Тугоплавкий радиоактивный металл: ТУГОПЛАВКИЙ РАДИОАКТИВНЫЙ МЕТАЛЛ – 8 Букв

alexxlab | 24.02.1984 | 0 | Разное

Содержание

Топ 10 самых прочных металлов в мире

Использование металлов в повседневной жизни началось на заре развития человечества. В первую очередь была освоена медь, которая доступна в природе и легко поддается обработке. До сих пор археологи при раскопках находят различные медные изделия и домашнюю утварь. В процессе эволюции люди постепенно учились соединять различные металлы, получая все более прочные сплавы, пригодные для изготовления орудий труда, а позже и оружия. В наше время продолжаются эксперименты, благодаря которым можно выявить самые прочные металлы в мире.

10 Титан

Титан – высокопрочный твердый металл, который сразу же привлек к себе внимание. Свойствами титана являются: высокая удельная прочность; стойкость к высоким температурам; низкая плотность; коррозийная стойкость; механическая и химическая стойкость. Титан применяется в военной промышленности, медицине авиации, кораблестроении, и других сферах производства.


9 Уран

Самый известный элемент, который считается одним из самых прочных металлов в мире, и в нормальных условиях представляет собой слабый радиоактивный металл. В природе находится как в свободном состоянии, так и в кислых осадочных породах. Он достаточно тяжел, широко распространен повсеместно и обладает парамагнитными свойствами, гибкостью, ковкостью, и относительной пластичностью. Уран применяется во многих сферах производства.


8 Вольфрам

Известен как самый тугоплавкий металл из всех существующих, и относится к самым прочным металлам в мире. Представляет собой твердый переходный элемент блестящего серебристо-серого цвета. Обладает высокой прочностью, отличной тугоплавкостью, стойкостью к химическим воздействиям. Благодаря своим свойствам поддается ковке, и вытягивается в тонкую нить. Известен в качестве вольфрамовой нити накаливания.


7 Рений

Среди представителей данной группы считается переходным металлом высокой плотности серебристо-белого цвета. В природе встречается в чистом виде, однако встречается в молибденовом и медном сырье. Отличается высокой твердостью и плотностью, и имеет отличную тугоплавкость. Обладает повышенной прочностью, которая не теряется при многократных перепадах температур. Рений относится к дорогим металлам и имеет высокую стоимость. Используется в современной технике и электронике.


6 Осмий

Блестящий серебристо-белый металл со слегка голубоватым отливом, относится к платиновой группе и считается одним из самых прочных металлов в мире. Аналогично иридию имеет высокую атомную плотность высокую прочность и твердость. Поскольку осмий относится к платиновым металлам, имеет схожие с иридием свойства: тугоплавкость, твердость, хрупкость, стойкость к механическим воздействиям, а также к влиянию агрессивных сред. Нашел широкое применение в хирургии, электронной микроскопии, химической промышленности, ракетной технике, электронной аппаратуре.


5 Бериллий

Относится к группе металлов, и представляет собой элемент светло-серого цвета, обладающий относительной твердостью и высокой токсичностью. Благодаря своим уникальным свойствам бериллий применяется в самых различных сферах производства: ядерной энергетике; аэрокосмической технике; металлургии; лазерной технике; атомной энергетике. Из-за высокой твердости бериллий используется при производстве легирующих сплавов, огнеупорных материалов.


4 Хром

Следующим среди самых прочных металлов в мире является хром – твердый, высокопрочный металл голубовато-белого цвета, стойкий к воздействию щелочей и кислот. В природе встречается в чистом виде и широко применяется в различных отраслях науки, техники и производства. Хром используется для создания различных сплавов, которые используются при изготовлении медицинского, а также химического технологического оборудования. В соединении с железом образует сплав феррохром, который используется при изготовлении металлорежущих инструментов.


3 Тантал

Тантал является одним из самых прочных металлов в мире. Он представляет собой серебристый металл с высокой твердостью и атомной плотностью. Благодаря образованию на его поверхности оксидной пленки, имеет свинцовый оттенок. Отличительными свойствами тантала являются высокая прочность, тугоплавкость, стойкость к коррозии, воздействию агрессивных сред. Металл является достаточно пластичным металлом и легко поддается механической обработке. Сегодня тантал успешно используется: в химической промышленности; при сооружении ядерных реакторов; в металлургическом производстве; при создании жаропрочных сплавов.


2 Рутений

Рутений – серебристый металл, принадлежащий к платиновой группе. Его особенностью является наличие в составе мышечной ткани живых организмов. Ценными свойствами рутения являются высокая прочность, твердость, тугоплавкость, химическая стойкость, способность образовывать комплексные соединения. Рутений считается катализатором многих химических реакций, выступает в роли материала для изготовления электродов, контактов, острых наконечников.


1 Иридий

Самый прочный металл – иридий – серебристо-белый, твердый и тугоплавкий, который относится к платиновой группе. В природе высокопрочный элемент встречается крайне редко, и часто входит в соединение с осмием. Из-за своей природной твердости он плохо поддается механической обработке и обладает высокой стойкостью к воздействию химический веществ. Иридий с большим трудом реагирует на воздействие галогенов и перекиси натрия. Этот металл играет важную роль в повседневной жизни. Его добавляют к титану, хрому и вольфраму для улучшения стойкости к кислым средам, применяют при изготовлении канцелярских принадлежностей, используют в ювелирном деле для создания ювелирных изделий. Стоимость иридия остается высокой из-за ограниченного присутствия в природе.

Источник

Вольфрам — самый тугоплавкий металл

Вольфрам — простое химическое вещество, элемент таблицы Менделеева, переходный металл. Записывается в виде латинской буквы W. Название получил от минерала вольфрамит, известного рудокопам с 16-го века. Сам минерал Wolf Rahm (в переводе с немецкого — «волчья пена») получил свое название из-за того, что осложнял получение олова из оловосодержащих пород. При выплавке примеси вольфрама образовывали соединения с оловом и поднимались на поверхность в виде пены; на языке рудокопов «пожирают олово как волк овцу».

Относится к редким элементам, по распространенности на планете занимает 57-е место. Встречается только в минералах, состоящих из соединений разных металлов. В добывающей индустрии наиболее значимы вольфрамит, шеелит, фербелит, гюбнерит. В месторождениях концентрация вольфрама редко превышает 2%.

Как отдельный химический элемент вольфрам был открыт в конце XVIII века. Известный шведский химик К. Шееле проводил эксперименты с минералом тунгстен (позже переименованным в его честь и названным шеелитом). Обработав его азотной кислотой, ученый выяснил, что образец представляет собой соль неизвестной кислоты. Его ученики продолжили работы с интересным минералом и через два года настойчивых исследований выделили неизвестный науке металл, который назвали вольфрамом. Большого шума это открытие не вызвало, т.к. новый металл был чрезвычайно тугоплавким и в мире просто еще не существовало печей, способных обеспечить необходимую температуру для выплавки. Зато в ХХ веке вольфрам произвел в промышленности настоящую революцию.

Свойства

Светло-серебристый блестящий металл, напоминающий платину. Очень плотный, тяжелый, твердый, но, при этом, хрупкий. Плавится при t около +3400 °C, это самый высокий показатель среди металлов. (Теоретически более тугоплавким может быть трансактиноид сиборгий, но это короткоживущий радиоактивный элемент №106, получаемый искусственно в результате ядерного синтеза.) В нормальных условиях вольфрам плохо поддается механической обработке, зато при нагреве свыше +1600 °С его можно ковать, прокатывать, вытягивать в тонкую нить. Парамагнетик (может намагничиваться во внешнем магнитном поле), обладает высоким электрическим сопротивлением.

В химических реакциях может проявлять валентность от 2 до 6, но все устойчивые соединения образованы W (VI). При температуре в районе +20 °С не поддается коррозии в воде и на воздухе. Очень слабо реагирует с соляной, фтороводородной и неконцентрированной серной кислотами. А вот с перекисью водорода, азотной кислотой, смесью азотной и фтороводородной кислот, «царской водкой» взаимодействует легко. При высокой t и в присутствии окислителей вступает в реакции со щелочами. Образует оксиды, вольфраматы (соли вольфрамовых кислот), соединения с галогенами, серой, углеродом.

В метаболизме животных и человека не участвует.

Вольфрамовая пыль, как и пыль любого другого металла, оказывает раздражающее влияние на органы дыхания.

Это интересно

На Земле существует несколько типов архебактерий и бактерий, использующих в своих обменных процессах ферменты с вольфрамом. Ученые считают, что они ведут свое развитие с ранней архейской эры (около 4 млрд. лет назад), когда этот металл играл важную роль в создании и развитии жизни на планете.

Вольфрам — крайне востребованный в промышленности металл. Подробнее о его применении мы расскажем в следующей статье.

Математика для блондинок: Математика и химический элемент

Математика и химический элемент – что может быть общего между ними? Не спешите с выводами. Давайте рассуждать логически. Каждый химический элемент имеет свое название. Каждое название химического элемента записывается буквами. А буковок в названии химического элемента может быть разное количество – а это уже чистая математика без всяких примесей химии. Вот мы и создадим свою собственную периодическую систему химических элементов, где главным математическим критерием сортировки химических элементов будет количество букв в названии каждого
химического элемента
. Вы спросите: “Кому это нужно?”. Нужно, да ещё как! Блондинкам, которые решают кроссворды. Создано специально для блога “Математика для блондинок”.

химический элемент 3 буквы:

бор – полуметалл
иод – галоген, чёрно-серый кристалл с фиолетовым блеском, с резким запахом

химический элемент 4 буквы:

азот – неметалл, газ без цвета и запаха
бром – галоген, жидкость, с сильным запахом, красно-бурая
медь – переходный металл, пластичный, золотисто-розовый металл
неон – инертный газ, без цвета и запаха, благородный газ, “рекламный газ”
сера – неметалл, твердое, хрупкое вещество, светло-жёлтое, в чистом виде без запаха
уран – переходный металл, актиноид, радиоактивный металл, очень тяжёлый, ковкий, гибкий, серебристо-белый глянцевый металл
фтор – галоген, газ, бледно-жёлтого цвета с резким запахом, очень ядовит, химически активный, самый сильный окислитель (фтор содержится в эмали зубов, жизненно необходим для организма)

хлор – галоген, газ, жёлто-зелёного цвета с резким запахом, ядовит, химически активный
хром – переходный металл, твёрдый, голубовато-белый металл
цинк – переходный металл, хрупкий, голубовато-белый металл

химический элемент 5 букв:

аргон – инертный газ, без цвета и запаха
астат – галоген, радиоактивный, черно-синий кристалл
барий – щёлочноземельный металл, мягкий, серебристо-белый
борий – переходный металл, радиоактивный, серебристо-белый или серый
гелий – инертный газ, лёгкий, без цвета и запаха, “весёлый газ”
индий – лёгкий металл, мягкий, ковкий, легкоплавкий, серебристо-белый
калий – щелочной металл, мягкий, лёгкий, легкоплавкий, серебристо-белый, химически активный металл
кюрий – переходный металл, актиноид, податливый, радиоактивный металл, серебристый

литий – щелочной металл, мягкий, серебристо-белый металл
олово – лёгкий металл, мягкий, пластичный, легкоплавкий, блестящий серебристо-белый, “металл с памятью” (“оловянная чума” уничтожила многие очень ценные коллекции оловянных солдатиков, оловянные пуговицы наполеоновских солдат превращались в порошок при сильных морозах)
осмий – переходный металл, хрупкий, твёрдый, тугоплавкий, сине-белый блестящий металл, платиновые металлы
радий – щёлочноземельный металл, радиоактивный, серебристо-белый металл, химически активный
радон – инертный газ, радиоактивный, тяжелый, бесцветный слегка флюоресцирующий, опасный для здоровья и жизни, благородный газ
рений – переходный металл, плотный, тяжёлый, пластичный, тугоплавкий, серебристо-белый металл
родий – переходный металл, твердый, серебристо-белый, платиновый металл, благородные металлы
ртуть – переходный металл, тяжёлая, серебристо-белая летучая жидкость (пары ртути сильно ядовиты; ртуть – единственный металл, который при нормальных условиях находится в жидком состоянии)
селен – неметалл, хрупкий, чёрный или серый, красный, полупроводник
титан – переходный металл, лёгкий, серебристо-белый металл
торий – переходный металл, актиноид, радиоактивный металл, мягкий, ковкий, вязкий, серый, редкоземельные металлы
тулий – переходный металл, лантаноид, мягкий, ковкий, вязкий, серебристо-белый металл, редкоземельные металлы
цезий – щелочной металл, очень мягкий, вязкий, легкоплавкий, серебристо-жёлтый, химически активный металл
церий – переходный металл, лантаноид, ковкий, вязкий, серебристо-белый металл, редкоземельные металлы
эрбий – переходный металл, лантаноид, мягкий, ковкий, серебристый металл, редкоземельные металлы

химический элемент 6 букв:

висмут – лёгкий металл, твердый, хрупкий, стального цвета с розоватым отливом
галлий – лёгкий металл, мягкий, пластичный, серебристо-белый с синеватым оттенком
гафний – переходный металл, тяжёлый, тугоплавкий, ковкий, серебристый
дубний – переходный металл, искусственно созданный
железо – переходный металл, ковкий, вязкий, серебристо-белый металл
золото – переходный металл, тяжёлый, мягкий, ковкий, жёлтый, благородные металлы
иридий – переходный металл платиновой группы, твердый, тугоплавкий, серебристо-белый
иттрий – переходный металл, светло-серый металл
кадмий – переходный металл, мягкий, ковкий, серебристо-белый металл
ксенон – инертный газ, без цвета и запаха
лантан – переходный металл, мягкий, ковкий, вязкий, серебристо-белый металл
магний – щёлочноземельный металл, лёгкий, ковкий, серебристо-белый металл
мышьяк – полуметалл, хрупкий, зеленоватый, ядовитый металл
натрий – щелочной металл, мягкий, лёгкий, легкоплавкий, серебристо-белый металл
неодим – переходный металл, лантаноид, серебристо-белый с золотистым оттенком металл, редкоземельные металлы
никель – переходный металл, твердый, пластичный, ковкий, серебристо-белый металл
ниобий – переходный металл, блестящий серебристо-серый металл
свинец – лёгкий металл, тяжёлый, мягкий, ковкий, легкоплавкий, серый металл
сурьма – полуметалл, грубозернистый, серебристо-белый металл с синеватым оттенком
таллий – тяжёлый металл, мягкий, белый металл с голубоватым оттенком, ядовитый металл
тантал – переходный металл, тяжёлый, твердый, пластичный, тугоплавкий, серый металл (в последние годы используется в качестве ювелирного металла)
теллур – полуметалл, хрупкое, серебристо-белое вещество с металлическим блеском
тербий – переходный металл, лантаноид, мягкий, вязкий, серебристо-серый металл, редкоземельные металлы
фермий – переходный металл, актиноид, радиоактивный металл, искусственно полученный
фосфор – неметалл, вещество белого, красного, жёлтого, чёрного цвета (фосфор – элемент жизни)
хассий – переходный металл, радиоактивный, искусственно полученный элемент

химический элемент 7 букв:

актиний – тяжёлый металл, радиоактивный, серебристо-белый
берклий – переходный металл, актиноид, радиоактивный металл
ванадий – переходный металл, пластичный, серебристо-серый
водород – неметалл, лёгкий бесцветный газ, без запаха
гольмий – переходный металл, лантаноид, мягкий металл, ковкий, глянцевый серебристый, редкоземельные металлы
европий – переходный металл, лантаноид, мягкий металл, серебристо-белый
кальций – щёлочноземельный металл, мягкий, серебристо-белый, химически активный металл
кобальт – переходный металл, серебристо-белый металл, слегка желтоватый с розоватым или синеватым отливом
кремний – полуметалл, коричневый порошок или темно-серый, слегка блестящий кристалл
криптон – инертный газ, без цвета и запаха
лютеций – переходный металл, лантаноид, твердый, плотный, серебристо-белый металл, редкоземельные металлы
нобелий – переходный металл, актиноид, радиоактивный металл, искусственно полученный
платина – переходный металл, тяжёлый, мягкий, пластичный, серовато-белый металл, благородные металлы (платина не была известна в Европе, впервые платину завезли в Европу из Америки; только благодаря платине существует всё мировое производство перекиси водорода)
полоний – полуметалл, мягкий, радиоактивный, серебристо-белый металл
рубидий – щелочной металл, мягкий, легкоплавкий, серебристо-белый металл
рутений – переходный металл, тугоплавкий, серебристый, платиновый металл, благородные металлы (не растворяется в “царской водке”)
самарий – переходный металл, лантаноид, серебристый металл, редкоземельные металлы
серебро – переходный металл, ковкий, пластичный, серебристо-белый металл, благородные металлы
скандий – переходный металл, лёгкий, мягкий, серебристый металл с жёлтым отливом
углерод – неметалл, вещество матово-чёрное (графит), прозрачный кристалл (алмаз)(углерод – основа органических соединений и жизни на Земле)
франций – щелочной металл, радиоактивный металл, химически активный

химический элемент 8 букв:

алюминий – лёгкий металл, мягкий, серебристо-белый
америций – переходный металл, актиноид, радиоактивный металл, серебристо-белый
бериллий – щёлочноземельный металл, твердый, хрупкий, светло-серый
вольфрам – переходный металл, тугоплавкий, твердый, стального цвета или белый
германий – полуметалл, полупроводник, стального цвета или белый
иттербий – переходный металл, лантаноид, металл, вязкий, ковкий, светло-серый, редкоземельные металлы
кислород – неметалл, бесцветный газ, без запаха
марганец – переходный металл, твёрдый, хрупкий, светло-серый металл
молибден – переходный металл, тугоплавкий, светло-серый металл
нептуний – переходный металл, актиноид, радиоактивный металл, серебристый
палладий – переходный металл, мягкий, вязкий, ковкий, серебристо-белый, платиновый металл, благородный металл (“белое золото” – это сплав золота с палладием, даже 1 процент палладия делает золото серебристо-белым)
плутоний – переходный металл, актиноид, радиоактивный металл, серебристый, искусственно полученный (только после этого был найден в природе)
прометий – переходный металл, лантаноид, радиоактивный металл, светло-серый, искусственно полученный
сиборгий – переходный металл, радиоактивный металл, искусственно полученный
стронций – щёлочноземельный металл, мягкий, ковкий, пластичный, серебристо-белый металл, химически активный
технеций – переходный металл, радиоактивный металл, серебристо-серый
унунтрий – лёгкий металл, радиоактивный металл, временное название, искусственно полученный химический элемент № 113
цирконий – переходный металл, пластичный, серебристо-серый блестящий металл

химический элемент 9 букв:

гадолиний – переходный металл, лантаноид, мягкий металл, вязкий, светло-серый с металлическим блеском
диспрозий – переходный металл, лантаноид, мягкий металл, глянцевый серебристо-серый, редкоземельные металлы
лоуренсий – переходный металл, актиноид, радиоактивный металл, искусственно полученный
мейтнерий – переходный металл, искусственно полученный
празеодим – переходный металл, лантаноид, мягкий, ковкий, вязкий металл, серебристо-белый, редкоземельные металлы
рентгений – переходный металл, радиоактивный металл, цвет неизвестен, искусственно полученный
унуноктий – инертный газ, радиоактивный, временное название, искусственно полученный химический элемент № 118 (самый тяжёлый неметалл)

химический элемент 10 букв:

калифорний – переходный металл, актиноид, радиоактивный, летучий металл, искусственно полученный, самый дорогой металл в мире (по оценкам, его стоимость составляет 6,5 миллионов долларов за грамм)
коперниций – переходный металл, серебристая жидкость, искусственно полученный
менделевий – переходный металл, актиноид, радиоактивный, искусственно полученный металл
унунгексий – лёгкий металл, радиоактивный металл, временное название, искусственно полученный химический элемент № 116
унунквадий – лёгкий металл, радиоактивный металл, временное название, искусственно полученный химический элемент № 114
унунпентий – лёгкий металл, радиоактивный металл, временное название, искусственно полученный химический элемент № 115
унунсептий – галоген, радиоактивное вещество, временное название, искусственно полученный химический элемент № 117
эйнштейний – переходный металл, актиноид, радиоактивный, серебристый металл

химический элемент 11 букв:

дармштадтий – переходный металл, искусственно полученный
протактиний – переходный металл, актиноид, сильно радиоактивный металл, светло-серый
резерфордий – переходный металл, сильно радиоактивный, искусственно полученный

Лёгкий изотоп водорода 6 букв – протий
Тяжёлый изотоп водорода 8 букв – дейтерий
Изотоп водорода радиоактивный элемент 6 букв – тритий
Аллотропная форма кислорода 4 буквы – озон

технеций – это… Что такое технеций?

