,58 х 107 лет). Назв. в честь П. Кюри и М. Склодовской Кюри. Серебристый металл, плотн. 13,51… … Естествознание. Энциклопедический словарь
кюрий — (по имени основателей науки о радиоактивности п. кюри (1859 1906) и м. склодовской кюри (1867 1934)) радиоактивный хим. элемент, полученный искусственно; символ Cm (лат. curium); относится к актиноидам; серебристый металл. Новый словарь… … Словарь иностранных слов русского языка
Кюрий Cm
Для рассказа об основах химии элемента № 96 — кюрия вполне применимо название известного вестерна — «Великолепная семерка». Но, пожалуй, более точным будет иной заголовок, которым мы и воспользуемся.
Кюрий самый актиноидный из актиноидов
Согласно теории Сиборга в семействе актиноидов, к которому относится и элемент № 96, по мере увеличения атомного номера новые электроны появляются не на внешней и даже не на предпоследней электронной оболочке, а еще ближе к ядру, в оболочке 5f. Находясь как бы в тылу, они не участвуют «в боях на передовой» за образование химических связей. Отсюда — химическое сходство актиноидов с родоначальником семейства актинием. Но на деле, как мы знаем, не все актиноиды так уж актиноподобны. Для тория, протактиния, урана трехвалентное состояние вовсе не характерно. Для них типичны иные, высшие валентности.
Это противоречие объяснимо. Комбинация из одного, двух, трех электронов на пятой от ядра оболочке энергетически неустойчива. Но по мере насыщения электронами эта оболочка становится все крепче. Одновременно более устойчивым (и более характерным) становится трехвалентное состояние элемента. И вот у кюрия число 51-электронов достигает семи: оболочка наполовину застроена (всего она «вмещает» 14 электронов). Эта комбинация электронов чрезвычайно устойчива, именно поэтому можно говорить о кюрии как о самом типичном представителе семейства актиноидов.
Правда, справедливости ради следует указать, что известны твердые соединения четырехвалентного кюрия (двуокись и тетрафторид), отличающиеся крайней химической неустойчивостью. В 1961 г. Т. Кинан в результате растворения CmF4 в 15-молярном растворе фтористого цезия впервые получил четырехвалентный кюрий в водном растворе и снял оптический спектр поглощения. Но даже при такой высокой концентрации фтор-иона (сильнейший комплексообразователь) и пониженной температуре четырехвалентный кюрий оказался настолько неустойчивым, что всего за час полностью восстановился до трехвалентного.
Что такое бета-распад? Испускание ядерного электрона, что приводит к увеличению заряда ядра на единицу. Бета-распад америция-242, находившегося в пятивалентном состоянии, приводил к образованию шестивалентного кюрия! Такой вот остроумный, физический и химический одновременно, прием позволил доказать, что кюрий может существовать и в виде шестивалентного иона, аналогичного известному уранил-иону.
Комбинация из семи электронов на 51-оболочке заманчива и для других атомов. Так, например, атом америция, у которого общее число электронов на один меньше, чем у кюрия, тоже располагает семью 51-электронами. На этот уровень переходит один из электронов с близлежащей 61-оболочки. С другой стороны, берклий, у которого восемь 51-электронов, легко расстается с одним избыточным, окисляясь до четырехвалентного состояния.
Электронные перемещения отлично объясняют противоестественные, казалось бы, валентности многих элементов, и мы не случайно начали рассказ о кюрии именно с валентностей. Трансурановые элементы разделять очень трудно, и «игра» на валентностях — основа большинства методов разделения.
Элемент М 96 — кюрий — своеобразный памятник великим и бескорыстным труженикам науки Пьеру Кюри и Марии Склодовской-Кюри. Здесь воспроизведена фотография первых лет XX в., на которой супруги Кюри запечатлены за работой в их сарае-лаборатории. В качестве подписи к этому снимку приводим отрывок из воспоминаний М. Склодовской-Кюри: «. Особенно серьезным был вопрос о помещении: мы не знали, где проводить химическую обработку. Ее удалось организовать в заброшенном сарае, отделенном двором от мастерской, где находились наши электрометрические установки. Это был дощатый сарай с асфальтированным полом и со стеклянной крышей, плохо защищавшей от дождя, и лишенный какого бы то ни было оборудования; все имущество состояло лишь из грубо сколоченных деревянных столов, чугунной печки, согревавшей совсем недостаточно, и классной доски, которой так любил пользоваться Пьер Кюри. Там не было вытяжных шкафов для работ, при которых выделялись вредные газы: такие обработки приходилось проводить во дворе, если это допускала погода, а если нет, то внутри сарая, при открытых окнах. В этой импровизированной лаборатории мы работали почти без помощников в течение двух лет, занимаясь сообща как химической обработкой, так и измерением излучения все более и более активных продуктов, которые мы получали».
Приведем только один пример. Ионные радиусы Cm 3+ и Am 3+ почти не отличаются (разница — тысячные доли ангстрема), и химические свойства этих ионов так близки, что разделение элементов № 95 и 96 было бы весьма трудной задачей, если бы нельзя было перевести америций в высшие валентные состояния. Разница в поведении ионов Cm 3+ и (AmO2) 2+ уже достаточно ощутима.
Но для отделения кюрия от трехвалентных лантаноидов (тоже имеющих очень близкие ионные радиусы) этот путь заказан. Именно поэтому чистую гидроокись кюрия (а это было первое чистое соединение элемента № 96) удалось получить лишь спустя три года после того, как этот элемент был открыт. История его открытия рассказана в статье об америции, поэтому здесь ее не будет.
Лишь несколько слов о названии элемента Кюрий
С одной стороны, первооткрыватели элемента № 96 Г. Сиборг, А. Гиорсо, Р. Джеймс и Л. Морган хотели увековечить и в таблице элементов память о Пьере и Марии Кюри, а с другой — подчеркнуть аналогию актиноидов и лантаноидов. Загляните в таблицу Менделеева. Там над кюрием — клетка гадолиния, названного так в честь Юхана Гадолина — видного исследователя редких земель.
Известный французский радиохимик М. Гайсинский скептически относился к актиноидной теории Сиборга, полагая, что только с кюрия (и по элемент № 103) начинается группа элементов («кюридов»), которые следует считать истинными аналогами лантаноидов. Спор этот, к сожалению, так и остался незавершенным: при жизни Гайсинского не было никаких доказательств существования кюрия в окислительных состояниях выше четырех. Между прочим, у последнего кюрида — элемента № 103 — на 51-оболочке 14 электронов. Дважды семь!
Двойной генератор
Из 15 известных ныне изотопов кюрия первым был синтезирован изотоп с массой 242 по реакции 239 94Pu+ 4 2He → 242 96Cm+ 1 0n.
Он же получается и при облучении в реакторе плутония-239: захватив два нейтрона, ядро плутония-239 превращается сначала в плутоний-241, который испускает бета-частицу и становится америцием-241. Это ядро также способно захватить нейтрон. Но образующееся ядро 242 Am тоже бета-активно: испустив электрон, оно превращается в ядро 242 Cm.
Сейчас в столь долгой цепочке превращений уже нет нужды: исходным сырьем для получения кюрия служит изотоп 241 Am, выделяемый в довольно больших количествах из отработавших свое твэлов атомных электростанций. Этот америций облучают в реакторе большим потоком нейтронов: больше кюрия получается при максимальном потоке нейтронов и минимальной продолжительности облучения.
Потребителей кюрия-242 пока немного, да и получают его немного — граммы в год. Однако с ростом потребностей производство этого изотопа может быть увеличено. Производство кюрия-242 зависит от масштабов производства америция-241 и, по имеющимся оценкам, может легко быть доведено до сотен граммов в год. Тогда цена этого изотопа будет составлять несколько сот долларов за грамм. Пока он стоит гораздо дороже. Естественно, возникает вопрос: кто же потребляет столь дорогой продукт? Но прежде чем ответить на него, посмотрим, что он, этот продукт, собой представляет.
Мы уже успели привыкнуть к тому, что при делении тяжелых ядер нейтронами выделяется колоссальная энергия, не сравнимая ни с какими химическими реакциями. Пока не столь популярна энергия, выделяемая при радиоактивном распаде ядра, а она тоже более чем заметна. Если каждый акт деления урана-235 сопровождается выделением примерно 200 Мэв, то энергия альфа-частиц, испускаемых, например, кюрием-242 при радиоактивном распаде, составляет 6,1 Мэв. Это всего лишь в 35 раз меньше, но такой распад происходит самопроизвольно, со строго постоянной скоростью, не подверженной влиянию каких-либо физических или химических факторов. Для использования этой энергии нет нужды в сложных и громоздких устройствах; более того, кюрий-242 — практически чистый альфа-излучатель, а это значит, что для работы с ним не требуется тяжелая радиационная защита. Альфа-частицы поглощаются даже листом бумаги, полностью отдавая ей свою энергию (превратившуюся в тепло). Грамм кюрия-242 каждую секунду испускает 1,2-1013 альфа-частиц, выделяя при этом 120 ватт тепловой энергии. Поэтому кюрий-242 практически всегда раскален; чтобы работать с ним, от него нужно непрерывно отводить тепло.