  • Технеций-99 — Таблица нуклидов Общие сведения Название, символ Технеций 99, 99Tc Нейтронов 56 Протонов 43 Свойства нуклида Атомная масса 98,9062547(21) …   Википедия

  • ТЕХНЕЦИЙ — (символ Тс), серебристо серый металл, РАДИОАКТИВНЫЙ ЭЛЕМЕНТ. Впервые был получен в 1937 г. бомбардировкой ядер МОЛИБДЕНА дейтронами (ядрами атомов ДЕЙТЕРИЯ) и был первым элементом, синтезированным в циклотроне. Технеций обнаружен в продуктах… …   Научно-технический энциклопедический словарь

  • ТЕХНЕЦИЙ — искусственно синтезированный радиоактивный хим. элемент, символ Тс (лат. Technetium), ат. н. 43, ат. м. 98,91. Т. получают в достаточно больших количествах при делении урана 235 в ядерных реакторах; удалось получить около 20 изотопов Т. Один из… …   Большая политехническая энциклопедия

  • ТЕХНЕЦИЙ — (Technetium), Tc, искусственный радиоактивный элемент VII группы периодической системы, атомный номер 43; металл. Получен итальянскими учеными К. Перрье и Э. Сегре в 1937 …   Современная энциклопедия

  • ТЕХНЕЦИЙ — (лат. Technetium) Тс, химический элемент VII группы периодической системы, атомный номер 43, атомная масса 98,9072. Радиоактивен, наиболее устойчивые изотопы 97Тс и 99Тс (период полураспада соответственно 2,6.106 и 2,12.105 лет). Первый… …   Большой Энциклопедический словарь

  • ТЕХНЕЦИЙ — (лат. Technetium), Tc радиоакт. хим. элемент VII группы периодич. системы элементов Менделеева, ат. номер 43, первый из искусственно полученных хим. элементов. Наиб. долгоживущие радионуклиды 98Tc (T1/2 = 4,2·106 лет) и доступный в заметных кол… …   Физическая энциклопедия

  • технеций — сущ., кол во синонимов: 3 • металл (86) • экамарганец (1) • элемент (159) Словарь синонимо …   Словарь синонимов

  • Технеций — (Technetium), Tc, искусственный радиоактивный элемент VII группы периодической системы, атомный номер 43; металл. Получен итальянскими учеными К. Перрье и Э. Сегре в 1937.   …   Иллюстрированный энциклопедический словарь

  • Технеций — 43 Молибден ← Технеций → Рутений …   Википедия

  • технеций — я; м. [от греч. technetos искусственный] Химический элемент (Tc), серебристо серый радиоактивный металл, получаемый из отходов атомной промышленности. ◁ Технециевый, ая, ое. * * * технеций (лат. Technetium), химический элемент VII группы… …   Энциклопедический словарь

  • Технеций — (лат. Technetium)         Те, радиоактивный химический элемент VII группы периодической системы Менделеева, атомный номер 43, атомная масса 98, 9062; металл, ковкий и пластичный.          Существование элемента с атомным номером 43 было… …   Большая советская энциклопедия

  • Вольфрам

    В металлургической промышленности наиболее подходящим нагревательным элементом для плавки металла по праву считаются нагревательные элементы из вольфрама. Вольфрамовые нагреватели способны качественно функционировать при температуре до 3000°С, практически не восприимчивы к окислительным реакциям в высокотемпературной среде, обладают огромной жаропрочностью (стойкостью к физическим повреждениям во время нагрева) и жаростойкостью (невосприимчивостью к агрессивным внешним средам в нагретом состоянии). Форма и конфигурация вольфрамового нагревательного элемента зависит от его направленности.

    Нагреватели из вольфрама отличаются также и спецификой использования (нагреватель для печей высокого нагрева, нагреватель для плавки стекла, нагреватели для выращивания монокристаллов сапфира и т.п.).

    Нагревательный элемент из вольфрама является источником тепла для установки выращивания монокристалла. Благодаря высокой температуре плавления и устойчивости к коррозии, вольфрамовые нагреватели имеют ключевое значение для контроля качества кристалла.

    Печи с вольфрамовыми нагревателями применяют для реализации водородной, вакуумной, а так же индукционной технологий.

    Среди несомненных преимуществ нагревателей из вольфрама можно выделить высокую рабочую температуру (в сравнении с композитными материалами), способность поддерживать высокую температуру длительное время и отсутствие необходимости в длительной (по времени) дегазации. Максимальная рабочая температура нагревателя из вольфрама зависит напрямую от толщины пластин его корпуса и от химического состава рабочей атмосферы печи.

    ООО НПО «ГКМП» поставляет под заказ нагреватели различных типов, для различных рабочих сред и сфер применения. Узнать подробнее и оформить заявку Вы можете, воспользовавшись нашей формой заказа на сайте или связавшись с нами по электронному адресу [email protected]

    Топ 10 самые прочные металлы в мире

    Использование металлов в повседневной жизни началось на заре развития человечества, и первым металлом являлась медь, поскольку является доступной в природе и легко поддается обработке. Недаром археологи при раскопках находят различные изделия и домашнюю утварь из этого металла. В процессе эволюции люди постепенно учились соединять различные металлы, получая все более прочные сплавы, пригодные для изготовления орудий труда, а позже и оружия. В наше время продолжаются эксперименты, благодаря которым можно выявить самые прочные металлы в мире.

    10. Титан

    Открывает наш рейтинг титан – высокопрочный твердый металл, который сразу же привлек к себе внимание. Свойствами титана являются:

    • высокая удельная прочность;
    • стойкость к высоким температурам;
    • низкая плотность;
    • коррозийная стойкость;
    • механическая и химическая стойкость.

    Титан применяется в военной промышленности, медицине авиации, кораблестроении, и других сферах производства.

    9. Уран

    Самый известный элемент, который считается одним из самых прочных металлов в мире, и в нормальных условиях представляет собой слабый радиоактивный металл. В природе находится как в свободном состоянии, так и в кислых осадочных породах. Он достаточно тяжел, широко распространен повсеместно и обладает парамагнитными свойствами, гибкостью, ковкостью, и относительной пластичностью. Уран применяется во многих сферах производства.

    8. Вольфрам

    Известен как самый тугоплавкий металл из всех существующих, и относится к самым прочным металлам в мире. Представляет собой твердый переходный элемент блестящего серебристо-серого цвета. Обладает высокой прочностью, отличной тугоплавкостью, стойкостью к химическим воздействиям. Благодаря своим свойствам поддается ковке, и вытягивается в тонкую нить. Известен в качестве вольфрамовой нити накаливания.

    7. Рений

    Среди представителей данной группы считается переходным металлом высокой плотности серебристо-белого цвета. В природе встречается в чистом виде, однако встречается в молибденовом и медном сырье. Отличается высокой твердостью и плотностью, и имеет отличную тугоплавкость. Обладает повышенной прочностью, которая не теряется при многократных перепадах температур. Рений относится к дорогим металлам и имеет высокую стоимость. Используется в современной технике и электронике.

    6. Осмий

    Блестящий серебристо-белый металл со слегка голубоватым отливом, относится к платиновой группе и считается одним из самых прочных металлов в мире. Аналогично иридию имеет высокую атомную плотность высокую прочность и твердость. Поскольку осмий относится к платиновым металлам, имеет схожие с иридием свойства: тугоплавкость, твердость, хрупкость, стойкость к механическим воздействиям, а также к влиянию агрессивных сред. Нашел широкое применение в хирургии, электронной микроскопии, химической промышленности, ракетной технике, электронной аппаратуре.

    5. Бериллий

    Относится к группе металлов, и представляет собой элемент светло-серого цвета, обладающий относительной твердостью и высокой токсичностью. Благодаря своим уникальным свойствам бериллий применяется в самых различных сферах производства:

    • ядерной энергетике;
    • аэрокосмической технике;
    • металлургии;
    • лазерной технике;
    • атомной энергетике.

    Из-за высокой твердости бериллий используется при производстве легирующих сплавов, огнеупорных материалов.

    4. Хром

    Следующим в десятке самых прочных металлов в мире является хром – твердый, высокопрочный металл голубовато-белого цвета, стойкий к воздействию щелочей и кислот. В природе встречается в чистом виде и широко применяется в различных отраслях науки, техники и производства. Хром Используется для создания различных сплавов, которые используются при изготовлении медицинского, а также химического технологического оборудования. В соединении с железом образует сплав феррохром, который используется при изготовлении металлорежущих инструментов.

    3. Тантал

    Бронзу в рейтинге заслуживает тантал, поскольку является одним из самых прочных металлов в мире. Он представляет собой серебристый металл с высокой твердостью и атомной плотностью. Благодаря образованию на его поверхности оксидной пленки, имеет свинцовый оттенок.

    Отличительными свойствами тантала являются высокая прочность, тугоплавкость, стойкость к коррозии, воздействию агрессивных сред. Металл является достаточно пластичным металлом и легко поддается механической обработке. Сегодня тантал успешно используется:

    • в химической промышленности;
    • при сооружении ядерных реакторов;
    • в металлургическом производстве;
    • при создании жаропрочных сплавов.

    2. Рутений

    Вторую строчку рейтинга самых прочных металлов в мире занимает рутений – серебристый металл, принадлежащий к платиновой группе. Его особенностью является наличие в составе мышечной ткани живых организмов. Ценными свойствами рутения являются высокая прочность, твердость, тугоплавкость, химическая стойкость, способность образовывать комплексные соединения. Рутений считается катализатором многих химических реакций, выступает в роли материала для изготовления электродов, контактов, острых наконечников.

    1. Иридий

    Рейтинг самых прочных металлов в мире возглавляет именно иридий – серебристо-белый, твердый и тугоплавкий металл, который относится к платиновой группе. В природе высокопрочный элемент встречается крайне редко, и часто входит в соединение с осмием. Из-за своей природной твердости он плохо поддается механической обработке и обладает высокой стойкостью к воздействию химический веществ. Иридий с большим трудом реагирует на воздействие галогенов и перекиси натрия.

    Этот металл играет важную роль в повседневной жизни. Его добавляют к титану, хрому и вольфраму для улучшения стойкости к кислым средам, применяют при изготовлении канцелярских принадлежностей, используют в ювелирном деле для создания ювелирных изделий. Стоимость иридия остается высокой из-за ограниченного присутствия в природе.

    Самые интересные металлы / Хабр


    Кто не слушает металл — тому бог ума не дал!

    — Народное творчество

    Привет, %username%.

    gjf снова на связи. Сегодня буду совсем краток, потому что через шесть часов вставать и ехать.

    А рассказать я сегодня хочу о металле. Но не о том, который музыка, — о том мы можем поговорить как-нибудь за кружечкой пива, а не на Хабре. И даже не о металле — а о металлах! И рассказать я хочу о тех металлах, которые меня в жизни так или иначе поразили своими свойствами.

    Поскольку все участники хит-парада отличаются какими-то своими суперспособностями, то мест и победителей не будет. Будет — металлическая десятка! Так что порядковый номер ничего не означает.

    Поехали.

    1. Ртуть

    Ртуть — самый жидкий металл: температура её плавления составляет -39 °C. О том, что она токсична — и даже очень —

    я уже писал

    , а потому повторяться не буду.

    С древних времён на ртуть разве что не молились — ещё бы, «жидкое серебро»! Алхимики считали, что именно во ртути где-то прячется знаменитый философский камень, например Джабир ибн Хайян считал, что раз ртуть — это жидкий металл, то она — «абсолютна»: она свободна от любых примесей, присущих твёрдым металлам. Сера — другой предмет восхищения Хайяна — элемент огня, он способен давать чистое «абсолютное» пламя, а потому все остальные металлы (а поскольку это был VIII век — их было негусто: семь) образованы из ртути и серы.

    Что в VIII веке, что сейчас — если смешать ртуть и серу, то получится чёрный сульфид ртути (и это, кстати, один из способов дезактивации пролитой ртути) — но уж никак не металл. Эту досадную неудачу Хайян объяснял тем, что все тупые не хватает некоего «созревателя», который из чёрной ерунды приведёт к получению металла. И конечно все бросились искать «созреватель», чтобы получить золото. История поиска философского камня официально объявлена открытой.

    %username%, ты вот сейчас смеёшься над алхимиками — но ведь они-таки добились своего! В 1947 году американскими физиками при бета-распаде изотопа Hg-197 получен единственный устойчивый изотоп золота Au-197. Из 100 мг ртути добыли целых 35 мкг золота — и они сейчас красуются в Чикагском музее науки и промышленности. Так что алхимики были правы — ведь можно! Только, блин, дорого…

    Кстати, единственным алхимиком, который не верил в возможность получения золота из других металлов был Абу Али Хусейн ибн Абдуллах ибн аль-Хасан ибн Али ибн Сина — а для тёмных неверных — просто Авиценна.

    Между прочим, со ртутью по своему виду очень соперничает другой металл — галлий. Его температура плавления 29 °C, в школе мне показывали эффектный фокус: на руку кладётся кусок какого-то металла…

    .. и вот что получается

    Кстати, галлий сейчас можно купить на алике, чтобы показывать такой фокус. Не знаю, правда, проедет ли он таможню.

    2. Титан

    Суровый титан — это тебе не ртутные сопли! Это — самый твёрдый металл! Ну в моём детстве и юношестве титаном писали на всех этих стёклах в общественном транспорте. Потому что царапал — и мелкой металлической пылью окрашивал.

    Все знают, что титан благодаря твёрдости и лёгкости используют в авиации. Расскажу о некоторых интересных применениях.

    Будучи нагретым, титан начинает поглощать разные газы — кислород, хлор и даже азот. Это используют в установках очистки инертных газов (аргона, например) — его продувают через трубки, заполненные титановой губкой и нагретые до 500-600 °C. Кстати, при этой температуре титановая губка взаимодействует с водой — кислород поглощается, водород отдаётся, но обычно водород в инертных газах никого не беспокоит, в отличие от воды.

    Белый диоксид титана TiO2 используется в красках (например, титановые белила), а также при производстве бумаги и пластика. Пищевая добавка E171. Кстати, при производстве диоксида титана обязательно контролируют его элементный состав — но вовсе не для того, чтобы снизить примеси, а чтобы добавить «белизны»: нужно, чтобы окрашивающих элементов — железа, хрома, меди и т.д. — было поменьше.

    Карбид титана, диборид титана, карбонитрид титана — конкуренты карбида вольфрама по твёрдости. Недостаток — они его легче.

    Нитрид титана применяется для покрытия инструментов, куполов церквей и при производстве бижутерии, так как имеет цвет, похожий на золото. Все эти «медицинские сплавы», похожие на золото — это покрытие нитридом титана.

    Кстати, упорные учёные недавно сделали всё-таки сплав, который твёрже титана! Только чтобы этого добиться — пришлось смешать палладий, кремний, фосфор, германий и серебро. Штука получилась недешёвая, а потому опять победил титан.

    3. Вольфрам

    Вольфрам — тоже противоположность ртути: самый тугоплавкий металл с температурой плавления 3422 °C. Он известен ещё с XVI века, правда, известен не сам металл, а минерал вольфрамит, в котором содержится вольфрам. Кстати, название Wolf Rahm на языке суровых немцев означает «волчьи сливки»: немцы, которые плавили олово, очень не любили примеси вольфрамита, который мешал плавке, переводя олово в пену шлаков («пожирал олово как волк овцу»). Сам металл уже выделили позже, примерно через 200 лет.

    То, что на фото — не вольфрам на самом деле, а карбид вольфрама, так что если у тебя на руке такое кольцо, %username%, то не сильно задавайся. Карбид вольфрама — тяжёлое и крайне твёрдое соединение — а потому используется во всяких деталях, которыми бьют, кстати «победит» — это 90% карбида вольфрама. А ещё карбид вольфрама добрые люди добавляют в качестве наконечника бронебойных снарядов и пуль. Но не только его, позже расскажу про другой металл.

    Кстати, хоть вольфрам и тяжёлый — но несмотря на бо́льшую плотность по сравнению с традиционным и более дешёвым свинцом, радиационная защита из вольфрама оказывается менее тяжёлой при равных защитных свойствах или более эффективной при равном весе. Из-за тугоплавкости и твёрдости вольфрама, затрудняющих его обработку, в таких случаях используются более пластичные сплавы вольфрама с добавлением других металлов либо взвесь порошкообразного вольфрама (или его соединений) в полимерной основе. Выходит легче, эффективнее — но только дороже. Так что в случае фолаута, %username%, бери себе вольфрамовую броню!

    Кстати, на своём «вечном кольце» я умудрился какой-то химией поставить пятно — и даже не знаю, чем. Так что «вечное» оно только у обычных людей )))

    4. Уран

    Единственный природный металл, который используют, как топливо, и при этом используется без остатка, буквально на атомном уровне.

    Когда я был ещё школьником, но был вхож в университет (не скажу почему!), то меня всегда смешила реакция иностранных студентов, когда им в микроскоп показывали кристаллы уранил-ацетата натрия. Ну есть такая качественная реакция. Когда иностранцам говорили слово «уранил» — их сдувало с этажа. Все смеялись.

    Мне смешно и грустно, что теперь и большая часть наших людей тоже считают, что уран- страшен, опасен и ужасен. Падение образования налицо.

    На самом деле ещё в древнейшие времена природная окись урана использовалась для изготовления жёлтой посуды. Так, возле Неаполя найден осколок жёлтого стекла, содержащий 1 % оксида урана и датируемый 79 годом н. э. Он не светится в темноте и не фонит. Я был в Жёлтых Водах на Украине, где добывают урановый концентрат. Никто там не светится и не фонит. А разгадка проста: природный уран слаборадиоактивен — не более, чем граниты и базальты, а также терриконы и метрополитен. Тот уран, который УРАН — это изотоп U-235, которого в природе всего 0,7204%. Его так мало, что для ядерщиков нужно выделять и концентрировать этот изотоп («обогащать») — так просто работать реактор не будет.

    Кстати, раньше в природе U-235 было больше — просто со временем он распался. И поскольку его было больше — ядерный реактор сделать можно было прямо на коленке. В прямом смысле. Так и произошло в Габоне на месторождении Окло примерно 2 миллиарда лет назад: через руду бежала вода, вода — естественный замедлитель нейтронов, которые вылетают при распаде урана-235 — в итоге энергии нейтронов было как раз столько, сколько нужно для захвата ядром урана-235 — и пошла-поехала цепная реакция. И уранчик горел себе несколько сотен лет, пока не выгорел…

    Обнаружили это значительно позже, в 1972 году, когда на урановой обогатительной фабрике в Пьерлате (Франция) во время анализа урана из Окло было найдено отклонение от нормы изотопного состава урана. Содержание изотопа U-235 составило 0,717% вместо обычных 0,720%. Уран — не колбаса, тут недовес строго карается: все ядерные объекты подвергаются жёсткому контролю с целью недопущения незаконного использования расщепляющихся материалов в военных целях. А потому учёные стали исследовать, нашли ещё пару элементов, типа неодима и рутения, и поняли — U-235 украли до нас просто выгорел, как в реакторе. То есть ядерный реактор природа изобрела задолго до нас. Впрочем, как и всё.