Если проинтегрировать энергию альфа-распада грамма кюрия за год (что составит около 80% полной энергии), получится внушительная цифра — 480 киловатт-часов. Чтобы получить эквивалентное количество энергии от реакции горения, нужно сжечь примерно 38 кг бутана в 138 кг кислорода. Даже если считать по весу, получится, что это почти в 200 тыс. раз больше, а объемы вообще несравнимы: грамм кюрия в виде окисла Cm2O3 занимает объем лишь в 0,1 кубического сантиметра.
Очевидно, потребителей кюрия-242 следует искать там, где особенно ценятся малый вес и компактность источника энергии. Это, например, космические исследования. Радио-изотопные источники на основе 242 Cm (в комбинации с термоэлектрическими или другими преобразователями энергии) способны развивать мощность до нескольких киловатт. Они приемлемы для космических станций, как автоматических, так и с человеком на борту. Правда, из-за сравнительно короткого периода полураспада (163 дня) продолжительность стабильной работы такого источника составляет всего несколько месяцев. Однако для многих исследований околоземного пространства, а также Луны этого вполне достаточно. В США были разработаны кюриевые генераторы электрического тока для питания бортовой аппаратуры автоматических станций «Сервейор».
Как интенсивный альфа-излучатель кюрий-242 может применяться в нейтронных источниках (в смеси с бериллием), а также для создания внешних пучков альфа-частиц. Последние используют как средство возбуждения атомов в новых методах химического анализа, основанных на рассеянии альфа-частиц и возбуждении характеристического рентгеновского излучения. Такая установка была, в частности, на борту космической станции «Сервейор-V». С ее помощью был проведен непосредственный химический анализ поверхности Луны методом рассеяния альфа-частиц.
Интересно, что в результате радиоактивного распада кюрия-242 образуется другой альфа-излучатель — плутоний-238, который может быть затем отделен химическим путем и получен в радиохимически чистом виде. А плутоний-238 применяют не только в космических генераторах тока, но и в сердечных стимуляторах. Таким образом, отслужившие свой срок кюриевые генераторы могут служить дополнительным источником для получения изотопически чистого плутония-238. Удачное решение проблемы отходов!
Для чего нужны такие количества тяжелого изотопа кюрия? Полагают, что в радиоизотопных генераторах для космических и океанических исследований кюрий-244 сможет заменить плутоний-238. Генераторы на основе 244 Cm менее долговечны, чем плутониевые, но их удельное энерговыделение примерно впятеро больше. Правда, кюрий-244 испускает примерно в 50 раз больше нейтронов (идет спонтанное деление), чем 238 Pu. Поэтому кюриевые генераторы в качестве стимуляторов сердечной деятельности вряд ли применимы. Но в других автономных источниках энергии кюрий-244 вполне может заменить плутоний. К тому же кюрий не так токсичен, как плутоний. А предельная мощность кюриевых генераторов (определяемая критической массой) примерно в 9 раз больше, чем плутониевых: 162 и 18 киловатт соответственно.
При облучении плутония-242 и америция-243 в реакторах с большой плотностью нейтронных потоков одновременно с кюрием-244 всегда образуются и более тяжелые изотопы. В том числе и кюрий-245.
Однако то полезное свойство кюрия-245, ради которого его стремятся получать, — большое сечение деления тепловыми нейтронами — здесь оказывается вредным. Ядра кюрия-244, захватив нейтроны, превращаются в кюрий-245, но под действием тех же нейтронов эти ядра делятся на осколки. Нейтроны — инструмент синтеза — сами же оказываются орудием разрушения. В результате в смеси изотопов элемента № 96 кюрия-245 обычно оказывается лишь несколько процентов. А если учесть, что эти изотопы еще обязательно надо разделить, станет понятно, почему кюрий-245 пока не может быть использован в качестве делящегося материала.
В заключение — несколько слов о самом долгоживущем изотопе, кюрии-247. Период его полураспада оценивается в 16 млн. лет. Недавно его следы были обнаружены в земной коре, в некоторых радиоактивных минералах. Массовое число этого изотопа выражается формулой (4n+3), поэтому вполне логично предположить, что он является родоначальником известного актиноуранового семейства (семейства урана-235). Вот, пожалуй, и все самое важное, что можно рассказать в короткой статье об элементе № 96 и его изотопах.