    Обеднённый уран (это когда 235-й забрали и отдали атомщикам, а остался U-238) — тяжёлый и твёрдый, напоминает чем-то по свойствам вольфрам, а потому — точно так же используется там, где надо бить. Об этом есть история из бывшей Югославии: там использовали бронебойные снаряды с бойком, содержащим уран. Проблемы у населения были, но вовсе не из-за радиации: мелкая урановая пыль попадала в лёгкие, усваивалась — и давала плоды: уран токсичен для почек. Вот так-то — и нечего бояться уранил-ацетата! Правда, законам РФ это не указ — а потому вечные проблемы с заездом химических реактивов, содержащих уран — потому как для чиновника уран бывает только один.

    А ещё есть урановое стекло: небольшая добавка урана придаёт красивую жёлто-зелёную флуоресценцию.

    И это, блин, красиво!

    Кстати, очень полезно предложить гостям яблоки или салатик, а потом включить немножко ультрафиолета и показать, как красиво. Когда все закончат восторгаться — небрежно так бросить: «Ну да, ещё бы, это же урановое стекло…» И откусить кусочек яблочка с вазы…

    5. Осмий

    Ну раз уж поговорили о тяжёлых уранах-вольфрамах, то настало время назвать самый тяжёлый металл вообще — это осмий. Его плотность составляет 22,62 г/см

    3

    !

    Однако осмию, будучи самым тяжёлым, ничего не мешает быть ещё и летучим: на воздухе он постепенно окисляется до OsO4, который летучий — и кстати, очень ядовитый. Да — это элемент платиновой группы, но он вполне себе окисляется. Название «осмий» происходит от древнегреческого ὀσμή — «запах» — именно благодаря этому: химические реакции растворения щелочного сплава осмиридия (нерастворимого остатка платины в царской водке) в воде или кислоте сопровождаются выделением неприятного, стойкого запаха OsO4, раздражающего горло, похожего на запах хлора или гнилой редьки. Этот запах почувствовал Смитсон Теннант (о нём позже), работавший с осмиридием — и так и назвал металл. И знаю я, что осмий должен быть в порошке и его нужно греть, чтобы процесс пошёл интенсивно — но в любом случае я не стремлюсь долго находиться рядом с этим металлом.

    Кстати, есть ещё такой изотоп Os-187. В природе его очень мало, а потому из осмия его выделяют на центрифугах путем масс-сепарации — прямо как уран. Разделения ждут 9 месяцев — да-да, вполне уже можно родить. А потому Os-187 — один из самых дорогих металлов, именно его содержание обуславливает рыночную цену природного осмия. Но он не самый дорогой, о самом расскажу ниже.

    6. Иридий

    Раз уж заговорили о платиновой группе, то стоит ещё вспомнить об иридии. Осмий отнял у иридия звание самого тяжёлого металла — но разошлись в копейках: плотность иридия 22,53 г/см

    3

    . Осмий с иридием даже открыты были вместе в 1803 году английским химиком С. Теннантом — оба в качестве примесей присутствовали в природной платине, доставленной из Южной Америки. Теннант был первым среди нескольких учёных, кому удалось получить в достаточном количестве нерастворимый остаток после воздействия на платину царской водки и определить в нём ранее неизвестные металлы.

    Но в отличие от осмия, иридий — самый, блин, стойкий металл: в виде слитка он не растворяется ни в каких кислотах и их смесях! Вообще! Даже грозный фтор берёт его только при 400-450 °C. Чтобы всё-таки растворить иридий, приходится его сплавлять с щелочами — да ещё желательно в токе кислорода.

    Механическая и химическая прочность иридия используется в Палате мер и весов — из платиноиридиевого сплава изготовлен эталон килограмма.

    В настоящий момент иридий не является банковским металлом, но и в этом уже есть сдвиги: в 2013 году иридий впервые в мире был применён в изготовлении официальных монет Национальным банком Руанды, который выпустил монету из чистого металла 999-й пробы. Иридиевая монета была выпущена номиналом 10 руандийских франков. И чёрт — я бы хотел такую монету!

    Кстати, я в глубокой молодости в «Юном технике» как-то прочитал какой-то фантастический рассказ, когда паренёк к успеху шёл смог наменять песок на иридий по курсу 1:1 с какими-то там инопланетянами в подвале. Ну им видите ли кремний был нужен! Название и автора рассказа уже и не вспомню. спасибо Wesha — напомнил: В.Шибаев. Кабель «оттуда».

    7. Золото

    Да ну его — все видели



    В жизни часто бывает, что есть чемпион фактический и формальный. Если иридий — фактический чемпион по химической стойкости, то золото — формальный: это самый электроотрицательный металл, 2,54 по шкале Полинга. Но это не мешает золоту растворяться в смесях кислот, так что как обычно — лавры достались тому, кто побогаче.

    И действительно, в настоящий момент, благодаря тому, что Китай и РФ уходят от политики накопления золотовалютного запаса в долларах США к политике накопления собственно золота, золото — самый дорогой банковский металл: по цене он давно обогнал платину — да и вообще всю платиновую группу. Так что храни деньги в сберегательной кассе золоте, %username%!

    Поскольку алхимический способ добычи золота показал свою дороговизну, получают этот металл на аффинажных заводах. А монетки делают уже на монетных дворах. Так вот, как человек, побывавший и там и там, могу сказать: работники подобных предприятий при посещении зоны, где есть драгметалл, либо переодеваются — и на рабочей одежде нет ни единой булавки или скрепки — рамки на проходной совсем не такие, как в аэропортах, там всё жёстче. Или действует так называемый «голый режим» — да-да, ты понял правильно: проходная для мальчиков и проходная для девочек — оденетесь уже внутри. Если у тебя имплант из металла — куча справок, куча разрешений, каждый раз индивидуально проверяют, что имплант на месте, где должен быть.

    Кстати, а как ты думаешь — как организованы проходные на банкнотном дворе? Бумажки же не звенят на рамках!

    Ответ тут, но подумай чуток сам

    После работы не выпускают никого, включая руководство, пока не посчитают всю продукцию. Да — всё строго. Зато никто не против, когда в трудные времена зарплату выдавали продукцией.


    8. Литий

    В отличие от тяжёлых осмиев-иридиев литий — самый лёгкий металл, его плотность всего 0,534 г/см

    3

    . Это — щелочной металл, но самый неактивный из всей группы: в воде не взрывается, а спокойно взаимодействует, на воздухе тоже не сильно окисляется, да и поджечь его непросто: после 100 °C так хорошо покрывается оксидом, что дальше и не окисляется. Поэтому литий — единственный щелочной металл, который не хранят в керосине — зачем, если он достаточно инертный? И это к счастью — из-за своей низкой плотности литий бы в керосине плавал.

    Природный литий состоит из двух изотопов: Li-6 и Li-7. Поскольку сам атом так мал, то лишний нейтрон значимо влияет на радиус орбитали и энергию возбуждения электрона, а потому обычный атомный спектр этих двух изотопов отличается — следовательно, возможно определять их даже без всяких масс-спектрометров — и это единственное исключение в природе! Оба изотопа очень важны в ядерной энергетике, кстати, дейтерид Li-6 используется как термоядерный порох в термоядерном оружии — и больше я не скажу ни слова на эту тему!

    Литий также используют психиатры в качестве нормометика для лечения и профилактики маний. Когда я студентом подрабатывал на кафедре, к нам приходила тётенька с плазмой крови, в которой надо было определять литий. С какого-то раза я взял и полез в литературу (интернета ещё не было), чтобы понять, зачем там вообще литий определять? И узнал… Со следующего визита я так невзначай спросил тётю, а чья кровь вообще была? Когда она ответила, что её, я больше старался с ней лично не встречаться.

    Ну то так — литий и литий, он даже в воде иногда определяется. Кстати, во Львове в воде его довольно много.

    Да и кстати — с ростом популярности электромобилей, портативных девайсов и всего, что работает на литий-содержащих аккумуляторах, есть мнение, что цена на литий довольно быстро вырастет. Так что может деньги лучше хранить не в золоте, а в литии. Но это неточно, особенно после того, как на рынок лития вышла ещё и Австралия.

    9. Франций

    У франция целый набор титулов. Ну во-первых, франций — самый редкий металл. Всё его содержание — полностью радиогенное: он существует как промежуточный продукт распада урана-235 и тория-232. Общее содержание франция в земной коре оценивается в 340 граммов. Так что пятно на картинке выше — это не фото чёрной дыры в анфас, а около 200 000 атомов франция в магнитно-оптической ловушке. Все изотопы франция радиоактивны, самый долгоживущий из изотопов — Fr-223 — имеет период полураспада 22,3 минуты. Потому франция так и мало.

    Тем не менее, франций имеет самую низкую электроотрицательность из всех элементов, известных в настоящее время, — 0,7 по шкале Полинга. Соответственно, франций является и самым химически активным щелочным металлом и образует самую сильную щёлочь — гидроксид франция FrOH. И не спрашивай, %username%, как это всё определяли с элементом, которого пшик — да маленько, и которого каждые 22,3 минуты становится ещё в два раза меньше, а исследователь светится сам всё ярче. А потому всё это интересно и занимательно, но франций практически нигде не используется.

    10. Калифорний

    />


    Калифорния в этом мире нет совсем, а производят его в двух местах: Димитровграде в РФ и Окриджской национальной лаборатории в США. Для производства одного грамма калифорния плутоний или кюрий подвергают длительному нейтронному облучению в ядерном реакторе — от 8 месяцев до 1,5 лет. Вся линейка распадов выглядит следующим образом: Плутоний-Америций-Кюрий-Берклий-Калифорний. Калифорний-252 является конечным результатом цепочки — этот элемент невозможно превратить в более тяжелый изотоп, так как его ядро

    как бы говорит «спасибо, наелось»

    слабо откликается на воздействие нейтронами.

    На пути преобразования плутония в калифорний из 100% ядер распадается 99,7%. Лишь 0,3% ядер удерживается от распада и проходит до конца весь этап. А ещё продукт нужно выделить! Выделение изотопа происходит методом экстракции, экстракционной хроматографии либо вследствие ионного обмена. Чтобы придать ему металлический вид, производится восстановительная реакция.

    На получение одного грамма калифорния-252 затрачивается 10 килограммов плутония-239.

    Ежегодное количество добываемого калифорния-252 составляет 40-80 микрограмм, а по оценкам специалистов мировой запас калифорния составляет не более 8 граммов. Поэтому калифорний, а точнее — калифорний-252 – самый дорогой в мире промышленный металл, стоимость его одного грамма в разные годы варьировала от 6,5 до 27 миллионов долларов.

    Логичный вопрос: а кому он вообще нужен? Цепь из него на шею не сделаешь, любимой в виде кольца не подаришь. Дело в том, что Cf-252 имеет высокий коэффициент размножения нейтронов (выше 3). Грамм Cf-252 испускает около 3⋅1012 нейтронов в секунду. Да, потенциально можно сделать атомную бомбу, но из урана и того же плутония дешевле, поэтому сам калифорний используется как источник нейтронов в различных исследованиях, в том числе в промышленных поточных нейтронно-активационных анализаторах на конвейерной ленте. Кстати, %username%, я лично видел этот калифорний в виде маленькой ампулки, которую вытащили из здоровенной бочки радиационной защиты и быстренько засунули в нужное место анализатора.

    Понятно, что за такие деньги калифорний просто обязан быть ядом, пусть и не таким крутым, как полоний, который лупит альфа-частицами, но нейтроны — тоже ничего. Но выходит дороговато, конечно.

    Ну вроде всё — осталось поспать примерно четыре часа перед дорогой. Надеюсь, что вышло интересно, и я всё это корябал не зря.

    Желаю тебе, %username%, быть твёрдым, как титан, лёгким на подъём, как литий, непреклонным, как иридий и ценным, как калифорний! Ну и побольше золота в кармане, само собой.
    (можешь блеснуть этим тостом на следующем празднике — не благодари)

    P.S. Поскольку с титаном к твёрдости придрались (почему-то больше ни к чему не придрались???) — достану туз из рукава.

    11. Радий

    Радий — это металл обмана и разочарования. И я поясню. Сам металл довольно редок и полностью радиогенен — возникает при распаде урана-238, урана-235 или тория-232; из четырёх найденных в природе наиболее распространённым и долгоживущим изотопом (период полураспада 1602 года) является радий-226, входящий в радиоактивный ряд урана-238. За время, прошедшее с момента его открытия супругами Кюри, — более столетия — во всём мире удалось добыть всего только 1,5 кг чистого радия. Одна тонна урановой смолки, из которой супруги Кюри получили радий, содержала лишь около 0,1 г радия-226.

    Радий в буквальном смысле слова испаряется: все изотопы радия (за исключением радия-228) распадаются до газа радона — кстати, тоже радиоактивного. Тип распада — α, однако гамма-кванты тоже выделяются.

    Мария Кюри трудилась 12 лет, чтобы получить крупинку чистого радия. Чтобы получить всего 1 г чистого радия, нужно было несколько вагонов урановой руды, 100 вагонов угля, 100 цистерн воды и 5 вагонов разных химических веществ. Поэтому на начало XX века в мире не было более дорогого металла. За 1 г радия нужно было заплатить больше 200 кг золота.

    А ещё этот металл красиво светится в темноте.

    Понятно, что при таком наборе свойств и цене только ленивый не стал добавлять радий в свою продукцию и рассказывать, как она чудодейственна. Появилась масса «докторов», докторами не являющихся (и что мне это напоминает) — тот же Вилльям Дж. А. Бейли. Во Франции 1930-х изготовители наиболее популярных кремов для лица, «ThoRadia», похвалялись обогащением своих мазей торием и радием. В Германии производили зубную пасту с радием. Видимо именно оттуда возникло выражение «Ваше лицо сияет» и «Ваши зубы ослепительны». Ну не знаю.

    Имелись содержащие радий крекеры, а добавление бромида радия к шоколаду было запатентовано в Германии в 1936 г. Шоколадки и крекеры можно было запить радиоактивной минеральной водой. Эта вода продавалась по высоким ценам, а в рекламах гордо именовалась как «имеющая высокое содержание радиоактивных элементов». Наиболее известным брендом такой минералки был Radithor в 60-ти мл бутылках, содержащих по 2 микрокюри радия (именно его всем предлагал уже упомянутый «доктор» Бейли якобы как стимулятор эндокринной системы).

    Примеры суперпродукции

    Радий — щелочноземельный металл, а значит по химизму очень сходен с кальцием и магнием. И очень неплохо заменяет их в костях — а оттуда начинает прямой наводкой бомбардировать костный мозг, лёгкие и прочие нежные органы. Немного утешает то, что доступна радиевая продукция была только действительно богатым людям…

    11 апреля 1932 года журнал Time сообщил, что известный богач, спортсмен и светский лев, любитель гольфа и водички Radithor (после того как повредил руку в 1927 году) Эбен Байер умер от отравления радием.

    Статья Time

    В 1965 его тело было эксгумировано. Обнаружено, что Байер суммарно принял порядка 500 микрокюри радия. Неудивительно, что причина смерти — множественные новообразования, абсцессы в мозгу и в прямом смысле слова дыры в черепе — проще говоря, рак.

    Если ты думаешь, %username%, что это кого-то чему-то научило — то ошибаешься: вплоть до 1970-х радий вместе с люминофором — обычно, сульфидом цинка — наносили на стрелки различных приборов, в том числе часов. Это называлось «светомасса постоянного действия» — или СПД. В СССР СПД обычно была горчично-жёлтая, а в Америке — зеленовато-белая или голубоватая.

    Некоторые примеры

    Так вот, СПД со временем начинается иссыхаться и превращаться в пыль, ты эту пыль вдыхаешь — и куда попадает радий? Правильно! Пять! В смысле — пять лет жизни тебе осталось. Наверное. Ну в любом случае — немного.

    Кстати, даже есть группа в ВК, где выкладывают фото с СПД.

    Кстати, с именем радий исторически связаны и другие изотопы, никакого отношения к радию не имеющие. А именно:
    Радий A 218Po
    Радий B 214Pb
    Радий C 214Bi
    Радий C1214Po
    Радий C2210Tl
    Радий D 210Pb
    Радий E 210Bi
    Радий F 210Po

    На самом деле эти изотопы были открыты как продукты в цепочке дальнейшего распада радия, но до их идентификации как элементов — их называли радием А, В и так далее. Ну а потом имена прижились.

    Вот так вот бывает, когда ты к элементу со всей душой — а он тебе… Жизнь — боль.

    Я оправдался за титан? 😉

    Тугоплавкие металлы – обзор

    3.10.1 Введение

    Тугоплавкие металлы и сплавы обладают привлекательными и многообещающими высокотемпературными свойствами, включая высокотемпературную прочность, хорошую теплопроводность и совместимость с большинством жидких металлических охлаждающих жидкостей, многие из которых подходят для приложений в ядерной среде. Хотя многие из тугоплавких сплавов известны более 60 лет, в базе данных свойств материалов имеются значительные пробелы как для необлученных, так и для облученных условий.Кроме того, значительные проблемы, связанные с ухудшением механических свойств низкотемпературного облучения даже при низких флюенсах нейтронов, ограничивают использование тугоплавких металлов. Защита от окислительных сред также ограничивает их использование, если не используется подходящая защита или жидкометаллический теплоноситель.

    Большая часть ранних исследований сплавов тугоплавких металлов была сосредоточена на применении в аэрокосмической отрасли, а также на материалах оболочки и конструкционных материалов для реакторов деления, с особым упором на приложениях для космических реакторов.Обзоры, касающиеся истории этих программ и разработки многих сплавов, свойства которых после облучения обсуждаются в этой статье, можно найти в другом месте. 1–5 В связи с отменой и повторным введением новых критериев полета для этих программ космических реакторов, база данных материалов показывает аналогичные волны интеллектуальных знаний в отношении тугоплавких сплавов и свойств облученных материалов. К сожалению, как показано в последующих разделах этой статьи, большая часть базы данных по свойствам облученных тугоплавких металлов состоит из предварительных исследований, которые показывают небольшое совпадение в любом типе материала, металлургических условиях (т.е., размер зерна, концентрации примесей, термомеханическая обработка), условия облучения (т.е. спектры, доза и температура) или условия или методы испытаний после облучения.

    Поведение при облучении объемно-центрированных кубических (ОЦК) материалов известно. Набухание, вызванное облучением из-за образования пустот в решетке материала, типично для температур от 0,3 до 0,6 T m , где T m – температура плавления в Кельвинах. Максимальное набухание тугоплавких металлов составляет <10% для уровней повреждения смещением до 50 dpa (смещения на атом), но типичные принятые значения для применений в реакторах деления составляют <4%.Добавки сплава могут дополнительно снизить чувствительность к набуханию, например, добавки рения к молибдену или вольфраму. Этим уровнем набухания можно управлять с помощью соответствующего инженерного проектирования компонентов.

    Образование дислокационных петель и точечных дефектов обеспечивает значительное радиационное упрочнение или упрочнение тугоплавких металлов и сплавов. Это, в свою очередь, снижает пластичность и трещиностойкость материала. Наиболее ярко это проявляется при температурах <0.3 T m , где подвижность дефектов снижена и дефекты не могут легко рекомбинировать. Увеличение предела текучести материала из-за дефектов, вызванных облучением, может превышать предел прочности материала на излом, что приводит к хрупкому поведению. Это проблема особенно тугоплавких металлов из-за того, насколько они изначально хрупкие. Такое ухудшение свойств материала может начаться при флюенсах нейтронов всего лишь 1 × 10 20 н см –2 , или ~ 0.03 dpa 3 и усиление тяжести с дозой. При повышении температуры облучения размеры дислокационных петель и пустот увеличиваются из-за рекомбинации, в то время как их плотность уменьшается, обеспечивая улучшение пластичности, хотя и при уменьшении прочности материала. При достаточно высоких температурах возможно восстановление свойств до уровней, близких к уровням необлученных значений, хотя на изменения свойств материала могут дополнительно влиять микроструктурные изменения, такие как перекристаллизация, сегрегация или образование осадка растворенных и трансмутированных частиц, что может привести к дальнейшее ухудшение свойств.Подробная информация о воздействии излучения на материалы представлена ​​в томе 1 этой работы. В целом, использование тугоплавких сплавов в радиационной среде не рекомендуется при температурах <0,3 T m из-за отсутствия восстановления дефектов при более низких температурах. Однако новая исследовательская работа, особенно в отношении молибдена и его сплавов, показала, что контроль над уровнями загрязнения промежуточными элементами, размером зерна и морфологией, а также введение оксидного дисперсионного упрочнения может привести к улучшению характеристик низкотемпературного облучения. .Об этом подробно рассказывается в этой статье.

    Следующие разделы этой статьи посвящены базе данных свойств ниобия, тантала, молибдена, а также их сплавов при облучении. Вольфрам рассматривается отдельно в главе «Вольфрам как материал, обращенный к плазме», в связи с его популярностью в качестве материала, обращенного к плазме, в термоядерных системах. Аналогичным образом, хотя ванадий иногда может считаться тугоплавким металлом, его температура плавления значительно ниже, чем у других упомянутых материалов.Однако его база данных по радиационным эффектам обширна и хорошо развита по сравнению с некоторыми тугоплавкими металлами, поэтому она обсуждается отдельно в главе Ванадий для ядерных систем. База данных облучаемых свойств для тугоплавких сплавов особенно тонка, особенно включая характеристики вязкости разрушения, эффекты ползучести при облучении и комбинированные радиационные эффекты с высокими термомеханическими нагрузками, такими как те, которые испытываются в компонентах, контактирующих с плазмой, или материалах мишеней для отслаивания.При необходимости приводится сравнение необлученных и облученных свойств материала.

    Тугоплавкий металл – обзор

    15.18.3 Термическая ионизация

    Как следует из названия, образование ионов в источнике термической ионизации зависит от химических реакций, происходящих на поверхности горячей тугоплавкой металлической нити. Основная физика поверхностной ионизации зависит в первую очередь от потенциала ионизации элемента, работы выхода металла и температуры нити накала.Langmiur и Kingdon (1925) описали эффективность ионизации этого процесса с помощью уравнения

    [1] NionNneutral = eecW − IP / kT = e11587W − IP / T

    , где N – количество атомов, которые либо положительно ионизируются. или нейтральный, ec – заряд электрона (1,6 × 10 – 19 C), W – работа выхода металлической поверхности (в эВ), IP – потенциал ионизации интересующего элемента ( также в эВ), k – постоянная Больцмана, а T – температура в К.Подробное обсуждение ранних экспериментов и теоретические основы этой взаимосвязи можно найти у Датца и Тейлора (1956), Киллиана (1926) и Ленгмюра и Кингдона (1922). Таблица 1 дает сравнение потенциала ионизации различных элементов, обычно анализируемых TIMS, а также работу выхода и точки плавления и кипения различных металлов, которые используются в источниках поверхностной ионизации. Уравнение [1] показывает, что наилучшая эффективность ионизации достигается при высокой работе выхода и низком потенциале ионизации, что объясняет, почему эффективность ионизации для элементов с низким потенциалом ионизации, таких как щелочи, может приближаться к 100%.Уравнение [1] также указывает на то, что эффективность ионизации увеличивается с увеличением температуры нити накала, но этот эффект уравновешивается скоростью испарения образца из нити при повышении температуры.

    Таблица 1. Физические параметры элементов, используемых в TIMS

    1555 Cd25
    Элемент Работа выхода (эВ) Потенциал ионизации (эВ) Сродство к электрону (эВ) Точка плавления (° C) Кипение температура (° C – 1 атм)
    Металлы, используемые для изготовления нитей
    Fe 4.67 7,902 1538 2861
    Ni 5,22 7,640 1455 2913
    Pd 5,22 8,337
    2963 Ta 4,25 7,550 3017 5455
    W 4,55 7,864 3414 5555
    Re 4.72 7,834 3185 5590
    Pt 5,64 8,959 1768 3825
    Au 5,47 9,226 1064 2836 1064 2836 Элементы, представляющие геологический интерес
    Mg 7,646 Не стабильно 650 1090
    K 4.341 0,501 64 759
    Ca 6,113 0,0245 842 1484
    Ti 6,828 0,079 1670 3287
    Cr 6,766 0,666 1907 2671
    Rb 4,177 0,486 39 688
    Sr 5.695 0,048 777 1377
    Мо 7,092 0,748 2622 4639
    Ag 7,576 1,302 962 2162 8,994 Неустойчивый 321 767
    Ba 5,212 0,144 727 1845
    Nd 5.525 & gt; 1,916 1016 3074
    Sm 5,644 1072 1794
    Lu 5,426 0,34 1663 3402
    Hf 0,017 2233 4600
    Os 8,438 1,1 3033 5008
    Pb 7.417 0,364 327 1749
    Th 6,307 1750 4785
    U 6,194 1135 4131
    9000 (2012).

    Термическая ионизация также может использоваться для создания отрицательных ионов. В этом случае уравнение Саха – Ленгмюра (уравнение [1]) переписывается как

    [2] NionNneutral = eecEA − W / kT

    , где EA – сродство элемента к электрону (, таблица 1, ).Для отрицательных ионов, чем больше сродство к электрону, тем выше эффективность ионизации. Сравнение сродства к электрону и потенциала ионизации Os (, таблица 1, ) объясняет, почему Os анализируется NTIMS, а не PTIMS. Сродство к электрону может быть даже выше для молекулярных частиц. Например, сродство к электрону для Re составляет 0,15 эВ, но для ReO 2 оно составляет 2,5 эВ, а для ReO 3 – 3,6 эВ (Haynes, 2012).

    Наиболее распространенный источник поверхностной ионизации, который в настоящее время используется в приборах типа TIMS, используемых в геохимии, включает в себя плоские нити из тонкого тугоплавкого металла (обычно Re, Ta, Pt или W) с размерами порядка 20–30 мкм толщиной 0.Ширина 5–1 мм, длина 10–20 мм. Платина имеет преимущество более высокой работы выхода, чем любой из этих других металлов, но ее относительно низкая температура плавления ставит ее в невыгодное положение по сравнению с очень высокими температурами плавления Re, W и Ta (, таблица 1, ). Однако платиновые нити широко используются для NTIMS, где используются более низкие температуры для увеличения эмиссии оксидов. Когда используется только одна нить, образец, растворенный в одном или двух микролитрах кислоты, наносится непосредственно на нить с помощью пипетки.После сушки твердый образец находится в тесном контакте с ионизирующей поверхностью горячей нити. Однако недостатком метода с использованием одной нити является то, что он создает конкуренцию между скоростью испарения и эффективностью ионизации. Например, Inghram и Hayden (1954) отметили, что Cs, загруженный на нить в виде CsCl, показал эффективность ионизации 0,01%, тогда как загрузка в виде Cs 2 SO 4 привела к почти полной ионизации Cs + . Предположительно, CsCl испарялся с нити до того, как ее можно было ионизировать.Таким образом, однонитевой метод не очень подходит для элементов / молекул, которые имеют высокий потенциал ионизации и низкое давление пара. Одиночные нити также склонны выделять молекулярные частицы, такие как оксиды. С одной стороны, эмиссия оксидов может в некоторых случаях обеспечивать очень высокую чувствительность (например, NdO + , Pollington and Baxter, 2011; OsO 3 , Creaser et al., 1991). С другой стороны, наличие богатого спектра оксидов усложняет определение изотопного отношения из-за необходимости корректировать изотопный состав кислорода и изобарные помехи от оксидов элементов схожей массы, которые обычно не вызывают изобарных помех, если их анализировать как ионы металлов. . Таблица 2 описывает метод, используемый для корректировки изотопного состава кислорода, исходя из предположения, что изотопный состав кислорода является одним и тем же образцом для образца и не меняется в течение аналитического периода. Проблема совсем недавно хорошо описана Luguet et al. (2008), которые также предоставляют несколько устрашающую таблицу всех потенциальных помех, присутствующих при анализе изотопного состава Os с помощью NTIMS.

    Таблица 2. Поправка на изотоп кислорода для NdO +

    9191 0,9998909191 0,9998909191 17 O
    Массовое отношение 158/160 159/160 160/160 161/160 162/160 164/160 166/160
    Измерено 1.138967 0,511263 1,000000 0,348954 0,722250 0,242443 0,236346
    Nd 1,141719 0,512070 0,999890 0,348376 0,348376 0,348376 0,000427 0,000192 0,000374 0,000130
    Nd 18 O 0.002328 0,001044 0,002037 0,001472 0,000493
    142 Nd / 144 Nd 143 Nd / 144 Nd 144 145 Nd / 144 Nd 146 Nd / 144 Nd 148 Nd / 144 Nd 150 Nd / 144 88 Металл 1.141845 0,512126 1,000000 0,348414 0,721900 0,241580 0,236449

    В спектре оксидов неодима масса 158 состоит только из 142 Nd 16 O, что позволяет рассчитать Nd просто разделив на относительное содержание 16 O (0,99759). Если известно 142 Nd, можно рассчитать 142 Nd 17 O и 142 Nd 18 O, используя относительные содержания 17 O (0.000374) и 18 O (0,002039). Затем они вычитаются из массы 159, чтобы получить 143 Nd 16 O, из которых 143 Nd рассчитывается путем деления на относительное содержание 16 O. Затем поправка распространяется вверх по массе. Содержание изотопов кислорода из Nier (1950).

    Обычный способ обеспечить более высокую эффективность ионизации для элементов, которые плохо ионизируются на отдельных нитях, – это использование нескольких нитей (Inghram and Chupka, 1953).В этом подходе одна нить без образца нагревается до высокой температуры (1800–1900 ° C), а другая одна или две нити загружается с образцом, но поддерживается при гораздо более низкой температуре. Когда нейтральные атомы / молекулы, испаряющиеся с нити (нитей) образца, касаются горячей ионизационной нити, происходит ионизация. Для некоторых элементов эффективность ионизации при использовании нескольких нитей накала может быть значительно выше, чем при использовании одиночных нитей. Подход с несколькими нитями имеет дополнительное преимущество, заключающееся в том, что эмиссия оксидов снижается в пользу ионов металлов, что упрощает масс-спектры.Недостаток нескольких нитей состоит в том, что они потребляют больше материала нитей, что необходимо изготовить больше нитей и дегазировать их, что сборка нескольких нитей в достаточной близости для обеспечения хорошего выхода ионов требует осторожности и что некоторая часть нейтральных атомов / молекул из образца нити следуйте по дорожкам, которые никогда не встретятся с ионизационной нитью. Следовательно, для элементов, которые обладают правильными свойствами для эффективной ионизации из одиночных нитей (Cr, Sr, NdO и Pb как положительные ионы и Re, Os и W как отрицательные ионы), предпочтительным методом является использование одиночных нитей.

    Дополнительным осложняющим фактором при поверхностной ионизации является то, что эффективность ионизации сильно зависит как от химических веществ, присутствующих на нити, так и от свойств поверхности горячей нити. Способность покрытия из Th на W подавлять образование ионов за счет снижения эффективной работы выхода поверхности торированной вольфрамовой нити была отмечена в начале разработки методов термической ионизации (Langmuir and Kingdon, 1922). Важным с геологической точки зрения примером является то, что на одиночной нити Re при 1200–1300 ° C в вакууме, богатом кислородом, эффективность ионизации Nd в виде NdO + может приближаться к 5-10%, тогда как эффективность ионизации Nd + в этих условиях на 1–2 порядка меньше.Напротив, когда состояние поверхности нити уменьшается, либо за счет загрузки неодима в восстанавливающую среду, такую ​​как графит (Noble et al., 1989), или ионообменную смолу (Walker et al., 1989), NdO Эмиссия + подавляется, а эффективность ионизации Nd + может достигать нескольких процентов. Другой метод увеличения выбросов металлических частиц – это предварительная обработка нити богатым углеродом газом, например бензолом, при низком давлении. Этот подход был использован для увеличения на порядок эффективности ионизации Pu (Jakopic et al., 2009). Подобная манипуляция с условиями поверхности нити может позволить анализ U как U + (с графитовой загрузкой) (Arden and Gale, 1974; Chen and Wasserburg, 1981) или UO 2 + путем загрузки в Si-гель. (Yokoyama et al., 2001) или с Ta 2 O 5 (Krogh, 1973). Еще один пример изменения состояния поверхности – это загрузка Ta 2 O 5 для увеличения выбросов Sr + (Birck, 1986). Возможно, наиболее широко используемой «добавкой» филамента в TIMS является комбинация Si-геля и фосфорной или борной кислоты (Cameron et al., 1969). Приготовление правильной смеси Si-геля превратилось в искусство, поскольку эффективность ионизации и уровни загрязнения очень зависят от таких вопросов, как гранулометрический состав, который зависит от процедуры приготовления и возраста раствора. Если все сделано правильно, чувствительность, особенно к Pb, может быть увеличена по крайней мере на порядок за счет улучшенного контроля над степенью массового фракционирования (Gerstenberger and Haase, 1997). Управление химией поверхности, происходящей на нити, особенно важно при образовании отрицательных ионов.Например, эффективность образования ионов Os, положительных или отрицательных, на голой платиновой нити исчезающе мала, тогда как с добавлением эмиттера, такого как Ba (NO 3 ) 2 или Ba (OH) 2 , эффективность ионизации OsO 3 может превышать 10%.

    Последнее средство, часто используемое для усиления ионизации, минимизации массового фракционирования и / или уменьшения фонового излучения материала нити, физически ограничивает положение образца на нити.Образцы обычно загружают на нити в небольших количествах разбавленного раствора кислоты. С помощью микропипетки микролитры раствора образца помещают в небольшую каплю в середине нити накала и сушат, нагревая нить электрическим током или с помощью нагревательной лампы. Когда образец, содержащий небольшую каплю жидкости, сушится на плоской металлической нити, вместо того, чтобы образец осаждался в виде тонкого равномерно распределенного слоя на нити, поверхностное натяжение жидкости часто приводит к кристаллизации образца в “ кольце ванны ”, которое концентрирует образец в узком кольце вокруг высыхающей капли.В этом случае твердый образец может в конечном итоге образовать относительно толстое скопление, которое не имеет хорошего контакта с поверхностью нити, или, в худшем случае, станет настолько нестабильным, что отщепится от нити перед анализом. Различные способы избежать этого включают складывание или вдавливание в плоскую нить с образованием V-образной чашки (Lee et al., 1977), нанесение тонких полосок воска поперек нити, чтобы ограничить каплю образца путем плавления края пленки Parafilm. © на нити накала перед загрузкой образца (Salters, 1994), или с помощью проволоки круглого сечения и вдавливания небольшого плоского пятна посередине (Aulbach et al., 2008).

    Кирпич огнеупорный Plexus-NSD

    Почему вы указали огнеупорный кирпич как полезный источник излучения? Я думал, что огнеупорный кирпич использовался в печах, печах и других устройствах, где используются очень высокие температуры?
    Вы правы насчет использования огнеупорного кирпича в условиях высоких температур. Огнеупорный кирпич, или «огнеупорный кирпич», как его часто называют, может выдерживать температуру до 4 000 F и обычно используется в печах, каминах или вытяжных трубах.Поэтому, безусловно, полезно.

    Ну тогда при чем здесь радиация и радиоактивность?
    Кирпичи обычно состоят из комбинации глины и минералов с добавлением кремнезема, глинозема или каолина. Руда, которую добывают для использования в качестве огнеупорного кирпича (например, боксит), обычно обнаруживается в присутствии естественных радиоактивных элементов, таких как уран и торий. Эти элементы часто в большей или меньшей степени попадают в готовый кирпич, в зависимости от их концентрации в руде.

    Так вы говорите, что печи радиоактивны?
    № . . только кирпич, который используется как изолятор для экстремальных температур, содержит радиоактивность. Остальная часть печи обычно инертна.

    А что насчет того, что кладут в печь? Становятся ли они радиоактивными из-за кирпича?
    Нет. Радиоактивность кирпича остается в кирпиче, пока используется печь или печь. Ни одна из этих радиоактивностей не передается во что бы то ни было нагревается.

    Много ли в огнеупорном кирпиче радиоактивно?
    Думаю, это зависит от вашей точки зрения. Конечно, их недостаточно, чтобы причинить кому-либо какой-либо радиологический вред, если кирпичи используются так, как они были предназначены. Однако их достаточно часто, чтобы их можно было легко обнаружить с помощью простых приборов обнаружения излучения.

    Позвольте мне немного отступить. Вы хотите сказать, что если сейчас у меня на работе есть печь, мне не нужно от нее избавляться, потому что она может содержать радиоактивные материалы в огнеупорном кирпиче?
    №Уран и торий в кирпиче не представляют опасности для здоровья, поэтому его не нужно заменять по радиологическим причинам.

    Но на протяжении многих лет я читал о некоторых типах огнестойких материалов, используемых в школах, которые были удалены за большие деньги. Разве это не одно и то же?
    Нет. Я полагаю, вы имеете в виду использование асбеста во многих строительных проектах на протяжении многих лет, включая строительство школ. Асбест был использован потому, что он является хорошим антипиреном и обеспечивает отличные теплоизоляционные свойства.Но поскольку асбест может переноситься по воздуху, а затем попадать в легкие людей, находящихся поблизости, что может иметь некоторые потенциальные последствия для здоровья, мы больше не видим, чтобы асбест использовался так часто. Тем не менее, многие школьные округа решили удалить асбест, когда они обнаружили его, вместо того, чтобы платить за текущее обслуживание и контроль в течение всего срока службы школы. В конечном итоге они посчитали, что это наиболее рентабельный путь.

    А что будет из огнеупорного кирпича, который можно найти в школах?
    На самом деле кирпич состоит, в основном, из кремнезема и глинозема.Уран и торий в них, условно говоря, лишь в следовых количествах, и они надежно удерживаются внутри самого кирпича. Если кому-то в голову не придет раздробить кирпич в мелкий порошок, а затем разбросать этот порошок в непосредственной близости от людей и найти способ удержать его в воздухе в течение достаточно длительного периода времени, вероятность радиационного воздействия очень мала. выше типичных для естественного фона.

    Хорошо. Ранее вы говорили, что радиоактивность огнеупорного кирпича является естественной.Что вы имели в виду?
    Элементы уран и торий находятся в земной коре. Они образовались, когда образовалась Земля. Люди не производили его, и мы не помещали его туда. Мы почти всегда находим уран и торий, когда копаем землю. Не является исключением и добыча сырья, используемого для производства огнеупорного кирпича.

    Но разве ядерное оружие тоже не из урана?
    Могут быть. Но природный уран, обнаруженный в земной коре, должен быть очищен и обогащен, прежде чем он приобретет свойства, необходимые для поддержания ядерной реакции.Совершенно другой зверь – природный уран.

    Итак, вы говорите мне, что огнеупорный кирпич содержит радиоактивные вещества, что его концентрации слишком низкие, чтобы представлять опасность для здоровья, но вы можете обнаружить его присутствие с помощью приборов для радиационного контроля. Для меня это не кажется большой проблемой.
    С радиологической точки зрения проблем действительно нет. . . по крайней мере, с точки зрения здоровья. Однако существуют правила и положения об утилизации радиоактивных материалов.Если концентрация радиоактивности достаточно высока и соответствующие регулирующие органы усматривают какую-либо угрозу здоровью, независимо от ее незначительности, они должны отправиться на специально лицензированное место захоронения низкоактивных отходов, которое имеет необходимые системы локализации, мониторинг системы и программы наблюдения, чтобы обеспечить его постоянное безопасное хранение.

    Но зачем мне проблема утилизации огнеупорного кирпича? Почему бы просто не отправить его на мою местную промышленную свалку?
    На самом деле огнеупорный кирпич обычно утилизируют на промышленных и строительных полигонах вместе с другим строительным мусором и кладкой.В некоторых случаях грузовики с кирпичом привозят на свалку и утилизируют, не говоря уже ни слова. Но в других случаях оператор свалки установил детекторы излучения, иногда называемые «мониторами ворот» или «мониторами порталов», чтобы увидеть, проникает ли на территорию какая-либо радиоактивность. Если при проезде грузовика с огнеупорным кирпичом присутствует монитор, раздастся звуковой сигнал и грузовики остановятся.

    Зачем на свалках эти мониторы?
    К сожалению, были случаи, когда разрешенные к использованию радиоактивные материалы были отправлены на свалку и утилизированы (мы надеемся).Когда это было выявлено постфактум, результатом стал проект корректирующих действий, требующий больших затрат для оператора полигона, а также значительный сбой в его рутинных операциях. Даже после этого госорганы стали еще внимательнее следить за полигоном, чтобы убедиться, что проблема больше не повторится. Поэтому, чтобы облегчить себе жизнь, операторы свалки начали устанавливать детекторы излучения на входных воротах, чтобы они знали о наличии радиоактивности до того, как она попадет в одну из их ячеек для захоронения.

    Как часто операторы свалки слышат сигналы тревоги с помощью своих мониторов?
    На самом деле довольно часто. Некоторые из используемых мониторов настолько чувствительны, что могут обнаруживать присутствие очень и очень низких уровней радиоактивности.

    Нравится огнеупорный кирпич?
    Правильно!

    Так что же происходит, когда срабатывает будильник?
    Оператор полигона обычно обеспечивает безопасность грузовика с материалом, уведомляет компанию, которая отправила отходы, о проблеме и уведомляет свои государственные органы.Они могут провести более подробные исследования, чтобы попытаться выяснить, почему сработала сигнализация, но в большинстве случаев они просто оставляют это на усмотрение грузоотправителя, чтобы разобраться во всем, просто развернув грузовик и отправив его домой. Как вы можете себе представить, это может быть дорогостоящим (и раздражающим) опозданием для грузоотправителя, который хотел избавиться только от бесполезного хлама.

    Всегда ли присутствует радиоактивность при срабатывании сигнализации монитора ворот?
    Не всегда. Как я уже говорил ранее, некоторые из этих устройств настолько чувствительны, что срабатывают даже тогда, когда не происходит ничего, кроме статистических колебаний окружающего радиационного фона.Тем не менее, операторы полигонов являются экспертами по эксплуатации полигонов. . . не при интерпретации выходного сигнала прибора обнаружения радиации. Вот почему они обычно отправляют посылку с нарушением правил доставки обратно туда, откуда она пришла, вместо того, чтобы пытаться разобраться с ней самостоятельно.

    Кажется, я понимаю, куда мы идем. Если у меня есть печь или печь с огнеупорным кирпичом, у меня действительно не будет никаких проблем с радиологией, пока я не попытаюсь выбросить кирпич на свалку. Правильно?
    Боюсь, что да.Каждый божий день все больше и больше партий того, что кажется простым «оленевым кирпичом» из разобранной печи, нагревателя, печи или вытяжной трубы, отклоняются для утилизации на обычном полигоне просто потому, что они вызвали срабатывание монитора ворот.

    Ну и дела, вот и проблема. Это могло действительно замедлить проект по сносу. И если нам придется утилизировать кирпичи как радиоактивные отходы, разве это не будет слишком дорого?
    Если бы кирпичи действительно были классифицированы как радиоактивные отходы, захоронение на полигоне низкоактивных отходов определенно было бы дороже, чем захоронение на местном промышленном или строительном полигоне.Вот почему важно определить, соответствуют ли они классификации.

    Вы хотите сказать, что хотя кирпичи содержат радиоактивные вещества, их все же можно утилизировать на моей местной свалке?
    В большинстве случаев да, они могут. Но сначала вам нужно будет предпринять несколько мер предосторожности.

    Как что?
    Во-первых, важно точно знать, сколько радиоактивности в кирпиче. Это достаточно просто сделать, просто отправив один или два репрезентативных образца в обычную радиоаналитическую лабораторию.

    Если все огнеупорные кирпичи одинаковы, могу ли я просто проанализировать один образец, а затем предположить, что эти результаты подходят для любой печи или любого другого устройства, содержащего кирпич?
    К сожалению, нет. Концентрация урана и тория в кирпиче различается в зависимости от того, где был добыт исходный материал, и какие типы глиняных смесей использовались при его производстве. Они могут варьироваться от «едва обнаруживаемых» уровней радиоактивности до уровней, явно превышающих естественный фон.

    Хорошо, что будет дальше, когда я получу результаты анализа стопки кирпичей, от которой я хочу избавиться?
    Следующим шагом является проведение так называемого «анализа путей», показывающего, что даже несмотря на то, что кирпичи радиоактивны, они представляют незначительный потенциал радиационного облучения для рабочих на свалке и даже для населения в течение долгого времени после свалки. закрыто и закрыто.

    Трудно ли провести анализ путей?
    Не для квалифицированного специалиста по радиационной защите.На самом деле это довольно простой процесс, который занимает очень мало времени. Единственное, что необходимо для завершения работы, – это концентрация радионуклидов в огнеупорном кирпиче, сколько кирпича вы хотите утилизировать, а также некоторые подробности о деятельности полигона и планах закрытия.

    Хорошо, если я проведу один из этих анализов путей, и если он покажет, что дозы для всех применимых групп облучения незначительны, что тогда?
    Сначала вам нужно будет поделиться своими выводами с оператором свалки.Помните, они хотят избавиться от ваших излишков материала, потому что именно так они зарабатывают деньги. Но они не хотят, чтобы им приходилось восстанавливать свои свалки в соответствии с государственным или федеральным заказом. Так что, если вы сможете убедить их в том, что вы занимаетесь твердыми техническими, нормативными требованиями и соображениями охраны здоровья и безопасности, выбрасывая кирпич на их свалку, вы – еще один шаг на пути к окончательной утилизации вашего кирпича.

    Каков следующий шаг после того, как оператор полигона окажется на борту?
    Затем вам и оператору нужно будет поделиться своими выводами с бюро радиационной защиты штата, в котором находится свалка.Специалисты этой организации проанализируют результаты анализа путей, убедитесь, что во всех расчетах использовались достаточно консервативные допущения (т. Е. Те, которые рассчитаны на максимизацию результирующей дозы) и есть ли какие-либо другие проблемы, которые необходимо решить. Если они обнаруживают, что с нормативной точки зрения все выглядит «в порядке» и что нет никаких сомнений в отношении негативного радиологического воздействия на какие-либо группы населения, они обычно выдают оператору полигона отказное письмо, позволяющее им принять ваш старый кирпич. даже если тревога монитора ворот.

    Так я могу позволить грузовикам катиться?
    Да, можно. Как часто говорят, «все ваши утки будут в порядке».

    Сколько времени нужно на все это? Другими словами, если у меня есть частично разобранная духовка, от которой я надеялся сразу избавиться, сколько времени потребуется, чтобы ее выбросить на свалку?
    Боюсь, вам придется позволить себе минимум 45 дней.

    Боже! Почему так долго?
    Обычно получение результатов анализов типовых кирпичей, которые вы отправляете в лабораторию, занимает 30 дней.Вы можете попросить лабораторию сократить время обработки, но в этом случае стоимость анализа значительно возрастет.

    Хорошо, это 30 дней. А как насчет остальных 15?
    После того, как вы получите свои аналитические результаты, вам нужно будет подготовить анализ путей, представить информацию оператору полигона и заверить его участие, а затем отправить пакет в регулирующий орган для рассмотрения и утверждения. Эти шаги могут занять 15 дней. Фактически, они часто могут занимать от 60 до 120 дней, в зависимости от того, насколько загружен регулирующий орган в момент поступления вашего заявления, и насколько они опытны в проверке типов вычислений, которые вы отправляете.

    Вау. Вы имеете в виду, что я должен планировать заранее целых четыре месяца, чтобы получить разрешение на утилизацию старого огнеупорного кирпича?
    Возможно более короткое время утверждения, но обычно это скорее исключение, чем правило.

    А если я просто утилизирую кирпичи, не проходя процедуру утверждения?
    Есть вероятность, что на выбранной вами свалке нет монитора ворот, хотя эта вероятность с каждым днем ​​становится все меньше и меньше.Если это так, вы сможете въехать внутрь, не вызывая никаких опасений. Но всегда есть шанс, что государственное агентство приедет на свалку позже, проведет инспекцию, которая включает обходное радиационное обследование некоторого количества ячеек для захоронения, и. . . Угадай, что? Как вы понимаете, ни оператор полигона, ни регулирующий орган не будут довольны, поскольку им, вероятно, потребуется немало времени (и средств), чтобы выяснить, что вызывает повышенные уровни воздействия.Однако в конечном итоге они отследят источник до вас.

    Ой ой. Звучит не очень хорошо.
    Нет. И все может стать еще хуже, когда они действительно постучатся в вашу дверь. Вы можете обнаружить, что все ваши права на утилизацию полностью приостановлены, или вы можете обнаружить, что ваш проект по сносу отложен намного дольше запланированного вами графика, или даже хуже.

    Как что?
    Представьте, что вашему руководству звонят из местной газеты и спрашивают, почему они пытались утилизировать радиоактивные отходы на местной свалке.После того, как они немного пробормотают о естественной радиоактивности, вы быстро увидите, что репортеры не знают о естественной радиоактивности из дыры в земле. Итак, статья выходит в завтрашнем выпуске местной газеты, а название вашей компании заметно отображается в заголовках.

    Вы правы. Это нехорошо.
    Но это еще не все. Если оператору полигона придется пойти на большие расходы, чтобы забрать ваш кирпич, вы можете в значительной степени рассчитывать на то, что его поверенный позвонит вашему адвокату, чтобы узнать о возмещении затрат.И если свалка сама подвергнется какой-либо нежелательной огласке из-за непреднамеренной «утилизации радиоактивности», ваша фирма, скорее всего, получит еще один юридический удар.

    Хорошо. Хорошо! Я понимаю что ты имеешь ввиду. Я определенно не буду утилизировать использованный огнеупорный кирпич, не получив предварительно необходимых разрешений. Но что произойдет, если я проведу анализ путей и выясню, что не могу достичь уровня дозы, который государственное агентство считает безопасным?
    В этом случае единственный выход – попытаться переработать кирпич через альтернативных пользователей или утилизировать его на свалке с низкоактивными радиоактивными отходами.В любом случае вам все равно нужно будет иметь аналитические данные под рукой. Кроме того, вам необходимо убедиться, что ваш груз на предприятие по переработке или переработке радиоактивных отходов соответствует всем применимым требованиям Министерства транспорта, прежде чем он попадет в открытую дорогу.

    Кажется, теперь я понимаю, почему вы включили в этот урок огнеупорный кирпич. Это, безусловно, полезный материал, но с ним есть небольшая проблема. Но не могли бы вы дать мне краткое изложение?
    Вовсе нет.Во-первых, радиоактивность огнеупорного кирпича имеет низкую концентрацию и при использовании в соответствии с назначением не оказывает заметного радиационного воздействия на здоровье людей, находящихся поблизости. Однако радиоактивность часто обнаруживается с помощью обычных приборов радиационной разведки, и ее легко идентифицировать с помощью мониторов на воротах, которые имеются на большинстве свалок. Поэтому, если вы рассматриваете проект по сносу или строительству, который включает утилизацию огнеупорного кирпича на местной свалке, вам нужно будет дать себе достаточно времени, чтобы пройти ряд простых шагов, чтобы обеспечить плавный перенос любая негативная реклама или вмешательство регулирующих органов.

    Есть ли места, куда я могу обратиться за помощью с такими видами утилизации и транспортировки?
    Совершенно верно. Просто убедитесь, что ваш источник помощи квалифицирован для выполнения необходимых расчетных и аналитических задач и что они уже прошли через этот процесс раньше. В конечном итоге это сэкономит вам много времени и денег. И если окажется, что содержание радионуклидов в огнеупорном кирпиче слишком велико для захоронения на местной свалке, ваш источник может помочь вам определить некоторые альтернативы.

    Есть ли шанс, что Plexus-NSD является одним из таких источников?
    Собственно говоря, мы. Просто позвоните нам.

    Перед мы начинаем выдирать нашу духовку, не так ли?
    Прав.

    ядерной керамики | Британника

    ядерная керамика , керамические материалы, используемые для производства ядерной энергии и захоронения радиоактивных ядерных отходов.

    Керамика играет важную роль в ядерной сфере.С самого начала производства ядерной энергии из оксидной керамики на основе делящихся металлов урана и плутония изготавливали высоконадежные топливные таблетки как для реакторов с водяным охлаждением, так и для реакторов с жидкометаллическим теплоносителем. Керамику также можно использовать для иммобилизации и хранения ядерных отходов. Хотя стеклование (стеклование) является предпочтительным методом удаления отходов, отходы могут быть переработаны с другой керамикой в ​​синтетическую породу или синрок, или их можно смешать с цементным порошком для получения затвердевшего цемента.Все эти ядерные приложения чрезвычайно требовательны. Помимо сильных тепловых и химических движущих сил, ядерная керамика постоянно подвергается воздействию высоких доз радиации.

    В этой статье описываются свойства и применение керамики в качестве ядерного топлива и материалов для удаления отходов. Для обсуждения использования стеклообразных и металлических материалов в утилизации ядерных отходов см. Материаловедение: Материалы для энергетики. Для производства металлического урана и плутония и их преобразования в оксидную форму см. Переработку урана.Для подробного описания ядерных реакторов и ядерного топливного цикла см ядерный реактор.

    Ядерное топливо

    Керамическое оксидное топливо было введено в употребление в 1950-х годах после применения ядерной энергии в военных целях. Урания (диоксид урана, UO 2 ) и плутония (диоксид плутония, PuO 2 ) обладают уникальными свойствами, которые делают их пригодными для применения в ядерном топливе. Во-первых, они чрезвычайно тугоплавкие: например, температура плавления UO 2 превышает 2800 ° C (5100 ° F).Во-вторых, открытая кристаллическая структура оксидной ядерной керамики позволяет удерживать продукты деления, а их сильно изменяющееся отношение кислорода к металлу может изменяться, чтобы приспособиться к выгоранию. Поэтому они обладают отличной устойчивостью к радиационным повреждениям. (Кристаллическая структура урана проиллюстрирована на Рисунке 2B керамического состава и свойств изделия: Кристаллическая структура.)

    Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишись сейчас

    Другие преимущества оксидного ядерного топлива включают инертность по отношению ко многим теплоносителям, длительное выгорание без разбухания и относительно низкую стоимость изготовления.Один недостаток – низкая теплопроводность. Это побудило исследовать замену оксидов более проводящими карбидами или нитридами. Выбранные свойства оксидного, карбидного и нитридного ядерного топлива сравниваются в таблице 1.

    Избранные свойства керамического ядерного топлива *
    керамическое топливо плотность (г / см 3 ) теплопроводность (Вт • м −1 • K −1 ) ** точка плавления (° C)
    * Перепечатано из H.Цай, «Карбидные и нитридные ядерные топлива», Майкл Б. Бевер (редактор), Энциклопедия материаловедения и инженерии (1986), стр. 493–495, с разрешения Elsevier Science.
    ** Примерно при 1000 ° C.
    урания (UO 2 ) 10,97 2,8 2 847
    урания / плутония (UO 2 / PuO 2 ) 11.06 2,8 2 787
    карбид урана (UC) 13,51 21,7 2 507
    нитрид урана (UN) 14,32 24,5 2 762

    Производство керамического ядерного топлива традиционно осуществляется по стандартному процессу порошкового гранулирования.Это включает измельчение, гранулирование, прессование и спекание при 1700 ° C (3100 ° F) в восстановительной атмосфере. Полученная микроструктура состоит из крупных равноосных зерен (то есть с одинаковыми размерами по всем осям) с равномерно распределенными сферическими порами порядка от 2 до 5 микрометров (от 0,00008 до 0,0002 дюйма). Поры предназначены для удержания газа деления и уменьшения набухания во время выгорания.

    Керамические топливные гранулы также могут быть изготовлены с помощью усовершенствованного процесса, называемого золь-гель гранулированием микросфер.Золь-гель метод (описанный в статье о передовой керамике) обеспечивает однородное распределение урана и плутония в твердом растворе, позволяет спеканию происходить при более низкой температуре и снижает проблему токсичной пыли, связанную с методом порошковых гранул.

    Высокоактивные отходы

    Ядерный энергетический реактор мощностью 1000 мегаватт производит порядка 20–25 тонн отработавшего топлива в год. Изначально отработавшее топливо хранится под водой в бассейнах хранения на срок до нескольких десятилетий.Это позволяет распадаться высокоактивной радиоактивности с коротким периодом полураспада. Некоторая часть этого материала может быть переработана для извлечения урана и плутония, пригодных для повторного использования. Однако отходы также содержат радиоактивные изотопы с гораздо более длительным периодом полураспада. Широко признано, что эти высокоактивные отходы (ВАО) должны быть переведены в твердую форму перед захоронением в глубоких геологических хранилищах.

    Требования к форме обращения с ядерными отходами для ВАО жесткие. Форма отходов должна быть способна переходить в твердый раствор или, по крайней мере, инкапсулировать радиоактивные частицы.Это необходимо для того, чтобы скорость выщелачивания подземных вод в геологическом хранилище была достаточно низкой. Необходимо поддерживать стойкость к выщелачиванию от разрушения формы отходов радиационным повреждением в течение длительных периодов времени, возможно, тысяч лет. Форма должна быть пригодна для изготовления больших цилиндрических монолитов, примерно 30 сантиметров (1 фут) в диаметре, с минимальным внутренним растрескиванием. Другими важными соображениями являются низкая стоимость и безопасность персонала от таких опасностей, как респирабельная пыль и радиационное облучение.

    В большинстве ядерных стран принятой твердой формой первого поколения для захоронения ВАО является боросиликатное стекло. В боросиликатных формах некоторые радиоактивные частицы становятся частью структуры стекла, а другие просто инкапсулируются. Самая современная форма твердых отходов второго поколения – это синтетическая керамическая порода синрок. Synroc содержит различные титанатно-минеральные фазы, которые способны образовывать твердые растворы почти со всеми радиоактивными частицами ВАО. Подобные минералы существуют в природе, где они выжили в сложных условиях для геологических периодов времени.Производство синрока включает смешивание оксидов или соответствующих алкоксидов с ВАО, сушку и прокаливание в восстановительных условиях, а также горячее прессование или горячее изостатическое прессование порошка в фильерах из графита или тугоплавкого металла. (Горячее прессование и горячее изостатическое прессование описаны в статье «Современная керамика».)

    Низкоактивные отходы

    За прошедшие годы от переработки ядерного топлива и отходов накапливались низкоактивные отходы (НАО). Они состоят из водных растворов и шламов, которые обычно хранятся в подземных резервуарах, облицованных сталью.Однако опасения по поводу фактических и потенциальных утечек из этих резервуаров, ведущих к загрязнению подземных вод, побудили к разработке форм твердых отходов для НАО. Часть этого материала будет стеклообразной, но одним из многообещающих способов является изготовление цемента с использованием водных НАО. Иммобилизация некоторых радиоактивных частиц будет происходить путем химического включения в фазы цементирующего продукта; остальное будет иммобилизовано в порах цементного теста. Чрезвычайно низкая проницаемость (и, следовательно, низкая скорость выщелачивания) может быть достигнута в цементах с микроструктурой.

    Ядерная керамика – это только один из видов современной конструкционной керамики. Обзор вопросов, связанных с адаптацией керамики для требовательных структурных приложений, см. В разделе «Современная структурная керамика». Каталог всех статей, посвященных как традиционной, так и современной промышленной керамике, см. В разделе «Промышленная керамика: общие сведения».

    Схема охвата

    Encyclopædia Britannica, Inc.

    Узнайте больше в этих связанных статьях Britannica:

    • Материаловедение: Энергетические материалы

      Промышленно развитое общество использует энергию и материалы в больших количествах.Транспорт, отопление и охлаждение, промышленные процессы, коммуникации – по сути, все физические характеристики современной жизни – зависят от потока и преобразования энергии и материалов в технико-экономической системе. Эти два потока неразрывно связаны и образуют…

    • переработка урана

      переработка урана, подготовка руды для использования в различных продуктах.Уран (U), хотя и очень плотный (19,1 грамма на кубический сантиметр), является относительно слабым, негорючим металлом. Действительно, металлические свойства урана оказываются промежуточными между свойствами серебра и других истинных металлов и неметаллических элементов,…

    • ядерный реактор

      ядерный реактор, любой из класса устройств, которые могут инициировать и контролировать самоподдерживающуюся серию ядерных делений.Ядерные реакторы используются как инструменты исследований, как системы для производства радиоактивных изотопов и, прежде всего, как источники энергии для атомных электростанций.…

    Радиоактивные материалы естественного происхождения НОРМА

    (обновлено в апреле 2020 г.)

    • Радиоактивные материалы, которые встречаются в природе и где деятельность человека увеличивает воздействие ионизирующего излучения на людей, известны под аббревиатурой «НОРМА».
    • НОРМА является результатом такой деятельности, как сжигание угля, производство и использование удобрений, добыча нефти и газа.
    • Добыча урана подвергает тех, кто причастен к НОРМ, в урановом рудном теле.
    • Радон в домах – одно из проявлений НОРМ, которое может вызвать беспокойство и принять меры по его контролю с помощью вентиляции.

    Все полезные ископаемые и сырье содержат радионуклиды природного происхождения. Наиболее важными для целей радиационной защиты являются радионуклиды в ряду распада U-238 и Th-232.Для большинства видов деятельности человека, связанной с минералами и сырьем, уровни воздействия этих радионуклидов не намного превышают нормальные фоновые уровни и не вызывают озабоченности с точки зрения радиационной защиты. Однако определенные виды деятельности могут привести к значительному усилению воздействия, которое может потребоваться регулирование. Материал, вызывающий это повышенное облучение, стал известен как радиоактивный материал естественного происхождения (NORM).

    NORM потенциально включает все радиоактивные элементы, обнаруженные в окружающей среде.Однако этот термин используется более конкретно для всех природных радиоактивных материалов, в которых деятельность человека увеличила вероятность облучения по сравнению с неизменной ситуацией. Концентрации реальных радионуклидов могли увеличиваться или не увеличиваться; если да, то можно использовать термин NORM с технологическим усовершенствованием (TENORM).

    Долгоживущие радиоактивные элементы, такие как уран, торий и калий, и любые продукты их распада, такие как радий и радон, являются примерами NORM.Эти элементы всегда присутствовали в земной коре и атмосфере и сконцентрированы в некоторых местах, например, в урановых рудных телах, которые могут быть добыты. Термин NORM существует также для того, чтобы отличать «природный радиоактивный материал» от антропогенных источников радиоактивного материала, например, произведенных ядерной энергией и используемых в ядерной медицине, где, кстати, радиоактивные свойства материала могут сделать его полезным. Однако с точки зрения доз облучения людей такое различие совершенно произвольно.

    Воздействие естественной радиации является причиной большей части средней годовой дозы радиации для человека (см. Также документ «Ядерная радиация и воздействие на здоровье») и поэтому обычно не имеет особого значения для здоровья или безопасности. Однако некоторые отрасли промышленности обрабатывают значительные количества NORM, которые обычно попадают в их потоки отходов или, в случае добычи урана, в хвостохранилище. Со временем, по мере выявления потенциальных опасностей, связанных с НОРМ, эти отрасли все чаще становятся объектами мониторинга и регулирования.Тем не менее, нормативные акты НОРМ в разных отраслях и странах пока еще не согласованы. Это означает, что материал, который считается радиоактивными отходами в одном контексте, не может считаться таковым в другом. Кроме того, то, что может представлять собой низкоактивные отходы в ядерной отрасли, может полностью не регулироваться в другой отрасли (см. Раздел ниже, посвященный переработке и нормам).

    Акроним TENORM, или технологически усовершенствованный NORM, часто используется для обозначения тех материалов, в которых количество радиоактивности фактически увеличилось или сконцентрировалось в результате промышленных процессов.В данной статье рассматриваются некоторые из этих промышленных источников, и для простоты везде будет использоваться термин NORM.

    За исключением добычи урана и всей связанной с ним деятельности в области топливного цикла, отрасли, о которых известно, что имеют проблемы с НОРМ, включают:

    • Угольная промышленность (добыча и сжигание)
    • Нефтегазовая промышленность (производство)
    • Добыча и выплавка металлов
    • Пески минеральные (редкоземельные минералы, титан и цирконий).
    • Производство удобрений (фосфатов)
    • Строительная промышленность
    • Переработка

    Другая проблема НОРМ связана с облучением радоном в домах, особенно построенных на гранитной земле.Проблемы профессионального здоровья включают воздействие на летный экипаж более высоких уровней космической радиации, облучение гидов радоном в пещерах, облучение горняков подземным радоном и воздействие повышенных уровней радиации на рабочих в нефтегазовой промышленности и производстве минеральных песков. в материалах, с которыми они работают.

    Источники НОРМ

    Список изотопов, которые способствуют естественному излучению, можно разделить на те материалы, которые поступают из земли (земные источники – подавляющее большинство), и те, которые образуются в результате взаимодействия атмосферных газов с космическими лучами (космогенные).
    Уровни NORM обычно выражаются одним из двух способов: беккерели на килограмм (или грамм) указывают на уровень радиоактивности в целом или за счет определенного изотопа, а части на миллион (ppm) указывают на концентрацию определенного радиоактивного изотопа в материале.

    Наземная НОРМА

    Наземная НОРМ состоит из радиоактивного материала, который выходит из коры и мантии Земли и где деятельность человека приводит к повышенному радиологическому облучению.Материалы могут быть оригинальными (например, уран и торий) или продуктами их распада, составляющими часть характерной серии цепочек распада, или калием-40. Двумя наиболее важными цепочками, обеспечивающими нуклиды, важные для NORM, являются ториевый ряд и урановый ряд:

    Еще одним важным источником земных НОРМ является калий 40 (K-40). Длительный период полураспада K-40 (1,25 миллиарда лет) означает, что он все еще существует в измеримых количествах сегодня. Он бета распадается, в основном до кальция-40, и образует 0.012% природного калия, который в остальном состоит из стабильных K-39 и K-41. Калий является седьмым по содержанию элементом в земной коре, а его содержание K-40 составляет в среднем 850 Бк / кг. Он содержится во многих продуктах питания (например, в бананах) и действительно удовлетворяет важные диетические потребности, попадая в наши кости. (У людей около 65 Бк / кг K-40, и поэтому они, соответственно, в небольшой степени радиоактивны. Человек весом 70 кг имеет 4400 Бк K-40 и 3000 Бк углерода-14.)

    Космогенная НОРМА

    Cosmogenic NORM образуется в результате взаимодействия между определенными газами в атмосфере Земли и космическими лучами, и имеет отношение только к этой статье, поскольку полет является обычным видом транспорта.Поскольку большая часть космического излучения отклоняется магнитным полем Земли или поглощается атмосферой, очень мало достигает поверхности Земли, и космогенные радионуклиды вносят больший вклад в дозу на малых высотах, чем космические лучи как таковые. На больших высотах доза из-за обоих возрастает, а это означает, что горные жители и часто летающие люди подвергаются более высоким дозам, чем другие. Для большинства людей космогенная НОРМА почти не влияет на дозу – возможно, несколько десятков микрозивертов в год. В отличие от этого, РНМ на Земле – особенно радон – вносит свой вклад в большую часть естественной дозы, обычно более 1000 микрозивертов (1 мЗв) в год.Некоторые из основных комсогенных нуклидов показаны в Таблице 1, причем углерод-14 важен для датировки ранней деятельности человека.

    Таблица 1: Радиологические характеристики космогенной НОРМЫ

    Нуклид режим распада период полураспада
    К-14 β- 5700 y
    H-3 (тритий) β- 12.32 года
    Na-22 β + и захват электронов 2,6 года
    Бе-7 Захват электронов 53,22 г

    НОРМ и космическое излучение составляют более 85% радиационного облучения «среднего человека». Большая часть остатка приходится на облучение, связанное с медицинскими процедурами. (Облучение в результате ядерного топливного цикла, включая выпадения в результате аварии на Чернобыльской АЭС, составляет менее 0.1%.)

    Отрасли, производящие НОРМ

    Энергия угля – сжигание и зола

    За прошедшие годы было много случаев, когда утверждалось, что угольные электростанции выбрасывают в окружающую среду больше радиоактивности (из NORM), чем было выброшено где-либо в ядерном топливном цикле. Несмотря на то, что на самом деле это заявление имеет определенное основание, в настоящее время оно в целом неверно, когда использование технологий сокращения выбросов – скрубберов, фильтров и десульфуризации дымовых газов – позволяет улавливать твердые частицы из этого материала.Более летучие По-210 и Pb-210 все еще ускользают. В Китае угольные электростанции являются основным источником радиоактивности, попадающей в окружающую среду, и, таким образом, в значительной степени способствуют повышению там нормального нормального режима. (Wu и др. в НОРМЕ VII)

    Большая часть угля содержит уран и торий, а также продукты их распада и К-40. Общие уровни отдельных радионуклидов обычно невелики и обычно примерно такие же, как и в других породах вблизи угля, что варьируется в зависимости от региона и геологии.Повышенная концентрация радионуклидов в угле обычно связана с присутствием других тяжелых металлов и высоким содержанием серы. В таблице 2 представлены некоторые характерные значения *, хотя уголь в некоторых районах может содержать значительно более высокие уровни, чем показано. Для сравнения: средняя радиоактивность земной коры составляет около 1400 Бк / кг, больше половины от К-40.

    * Первые четыре столбца представляют четыре из 14 нуклидов в ряду распада урана, следующие два представляют два из 10 в ряду тория.(Для определения общей активности любого угля предположим, что они находятся в последовательном равновесии, поэтому умножьте U-238 на 14 и Th-232 на 10, затем добавьте K-40.)

    Таблица 2: Активность радионуклидов NORM в угле (Бк / кг)

    Страна U-238 Ra-226 Пб-210 По-210 Th-232 Ra-228 К-40
    Австралия 8.5-47 19-24 20-33 16–28 11-69 11-64 23-140
    Бразилия 72 72 72 62 62
    Китай Типовое 10-25, до 5600 Типичное 10-25, до 29000
    Германия 10-145, av 32 10-63, av 21 10-700, среднее 225
    (бурый уголь) 0-58 0-58 4-220
    Греция (бурый уголь) 117-390 44-206 59-205 9-41
    Венгрия 20-480 12-97 30-384
    Польша До 159, av 18 До 123, av 11 До 785
    Румыния До 415, среднее 80 До 557, среднее 126 до 510, av 210 До 580, среднее 262 До 170, среднее 62
    Великобритания 7-19 8-22 7-19 55-314
    США 6-73 8.9-59 12-78 3-52 4-21

    Источник: Серия технических отчетов МАГАТЭ, № 419, Таблица VII (стр. 24)
    НОРМА МАГАТЭ VII, стр. 8 для Китая
    Дейл в ACARP 2006 дает среднее общее количество австралийского угля 370 Бк / кг

    Заслуживают внимания количества вовлеченных радионуклидов. Уголь США, Австралии, Индии и Великобритании содержит до 4 частей на миллион урана, угли Германии – до 13 частей на миллион, а угли Бразилии и Китая – до 20 частей на миллион урана.Концентрация тория часто примерно в три раза выше, чем у урана.

    При сгорании радионуклиды удерживаются и концентрируются в золе-уносе и зольном остатке, при этом более высокая концентрация обнаруживается в золе-уносе. Концентрация урана и тория в донной и зольной пыли может быть до десяти раз выше, чем в сгоревшем угле, в то время как другие радионуклиды, такие как Pb-210 и K-40, могут концентрироваться в зольной пыли в еще большей степени. Около 99% летучей золы обычно остается на современных электростанциях (90% на некоторых старых).Хотя много золы захоронено в пепловой дамбе, много золы используется в строительстве. В таблице 3 приведены некоторые опубликованные цифры радиоактивности пепла. Есть очевидные последствия использования золы в бетоне.

    На угольной электростанции в Китае было измерено количество аэрозоля полония-210, выброшенного из дымовой трубы угольной электростанции, которое составило 257 МБк / ГВт / год. (Лю и др. В НОРМЕ VII)

    Таблица 3: Активность радионуклидов НОРМ в золе и шлаках угля (Бк / кг)

    Новый Южный Уэльс
    Уран серии, Ra-226 Ториевая серия К-40
    Венгрия 200–2000 20-300 300-800
    США 100-600 30-300 100-1200
    Ясень Германия 6–166 3-120 125-742
    Германия шлак 68-245 76-170 337-1240
    Австралия Всего: 2630
    зола уноса 1680, зола 1410
    Австралия: Всего: 3200

    Источник: Серия технических отчетов МАГАТЭ, №419, стр. 30; CSIRO для Австралии

    В 2017 году Австралия экспортировала 372 миллиона тонн угля. При среднем содержании урана 0,9 ppm и тория 2,6 ppm к опубликованным данным по экспорту можно было бы добавить не менее 330 тонн урана в год и 970 тонн тория.

    В США в 2013 году для производства электроэнергии было использовано 858 миллионов тонн угля. При среднем содержании 1,3 частей на миллион урана и 3,2 частей на миллион тория в этом году выработка электроэнергии в США на угле дала 1100 тонн урана и 2700 тонн тория в угольной золе.В Виктории, Австралия, для производства электроэнергии ежегодно сжигается около 65 миллионов тонн бурого угля. Он содержит около 1,6 частей на миллион урана и 3,0-3,5 частей на миллион тория, следовательно, около 100 тонн урана и 200 тонн тория ежегодно захораниваются на свалках в долине Латроб.

    Очевидно, что даже при 1 части на миллион (ppm) U в угле содержится больше энергии в содержащемся уране (если бы он был использован в реакторе на быстрых нейтронах), чем в самом угле. Если бы в угле было 25 частей на миллион урана и этот уран использовался бы просто в обычном реакторе, он дал бы вдвое меньше тепловой энергии, чем уголь.

    С ростом цен на уран содержание урана в золе становится значительным с экономической точки зрения. В 1960-х и 1970-х годах из угольной золы в США было извлечено около 1100 тU. Осуществимость зависит от сорта и состава золы – высокий расход кислоты делает восстановление неэкономичным.

    В 2007 году Китайская национальная ядерная корпорация (CNNC) поручила канадской компании Sparton Resources Пекинскому испытательному институту №5 провести расширенные испытания по выщелачиванию урана из угольной золы в центральной части Юньнани.В начале 2007 года Sparton подписала соглашение с энергетической компанией Xiaolongtang Guodian Power Company в Юньнани о программе испытаний и, возможно, коммерциализации извлечения урана из отработанной угольной золы. Примерно в 250 км к юго-западу от Куньмина, электростанции Xiaolongtang, Dalongtang и Kaiyuan, расположенные в пределах 20 км друг от друга, сжигают уголь из расположенного в центре открытого карьера бурого угля с высоким содержанием золы (20-30%) и очень высоким содержанием урана. . Содержание урана в угле варьируется от 20 до 315 частей на миллион и в среднем составляет около 65 частей на миллион.В золе в среднем содержится около 210 частей на миллион U (0,021% U) – выше порогового уровня для некоторых урановых рудников. Золоотвал электростанции содержит более 1000 тU, годовое образование – 190 тU. (Его извлечение кислотным выщелачиванием составляет около 70%.)

    Совместное предприятие Yunnan Sparton New Environ-Tech Consulting Co (SNET) было создано для реализации «программ вторичного извлечения урана в Юньнани», в частности, в Линьканге, но о коммерческом извлечении урана не сообщалось. У Sparton также было соглашение об извлечении урана из угольной золы после извлечения германия в бассейнах Бангмай и Мэнванг в Юньнани.Эта зола колеблется от 150 до более 4000 ppm U (0,40% U), в среднем 250 ppm U (0,025%). Sparton владеет 85% долей в германии и угольной шахте Хуацзюнь, но не упоминает здесь уран. На сайте «Спартона» на конец 2014 года эти проекты не упоминаются.

    В Южной Африке в рамках проекта HolGoun Uranium and Power Project изучали извлечение урана из угольного месторождения Спрингбок Флэтс, которое, по оценкам, содержит 84000 тонн урана с содержанием U от 0,06 до 0,10%. В рамках проекта исследуется возможность добычи низкосортного угля с использованием это для сжигания обычной электростанции и извлечения урана из остаточной золы.

    В Австралии Совет по землям аборигенов Нового Южного Уэльса подал заявку на получение лицензии на разведку урана в четырех крупных плотинах для золы угля, примыкающих к электростанциям.

    Добыча угля

    Добыча угля сама по себе также может стать причиной возникновения проблем с нормой норм. Уголь можно добывать как в открытых, так и в подземных рудниках, при этом образуется значительное количество пустой породы и дренажных вод, которые могут иметь повышенный уровень радиоактивности. Подземные угольные шахты подвержены повышенному уровню радона, в то время как повышенные уровни радия и K-40 могут быть обнаружены в горных породах и почве.Отложения, сбрасываемые сточными водами в окружающую среду, показали активность до 55 000 Бк / кг Ra-226 и 15 000 Бк / кг Ra-228. (МАГАТЭ 2003, технический отчет 419)

    Обследование 44 китайских угольных шахт (40 из которых были подземными) показало, что концентрации радона в 15% из них были выше 1000 Бк / м 3 . (Протоколы НОРМЫ VII, МАГАТЭ 2015)

    Добыча нефти и газа

    Анализ нефти и газа из множества различных скважин показал, что долгоживущие изотопы урана и тория не выводятся из горных пород, которые их содержат.Однако Ra-226, Ra-224, Ra-228 и Pb-210 мобилизуются и появляются в основном в воде, попутно образующейся при добыче нефти и газа. Эти изотопы и их радиоактивные дочерние продукты могут затем выпадать в осадок из раствора вместе с сульфатными и карбонатными отложениями в виде накипи или шлама в трубах и соответствующем оборудовании. Радон-222 является непосредственным продуктом распада радия-226 и преимущественно следует за газовыми линиями. Он распадается (в несколько быстрых стадий) до Pb-210, который, следовательно, может образовываться в виде тонкой пленки в газоэкстракционном оборудовании.

    Сообщаемый уровень радиоактивности значительно варьируется в зависимости от радиоактивности породы коллектора и солености воды, попутно добываемой из скважины. Чем выше соленость, тем больше вероятность мобилизации NORM. Поскольку соленость часто увеличивается с возрастом скважины, старые скважины, как правило, показывают более высокие уровни NORM, чем молодые. В таблице 4 приведены характеристики НОРМ, получаемых при добыче нефти и газа, и некоторые ориентировочные измерения концентраций.

    Таблица 4: НОРМА в добыче нефти и газа

    Радионуклид Природный газ Бк / м 3 Пластовая вода Бк / л Твердая шкала Бк / кг Шлам Бк / кг
    U-238 след 1–500 5–10
    Ra-226 0.002–1200 100–15 миллионов 50–800 000
    По-210 0,002 – 0,08 20–1500 4–160 000
    Пб-210 0,005 – 0,02 0,05 – 190 20–75 000 10 – 1,3 миллиона
    Рн-222 5–200 000
    Th-232 след 1-2 2–10
    Ra-228 0.3 – 180 50 – 2,8 миллиона 500–50 000
    Ra-224 0,05 – 40

    Источник: IAEA 2003, Серия отчетов по безопасности 34.

    Если весы имеют активность 30 000 Бк / кг, они «загрязнены» в соответствии с викторианскими правилами. Это означает, что для шкалы Ra-226 (серия распадов из девяти потомков) уровень самого Ra-226 составляет 3300 Бк / кг.Для шкалы Pb-210 (серия из трех распадов) уровень составляет 10 000 Бк / кг. Эти цифры относятся к шкале, а не к общей массе труб или другого материала (см. Раздел «Утилизация» ниже). Аналитический отчет за 2010 год показывает, что содержание Pb-210 в трубопроводе в Канаде составляет 18,6 МБк / кг.

    Для систем закачки морской воды недавно обнаружилась еще одна проблема НОРМ: отложения биопленки, фиксирующие значительные количества урана в морской воде.

    Фрекинг (гидроразрыв пласта) для добычи газа приводит к выбросам значительных норм NORM в некоторых геологических средах, как в буровом шламе, так и в воде.В США активность сланцев Marcellus в Пенсильвании, Нью-Йорке и Западной Вирджинии (черный сланец) обычно составляет около 370 Бк / кг, включая высокие уровни радия-226, до 625 Бк / л в рассоле и до 66 Бк / л. в других вода вернулась на поверхность. Согласно данным Геологической службы США, для рассола 377 Бк / л Ra-226 и 46 Бк / л для Ra-228. Другие отчеты относят сточные воды здесь к стандарту питьевой воды (0,185 Бк / л) и говорят, что это в 300 раз превышает лимиты Комиссии по ядерному регулированию для сброса промышленных сточных вод.

    NORM в нефтегазовой отрасли создает проблемы для рабочих, особенно во время технического обслуживания, транспортировки и переработки отходов, а также вывода из эксплуатации. В частности, отложения и пленки Pb-210, как бета-излучатель, вызывают беспокойство только тогда, когда обнажаются внутренние части трубы. Внешнее облучение из-за НОРМ в нефтегазовой отрасли, как правило, достаточно низкое, чтобы не требовать защитных мер для обеспечения того, чтобы работники оставались ниже предельных значений годовой дозы (например, установленных в основных нормах безопасности МАГАТЭ).Внутреннее облучение можно свести к минимуму с помощью соблюдения гигиены.

    Металлы и выплавка

    При добыче и переработке металлических руд, кроме урана, также могут образовываться большие количества отходов НОРМ. Эти отходы включают хвосты руды и плавильный шлак, некоторые из которых содержат повышенные концентрации урана, тория, радия и продуктов их распада, которые изначально были частью технологической руды. Как и в случае с углем, уровень встречаемости NORM зависит от региона и геологической формации.Обычно радиоактивность в отходах может достигать порядка тысяч бекерелей на килограмм, например 3500 Бк / кг U-238 и 8800 Бк / кг Pb-210 в медных хвостах Южной Африки. Только металлы специального назначения и редкоземельные металлы выходят за рамки этого. Это обсуждается ниже.

    Облучение радоном часто является проблемой на металлических рудниках, и обследование 25 подземных рудников в Китае показало, что в шести из них концентрация радона превышает контрольный предел в 1000 Бк / м 3 . На всех металлических рудниках среднегодовая эффективная доза от радона и дочерних продуктов радона составила 7.75 мЗв.

    Пески минеральные

    Минеральные пески содержат циркон, ильменит и рутил, а также ксенотим и монацит. Эти минералы добываются во многих странах, и производство циркония и титана (из рутила и ильменита) составляет миллионы тонн в год, хотя торий, олово и редкоземельные элементы связаны между собой. Аспект NORM связан с монацитом – фосфатом редкоземельных элементов, содержащим различные минералы редкоземельных элементов (в частности, церий и лантан) и 5-12% (обычно около 7%) тория, и ксенотим – фосфат иттрия со следами урана и тория.

    Минералы в песках подвержены гравитационному концентрированию, а некоторые концентраты обладают значительной радиоактивностью, до 4000 Бк / кг. Большая часть этого НОРМА попадает в потоки отходов от переработки полезных ископаемых (часто включая монацит), и поэтому, за исключением циркона, конечный продукт сам по себе лишен НОРМА. Однако иногда ниобий и тантал извлекаются из потока отходов, а остатки могут использоваться либо на свалках, либо на строительных площадках, где есть вероятность воздействия на население.

    Таблица 5: Радиоактивность в минеральных песках и продуктах

    Торий Уран
    частей на миллион Бк / кг частей на миллион Бк / кг
    Руда 5-70 40-600 3-10 70–250
    Тяжелый минеральный концентрат 80-800 600-6600 <10-70 <250-1700
    Ильменит 50-500 400-4100 <10-30 <250-750
    Рутил <50-350 <400-2900 <10-20 <250-500
    Циркон 150-300 1200-2500 150-300 3700-7400
    Монацитовый концентрат 10 000–55 000 80 000–450 000 500-2500 12 000-60 000
    Хвосты переработки (включая монацит) 200-6000 1500–50 000 10–1000 250-25 000

    Серия технических отчетов МАГАТЭ, №419, стр. 84. В НОРМЕ VII указано 29 000 Бк / кг Th-232 для циркона в Нигерии

    См. Также Приложение: Минеральные пески

    Более 95% рынка циркония требует его в форме циркона (силикат циркония). Этот минерал встречается в естественных условиях и добывается, не требуя особой обработки. Он используется в основном в литейном производстве, производстве огнеупоров и керамической промышленности. Цирконы обычно имеют активность до 10 000 Бг / кг U-238 и Th-232. Обычно не предпринимаются попытки удалить радионуклиды из циркона, поскольку это неэкономично.Поскольку циркон используется непосредственно в производстве огнеупорных материалов и глазурей, продукты будут содержать аналогичное количество радиоактивности. Более высокие концентрации могут быть обнаружены в диоксиде циркония (оксид циркония), который получают путем высокотемпературного плавления циркона для отделения диоксида кремния. Производство металлического циркония включает процесс хлорирования для преобразования оксида в хлорид циркония, который затем восстанавливается до металла.

    При добыче и измельчении циркона необходимо следить за тем, чтобы уровень пыли был низким.Затем при плавлении циркона в огнеупорах или производстве керамики необходимо улавливать кремнеземную пыль и пары. Он может содержать более летучие радионуклиды, Pb-210 и Po-210, и сбор этих газов означает, что трубопроводы и фильтры становятся загрязненными. Основная радиологическая проблема – это профессиональное воздействие этих радионуклидов с переносимой по воздуху пылью на перерабатывающем предприятии. Отходы, образующиеся при производстве диоксида циркония / циркония, могут иметь высокое содержание Ra-226, что представляет собой гамма-опасность, и отходы должны храниться в металлических контейнерах в специальных хранилищах.Порошки из фильтров, используемых при производстве диоксида циркония, были проанализированы на уровне 200 000 Бк / кг Pb-210 и 600 000 Бк / кг Po-210.

    Производство олова

    Олово иногда является побочным продуктом производства минерального песка. Шлак от плавления олова часто содержит высокие уровни ниобия и тантала, и поэтому может служить сырьем для их извлечения. Он также обычно содержит повышенный уровень радионуклидов.

    Тантул и ниобий

    Тантал обычно встречается с химически подобным ниобием, часто в танталите и колумбите, колтане (колумбит + танаталит) или полихлоре (ниобий).Танталовые руды, часто получаемые из пегматитов, включают широкий спектр из более чем сотни минералов, некоторые из которых содержат уран и / или торий. Следовательно, добытая руда и концентрат содержат как они, так и продукты их распада в своей кристаллической решетке. Концентрирование минералов тантала обычно осуществляется гравитационным методом (как в случае с минеральными песками), поэтому радиоизотопные примеси, связанные с решеткой, если они присутствуют, будут сообщаться вместе с концентратом.

    Хотя это имеет небольшое радиологическое значение для перерабатывающего предприятия, танталовые концентраты, отгружаемые потребителям, иногда превышают пороговое значение Транспортного кодекса в 10 кБк / кг, что требует декларирования и специальной документации, маркировки и процедур обращения.Некоторые достигают 75 кБк / кг.

    Ниобиевые шлаки могут достигать уровня радиоактивности, превышающего 100 кБк / кг. Средние концентрации активности, связанные с мелкомасштабной кустарной добычей и переработкой колумбита-танталита (колтана), осуществляемой вручную в Руанде, составляют 600 Бк / кг для руды и порядка 1000–2000 Бк / кг для обрабатываемого материала. (НОРМА VII)

    Крупнейшими производителями тантала являются Австралия и Африка, большая часть ниобия поступает из Бразилии.

    Редкоземельные элементы

    Редкоземельные элементы (РЗЭ) химически довольно похожи на уран и торий, они часто встречаются в сочетании с этими радионуклидами.

    Редкоземельные элементы (РЗЭ) – это набор из семнадцати химических элементов в периодической таблице, в частности, пятнадцать смежных лантаноидов плюс более легкий скандий и иттрий. Скандий и иттрий считаются РЗЭ, поскольку они обычно встречаются в тех же рудных месторождениях, что и лантаноиды, и обладают схожими химическими свойствами. Большинство РЗЭ не редкость. Однако из-за своих геохимических свойств минералы РЗЭ обычно рассредоточены и не часто встречаются в концентрированных и экономически пригодных для использования формах.РЗЭ часто встречаются вместе, и их трудно разделить. Многие из них содержат торий, а некоторые связаны с ураном. Монацит включает церий, а также торий и связанные с ним легкие РЗЭ, ксенотим включает иттрий и тяжелые РЗЭ.

    Производство РЗЭ сопровождалось производством больших объемов гидроксида тория и остатков, содержащих радиоактивный свинец и радий. В Китае 30 000 тонн остатков НОРМ находятся на временном хранении. Монациты образуются в фосфатных пегматитах, поэтому извлечение РЗЭ иногда сочетается с добычей фосфатов.

    На угольном месторождении Линцанг к юго-западу от Куньмина в Китае лигнит обогащен ураном (от 100 до 4960 Бк / кг, в среднем 1200), но не торием или калием. Уголь сжигается в доменных печах, а его летучая зола, удаляемая из рукавных фильтров, является источником концентратов редкоземельных элементов – 2,32% по сравнению с 0,053% в исходном угле. Радионуклиды (кроме Pb и Po) находятся в основном в зольном остатке, но также и в золе-уносе. Около 1% летучей золы и большое количество летучих радионуклидов выбрасывается в атмосферу.В 2010 году активность угля составляла около 58 ГБк на каждый радионуклид в ряду распада урана, а количество летучих, выбрасываемых в атмосферу с завода, составляло 15,5 ГБк для U-238 (26% от исходной концентрации в угле), 11,7 ГБк для Ra-226 (21%), 41,4 ГБк для Pb-210 (71%) и 50,7 ГБк для Po-210 (89%), плюс очень небольшое количество в золе-уносе. Выброс радионуклидов в отходящие газы был намного больше, чем количество, содержащееся в летучей золе. (Ву и др. В НОРМЕ VII)

    См. Также статью: Уран из редкоземельных месторождений

    Добыча урана

    Хотя обычно они не рассматриваются как НОРМА, отходы от начальной стадии ядерного топливного цикла до изготовления топлива могут рассматриваться как НОРМА, открывая больше возможностей для захоронения.В состав такого материала входят оксиды урана. Облучение радоном также является проблемой на урановых рудниках.

    Производство фосфатов и удобрений

    Фосфорит, используемый для удобрений, является основным НОРМ из-за урана и тория. Фосфат – это обычный химический компонент удобрений. В основном он добывается из апатита и фосфатных пород (фосфорита), в которых концентрация фосфата повышена в результате осадочных, вулканических процессов, процессов выветривания и биологических процессов. Уран также может быть сконцентрирован в этих процессах, так что высокое содержание фосфата обычно совпадает с высоким содержанием урана (50-300 частей на миллион).Торий чаще присутствует в магматическом фосфорите. Радиоактивность этих руд (из-за урана, тория и радия) может достигать 10 000 Бк / кг. Значительные операции по добыче фосфатов ведутся во многих странах, причем большие объемы добычи поступают в США, Марокко и Китай, общий мировой объем добычи составил 156 млн тонн в 2007 году.

    Таблица 6: Концентрация радионуклидов НОРМ в фосфатных породах

    Страна Уран (Бк / кг) Торий (Бк / кг) Ra-226 (Бк / кг) Ra-228 (Бк / кг)
    США 259-3700 3.7-22 1540
    США: Флорида 1500-1900 16-59 1800
    Бразилия 114-880 204-753 330-700 350-1550
    Чили 40 30 40
    Алжир 1295 56 1150
    Марокко 1500-1700 10-200 1500-1700
    Сенегал 1332 67 1370
    Тунис 590 92 520
    Египет 1520 26 1370
    Иордания 1300-1850
    Австралия 15-900 5-47 28-90

    Источник: Серия технических отчетов МАГАТЭ, №419, p90

    Фосфорная кислота является промежуточным звеном почти во всех сферах применения фосфатов. Производство требует сначала обогащения руды с последующим кислотным выщелачиванием и сепарацией. Как правило, стадия обогащения не приводит к снижению нормальных норм в руде.

    Обработка серной кислотой приводит к образованию гипса (фосфогипса), который удерживает около 80% Ra-226, 30% Th-232 и 14% U-238. Это означает, что содержание урана и тория повышается примерно до 150% от стоимости обогащенной руды, что делает ее значительным НОРМ.Этот гипс можно продать или утилизировать. В США использование фосфогипса с радиоактивностью более 370 Бк / кг запрещено Управлением по охране окружающей среды. Гипс можно сбрасывать штабелями или сбрасывать в реки и море. Возможно некоторое вымывание из материала. Гипсовые отходы могут иметь уровень радиоактивности до 1700 Бк / кг. Накипи, образующиеся в результате процесса серной кислоты, образуются в трубах и системах фильтрации растений, и их необходимо периодически очищать или заменять.Хотя эти отходы намного меньше по объему, чем гипс, они могут быть гораздо более радиоактивными – даже более 1 МБк / кг.

    Обработка фосфата иногда приводит к облучению людей измеримыми дозами радиации. Фосфатные породы, содержащие до 120 частей на миллион урана, использовались в качестве источника урана в качестве побочного продукта – около 17 000 тонн урана в США, и, скорее всего, так оно и будет снова.

    См. Также статью «Уран из фосфатных месторождений».

    Таблица 7: Концентрация радионуклидов в удобрениях (Бк / кг)

    Продукты U-238 Ra-226 Th-232
    Фосфорная кислота 1200-1500 300
    Нормальный суперфосфат 520-1100 110-960 15-44
    Тройной суперфосфат 800-2160 230-800 44-48
    Моноаммоний фосфат 2000 20 63
    Диаммонийфосфат 2300 210 <15
    Дикальций фосфат 740 <37
    ПК удобрения 410 370 <15
    Удобрение НП 920 310 <30
    Удобрение NPK 440-470 210-270 <15

    Источник: Серия технических отчетов МАГАТЭ, №419, p100

    Производство удобрений в Европе привело к сбросу фосфогипса, содержащего около 4 ТБк / год Ra-226, Pb-210 и Po-210, в Северное море и Северную Атлантику. Это сократилось примерно до половины от количества в 1990-х годах, и стало источником радиоактивности из-за морской добычи нефти и газа в водах Норвегии и Великобритании, выбрасывая более 10 ТБк / год Ra-226, Ra-228 и Pb-210. Это означает, что вместе они вносят 95% альфа-активных выбросов в этих водах (на два порядка больше, чем в ядерной промышленности, и эта НОРМА имеет более высокую радиотоксичность).

    Строительные материалы

    Строительные материалы могут содержать повышенные уровни радионуклидов, включая, в частности, Ra-226, Th-232 и K-40, которые вместе составляют основу подхода индекса концентрации активности (ACI), принятого во всей Европе. К-40 является наиболее значимым в опубликованных австралийских данных, в пределах до 4000 Бк / кг в натуральном камне и 1600 Бк / кг в глиняном кирпиче и бетоне. Кирпичи также могут содержать до 2200 Бк / кг Ra-226 (Cooper 2005).

    Руководящие принципы по концентрации активности для использования остатков NORM в строительстве были разработаны с использованием подхода ACI, и материалы были разделены на три категории в зависимости от того, ниже ли доза 0.5 мЗв / год (неограниченное использование), от 0,5 до 1 мЗв / год (использование ограничено дорогами, мостами, плотинами или, с разбавлением, малоэтажными зданиями) или выше 1 мЗв / год (запрещенное использование). Эти уровни соответствуют эквивалентной концентрации активности ниже 350 Бк / кг (и ниже 200 Бк / кг Ra-226), от 350 до 1350 Бк / кг (200-1000 Бк / кг Ra-226) и более 1350 Бк / кг (1000 для Ra-226) соответственно.

    Гранит, широко используемый в качестве облицовки городских зданий, а также в строительстве домов, содержит в среднем 3 частей на миллион (40 Бк / кг) урана и 17 частей на миллион (70 Бк / кг) тория.Измерения радиации на гранитных поверхностях могут показать уровни, аналогичные уровням в хвостах рудников низкосортного урана. В таблице 8 показаны некоторые зарегистрированные концентрации активности для строительных материалов. Однако также были зарегистрированы некоторые экстремальные значения, превышающие указанные.

    Таблица 8: Активные концентрации НОРМ в строительных материалах (Бк / кг)

    Материал Ra-226 Th-232 К-40
    Бетон 1-250 1-190 5-1570
    Газобетон 109818 <1-220 180-1600
    Кирпич глиняный 1-200 1-200 60–2000
    Кирпич силикатный и песчаник 18415 10959 5-700
    Природный строительный камень 1-500 1-310 767011
    Гипс натуральный <1-70 <1-100 7-280
    Цемент 7-180 7-240 24-850
    Плитка 30-200 20-200 160-1410
    Фосфогипс 4-700 19360 25–120
    Доменный шлак и цемент 30–120 30-220

    Источник: Серия технических отчетов МАГАТЭ, №419, п. 104

    ЕС поощряет использование остатков NORM в строительных материалах при условии, что мощность дозы от гамма-излучения будет ниже 1 мЗв / год от них. Угольная зола и плавильный шлак являются важной составляющей строительных материалов в Китае.

    Переработка и НОРМА

    В 2015 году МАГАТЭ (НОРМА VII) заявляет, что по-прежнему отсутствует гармонизация национальных подходов к обращению с остатками НОРМ. Однако признание необходимости минимизировать отходы NORM путем рециркуляции остатков NORM или использования их в качестве побочных продуктов (с разбавлением, если необходимо) продолжает расти.Некоторые национальные власти сейчас активно продвигают этот подход вместо того, чтобы препятствовать или запрещать его, как в прошлом. Сюда входит использование в строительных материалах при соблюдении контрольного уровня воздействия 1 мЗв / год.

    Более ранние рекомендации МАГАТЭ по классификации освобожденных отходов (, т. Е. ниже низкого уровня и, следовательно, не требующие каких-либо специальных сооружений для захоронения) составляют от 10 до 1 МБк / г для «умеренных количеств» – в зависимости от радионуклида. вопрос и вероятность облучения населения (Радиационная защита и безопасность источников излучения: Международные основные нормы безопасности, МАГАТЭ, июль 2014 г.), однако на практике категоризация отходов во многом определяется их происхождением.

    Например, стальной лом с газовых заводов может быть переработан, если он имеет радиоактивность менее 500 000 Бк / кг (0,5 МБк / кг) (уровень исключения). Однако этот уровень в тысячу раз выше, чем уровень допуска для вторичного материала (как стали, так и бетона) из ядерной промышленности! Все, что превышает 500 Бк / кг, не может быть освобождено от регулирующего контроля для переработки. Текущие уровни разрешений Основных норм безопасности МАГАТЭ определяют 1 Бк / г для естественных радионуклидов в серии U-238, находящихся в вековом равновесии с дочерними продуктами, и то же самое для радионуклидов в серии Th-232.Уровни очистки ОНБ МАГАТЭ для больших объемов рециклинга составляют: Fe-55 1 МБк / кг, Co-60m 1 МБк / кг, Ni-63 100 кБк / кг, C-14 1 кБк / кг, Cs-137 0,1 кБк / кг , Ra-226 1 кБк / кг.

    Эксперты по выводу из эксплуатации все больше обеспокоены развитием в Европе двойных стандартов, которые позволяют в 30 раз увеличить мощность дозы от неядерных рециркулируемых материалов, чем от материалов из ядерной промышленности. Что касается фактических пределов дозы, индивидуальная граничная доза от 0,3 до 1,0 мЗв / год применяется к рециклируемым объектам нефти и газа, и 0.01 мЗв / год на выброс материалов с таким же излучением от атомной промышленности.

    Обеспокоенность возникает из-за того, что очень большие количества НОРМ требуют переработки или утилизации из многих источников. Самым большим потоком отходов НОРМ является угольная зола, 280 миллионов тонн которой ежегодно образуется во всем мире и содержит U-238 и все его негазообразные продукты распада, а также Th-232 и его дочерние продукты. Обычно это просто закапывают. Однако двойной стандарт означает, что один и тот же радионуклид в той же концентрации может быть отправлен в глубокое захоронение или выпущен для использования в строительных материалах, в зависимости от того, откуда он поступает.Предел дозы 0,3 мЗв / год по-прежнему составляет лишь одну десятую от большинства естественных фоновых уровней и на два порядка ниже, чем те, которые испытывают естественным образом многие люди, которые не страдают от явных побочных эффектов.

    Основным радионуклидом в ломе нефтегазовой промышленности является радий-226 с периодом полураспада 1600 лет, поскольку он распадается на радон. Лом ядерной промышленности – это кобальт-60 и цезий-137 с гораздо более короткими периодами полураспада. Применение предела дозы 0,3 мЗв / год приводит к уровню освобождения от Ra-226 в размере 500 Бк / кг для нефтегазового лома по сравнению с 10 Бк / кг для ядерного материала.

    В 2011 году 16 выведенных из эксплуатации парогенераторов компании Bruce Power в Канаде должны были быть отправлены в Швецию для переработки. Хотя Канадская комиссия по ядерной безопасности (CNSC) одобрила планы Брюса Пауэра в 2011 году и подтвердила, что обработка парогенератором является прекрасным примером ответственной и безопасной практики обращения с ядерными отходами, в то время это вызвало общественные споры, и после планов ядерной аварии на Фукусиме для этого поставки были отложены. Эти парогенераторы были длиной 12 м каждый и были 2.Диаметр 5 м, масса 100 т, содержало около 4 г радионуклидов с активностью около 340 ГБк. Облучение составляло 0,08 мЗв / час на расстоянии одного метра. Они были классифицированы как низкоактивные отходы (НАО). Studsvik в Швеции перерабатывает большую часть металла и возвращает около 10% от общего объема в качестве НАО для захоронения в Онтарио. Остаток будет ниже 100 Бк / кг, что, по всей видимости, является допустимым уровнем.

    Восстановление старых сайтов

    Обычно целью является уровень очистки почвы от 0,5 до 1 Бк / г, а для жилых земель в Великобритании – 0.Требуемый уровень – 1 Бк / г. Материал выше целевого уровня отправляется на свалку, и все, что превышает 100 Бк / г, необходимо захоронить. В таких ситуациях тяжелые металлы могут вызывать большее беспокойство, чем радионуклиды. После аварии на Фукусиме большие территории были загрязнены в основном выпадениями цезия. В 2016 году правительство объявило, что материалы с содержанием цезия менее 8 Бк / г больше не будут подпадать под ограничения в отношении утилизации.

    Радон

    Радий-226 – один из продуктов распада урана-238, широко распространенного в большинстве горных пород и почв.Когда этот радий распадается, он производит радон-222, инертный газ с периодом полураспада почти 4 дня. (Радий-224 является продуктом распада тория, и он распадается до радона-220, также известного как торон, с периодом полураспада 54 секунды.) Дочерние продукты, которые являются твердыми и очень недолговечными, высока вероятность их распада при вдыхании или вдыхании дочерних продуктов радона в пыли. Альфа-частицы в легких опасны.

    Обычно облучение радоном и его дочерними продуктами составляет половину дозы облучения человека, что делает его самым крупным источником.Этот радон поступает из земли, и на его облучение влияют такие факторы, как местное географическое положение, конструкция здания и образ жизни. Уровни радона в воздухе колеблются от 4 до 20 Бк / м 3 . Уровни радона внутри помещений вызывают большой интерес с 1970-х годов, и в США они в среднем составляют около 55 Бк / м 3, а уровень действия EPA составляет 150 Бк / м3. Уровни в скандинавских домах примерно вдвое выше среднего по США, а в австралийских домах в среднем одна пятая от аналогичных показателей в США. Уровни до 100 000 Бк / м 3 были измерены в домах в США.В открытых для публики пещерах были измерены уровни до 25 000 Бк / м 3 . Проведенное в Японии исследование с участием 3000 жителей, проживающих в районе с радоном 3 около 60 Бк / м, недалеко от горячих источников Мисаса, не показало никаких различий в состоянии здоровья. МКРЗ рекомендует поддерживать уровень радона на рабочем месте ниже 300 Бк / м 3 , что эквивалентно примерно 10 мЗв / год.

    На рис. 1 показана карта некоторых уровней радиационного фона, измеренных в разных частях Европы. Во многом это связано с радоном.

    Рисунок 1: Естественный радиационный фон в некоторых частях Европы (источник: Gonzalez 2011)

    Радон также присутствует в природном газе с концентрацией до 37 000 Бк / м 3 , но к тому времени, когда он попадает к потребителям, радон в значительной степени распался.Однако твердые продукты распада затем загрязняют газоперерабатывающие заводы, и это проявление NORM представляет собой проблему профессионального здоровья, как обсуждалось выше.

    Облучение радоном является проблемой при определенных видах деятельности по добыче полезных ископаемых, особенно при добыче урана, поэтому необходимо обеспечить хорошую вентиляцию, чтобы снизить уровень профессионального облучения, а также контролировать уровни.

    Источники:
    Австралийский ядерный форум Inc., Информационный документ № 1, август 2002 г., Микроэлементы в австралийском угле,
    Аргоннская национальная лаборатория, веб-страница программы природных радиоактивных материалов (NORM) на веб-сайте Отдела экологических наук (www.evs.anl.gov), последний доступ: июль 2011 г.,
    Веб-страница Консультативного совета по радиационному здоровью и безопасности Австралийского агентства по радиационной защите и ядерной безопасности (Arpansa), посвященная радиоактивным материалам естественного происхождения, последний раз просматривалась в июле 2011 года.
    Брукхейвенская национальная лаборатория, веб-сайт Национального центра ядерных данных http://www.nndc.bnl.gov/, по состоянию на июль 2011 г.
    Купер, М. Б. Радиоактивные материалы естественного происхождения (NORM) в промышленности Австралии, 2005 г. – Обзор текущих инвентаризаций и будущих поколений, ERS-006, Отчет, подготовленный для Консультативного совета по радиационной безопасности и здоровью
    Веб-сайт Организации научных и промышленных исследований Содружества (CSIRO) (www.csiro.au), Микроэлементы в экспортных тепловых углях Австралии. Цифры средних концентраций урана и тория в австралийском угле приведены в Информационных бюллетенях по урану в экспортных австралийских энергетических углях и торию в экспортных австралийских энергетических углях
    Дейл, Л., Микроэлементы в угле, Исследовательская программа Австралийской угольной ассоциации (ACARP), Отчет № 2 (октябрь 2006 г.)
    Eisenbud, M .; и Гезелл, Т. Ф. 1997, Радиоактивность окружающей среды из природных, промышленных и военных источников, четвертое издание: из природных, промышленных и военных источников, Academic Press (ISBN: 9780122351549)
    Европейская комиссия (Генеральный директорат по окружающей среде, радиационная защита) 2003, Радиационная защита 132: МАРИНА II, Обновленная информация о проекте МАРИНА по радиологическому облучению Европейского сообщества от радиоактивности в морских водах Северной Европы
    Европейская комиссия (Генеральный директорат по энергетике и транспорту), 2003 г. Радиационная защита 135: Контроль стоков и доз в отраслях НОРМ Европейского Союза: Оценка текущей ситуации и предложение по гармонизированному подходу Сообщества, Том 1: Основной отчет.
    Директива Совета Европейского Союза 2013/59 / Euratom, http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=OJ:L:2014:013:0001:0073:EN:PDF
    Габбард А. 1993, Сжигание угля: ядерные ресурсы или опасность?, Обзор Национальной лаборатории Окриджа, Vol. 26, № 3 и 4
    Гудинг, Т.Д .; Smith, K. R .; Sear, L.K. 2006, Радиологическое исследование пылевидной топливной золы (PFA) от британских угольных электростанций, совместный документ Агентства по охране здоровья и Ассоциации качества золы Соединенного Королевства (UKQAA), представленный на конференции UKQAA’s Ash Technology Conference 2006 (AshTech 2006), проведенной в Бирмингеме, Великобритания, 15-17 мая 2006 г.
    Гонсалес, А, Дж., 2011, Радиационная защита, презентация на мероприятии Всемирного ядерного университета «Ключевые проблемы мировой ядерной промышленности сегодня», Улан-Батор, Монголия.
    Международное агентство по атомной энергии, 2014 г., Радиационная защита и безопасность источников излучения: Международные основные нормы безопасности, STI / PUB / 1578 (июль 2014 г.)
    Международное агентство по атомной энергии, Радиоактивный материал естественного происхождения (НОРМА VII): Материалы международного симпозиума Пекин, Китай, 22-26 апреля 2013 г., STI / PUB / 1664, ISBN 97840145 (январь 2015 г.)
    Международное агентство по атомной энергии, Степень загрязнения окружающей среды радиоактивными материалами естественного происхождения (NORM) и технологические варианты смягчения последствий, Серия технических отчетов No.419, STI / DOC / 010/419, ISBN:25038 (декабрь 2003 г.)
    Международное агентство по атомной энергии, 2003 г., Радиационная защита и управление
    Радиоактивные отходы в нефтяной и газовой промышленности, Серия отчетов по безопасности № 419, STI / PUB / 1171 (ISBN:40037)
    McBride et al., 1977, Радиологическое воздействие переносимых по воздуху сточных вод угольных и атомных электростанций, Национальная лаборатория Окриджа, ORNL-5315
    Мишра, У. С. 2004, Журнал экологической радиоактивности, Том 72, выпуски 1-2, страницы 35-40, Воздействие угольной промышленности и тепловых электростанций на окружающую среду в Индии.
    Веб-страница Sparton Resources о вторичном извлечении урана на веб-сайте Sparton Resources (www.spartonres.ca)
    Свейн, Д. Дж. Микроэлементы в угле, Баттерворт-Хайнеманн, июль 1990 г. (ISBN: 9780408033091)
    Веб-сайт Ассоциации качества ясеня Соединенного Королевства (UKQAA) www.ukqaa.org.uk. См. Также Технический паспорт UKQAA 8.5, Радиационная и летучая зола
    Научный комитет Организации Объединенных Наций по действию атомной радиации, 2008 г., Облучение населения и рабочих от различных источников излучения, Приложение B к Отчету тома I Генеральной Ассамблее, Источники и эффекты ионизирующего излучения, доступно в Отчете НКДАР ООН за 2008 г. Том .I веб-страница
    Научный комитет Организации Объединенных Наций по действию атомной радиации, 2006 г., Оценка источников-эффектов для радона в домах и на рабочих местах, Приложение E к тому II отчета Генеральной Ассамблее, Действие ионизирующей радиации, имеется в Докладе НКДАР ООН за 2006 г. Vol. II веб-страница
    Научный комитет Организации Объединенных Наций по действию атомной радиации, Облучение от естественных источников излучения в 2000 году, Приложение B к тому I отчета Генеральной Ассамблее, Источники и эффекты ионизирующей радиации, доступно в Отчете НКДАР ООН за 2000 год, том.Веб-страница I (www.unscear.org/unscear/en/publications/2000_1.html)
    Управление энергетической информации США (апрель 2010 г.) Обзор спроса и предложения угля в США за 2009 год.
    Геологическая служба США, Информационный бюллетень FS-163-97, 1997 Радиоактивные элементы в угле и летучей золе: изобилие, формы и значение для окружающей среды.

    Что такое радиоактивные материалы естественного происхождения (NORM)?

    Что такое норма?

    Некоторые радиоактивные материалы, которые часто называют сокращенной формой «НОРМА», естественным образом существуют в земной коре.При распаде тория и урана образуется множество различных типов радиоактивных материалов, называемых изотопами. Некоторыми примерами этих изотопов являются радий-226, калий-40 и радон-222. Эти изотопы NORM обычно находятся в земной коре в низких концентрациях.

    Почему нас беспокоит НОРМА?

    NORM может выходить на поверхность земли в результате естественных процессов (газ радон движется через трещины в горных породах или растворяется и переносится потоками грунтовых вод) или в результате деятельности человека (горнодобывающая промышленность, добыча нефти и газа и т. Д.)). Кроме того, деятельность человека, которая выводит НОРМ на поверхность, может привести к тому, что НОРМА станет более концентрированной, чем ее естественное состояние. Например, угольная зола от угольных электростанций содержит более концентрированную форму NORM, чем уголь, когда его добывали с земли. Поскольку NORM радиоактивен, как только он попадает на поверхность или концентрируется, ионизирующее излучение, которое он излучает, теперь может взаимодействовать с людьми.

    Где обычно находится NORM?

    NORM может присутствовать в различных отраслях.В документе Министерства здравоохранения Канады «Канадские рекомендации по обращению с радиоактивными материалами естественного происхождения (NORM)» определены следующие 6 типов отраслей, в которых NORM может присутствовать в достаточных количествах, чтобы требовать применения методов радиационной защиты:

    • Добыча полезных ископаемых. и переработка: НОРМ может выделяться или концентрироваться при переработке руды, например, при производстве фосфорных удобрений, или в абразивной и огнеупорной промышленности.
    • Добыча нефти и газа: нефть и газ могут содержать НОРМ, которые могут концентрироваться во время добычи. или образовывать накипь, содержащую NORM, на внутренней стороне труб
    • Переработка металлов: материалы, загрязненные NORM, могут быть перераспределены в другие отрасли
    • Лесная продукция и производство теплоэлектроэнергии: небольшие количества NORM могут естественным образом присутствовать в растительных материалах и в угле , и сжигание этого материала может привести к образованию концентрированного количества в золе.
    • Water Tre Объекты обслуживания: пресная или сточная вода, используемая или очищаемая, может выделять газ радон (например,g., геотермальные источники, рыбоводные заводы)
    • Туннельные и подземные работы: подземные рабочие зоны, такие как пещеры, электрические своды, туннели или канализационные системы, могут подвергаться воздействию NORM (особенно газообразного радона) в областях, где NORM присутствует в окружающих камень.
    Каковы риски для здоровья?

    Основной риск для здоровья, вызывающий беспокойство при работе с NORM, – это возможность развития рака, поскольку ионизирующее излучение, которое он испускает, является известным канцерогеном.Увеличение воздействия ионизирующего излучения приводит к небольшому увеличению риска развития рака.

    Как регулируется НОРМА?

    В Канаде NORM регулируется отдельными провинциальными и территориальными правительствами, каждое из которых имеет свой собственный набор правил и положений по обращению с NORM и их утилизации. Кроме того, «Канадские рекомендации по обращению с радиоактивными материалами естественного происхождения (NORM)», опубликованные Министерством здравоохранения Канады, были разработаны Федеральным провинциальным территориальным комитетом по радиационной защите для согласования стандартов по всей стране.Кроме того, в определенных ситуациях транспортировка НОРМ подпадает под федеральные правила использования радиоактивных материалов в соответствии с Законом о ядерной безопасности и контроле.

    Как минимизировать облучение

    Практика радиационной защиты, необходимая для защиты работников и населения от НОРМ, будет варьироваться в зависимости от типа присутствующего НОРМ, его количества или концентрации. Процессы защиты могут варьироваться от простого информирования о наличии NORM и минимизации времени, проведенного в зоне, до реализации программ радиационной защиты и использования технических средств контроля и средств индивидуальной защиты.Хотя «Канадские руководящие принципы обращения с радиоактивными материалами естественного происхождения (NORM)» предоставляют хороший обзор мер защиты, следует также ознакомиться с местными провинциальными / территориальными нормативными актами.

    Ссылки

    [1] Руководство по обращению с радиоактивными материалами естественного происхождения (NORM), Министерство здравоохранения Канады
    [2] Канадская комиссия по ядерной безопасности

    Огнеупорные металлы: свойства, типы и применение

    Тугоплавкие металлы широко используются в различных областях применения из-за их уникальных и желаемых свойств и поведения, не в последнюю очередь из-за их устойчивости к коррозии.Эта группа металлов также обладает исключительной устойчивостью к износу и нагреву. Эти металлы в основном используются в области техники, науки и металлургии. К пяти основным элементам этого класса металла относятся следующие:

    Все эти пять элементов обладают несколькими ключевыми свойствами, такими как высокий уровень твердости при комнатной температуре и высокая температура плавления, особенно при воздействии температур выше 3600 ° F (2000 ° C). (Чтобы узнать о другом методе повышения твердости, прочтите Азотирование для определения сопротивления коррозии и износостойкости.) Эти металлы обладают высокой плотностью и химически инертны. Высокие температуры плавления этих металлов уступают место порошковой металлургии как выбору для производства различных компонентов.

    Некоторые из наиболее распространенных применений тугоплавких металлов включают проволочные нити, инструменты, химические сосуды в агрессивных средах, литейные формы и многое другое. Обладая очень высокой температурой плавления, тугоплавкие металлы очень стабильны.

    Одним из основных определяющих факторов тугоплавких металлов является жаропрочность.Все пять металлов этого класса имеют температуру плавления выше 3632 ° F (2000 ° C). Они прочны при экстремально высоких температурах и по своей природе твердые, что делает эти металлы идеальными для сверлильных и режущих инструментов. Кроме того, эти металлы обладают высокой устойчивостью к таким факторам, как термический шок. Это означает, что они не будут растрескиваться, расширяться или испытывать напряжение при многократном охлаждении и нагревании.

    Забегая вперед, все пять металлов этой группы обладают высокими уровнями плотности, а также хорошими тепловыми и электрическими свойствами.Они также устойчивы к ползучести, поэтому медленно деформируются при воздействии очень напряженных сред или условий. Это связано с тем, что эти металлы обладают способностью образовывать защитный слой, делая их устойчивыми к коррозии, несмотря на то, что они могут подвергаться окислению при высоких температурах.

    Тугоплавкие металлы можно классифицировать по их уникальным физическим и химическим свойствам. Жизненно важно иметь полное представление об этих свойствах, чтобы получить от них максимальную отдачу.

    Физические характеристики
    Тугоплавкие металлы имеют следующие основные физические характеристики:

    • Высокая температура кипения. Температуры плавления тугоплавких металлов выше, чем у всех других металлов, кроме углерода, осмия и иридия.
    • Все они имеют объемно-центрированную кубическую кристаллическую структуру.
    • Они обладают высокой устойчивостью к ползучести.

    Тем не менее, конкретные характеристики этих металлов сильно различаются, потому что они происходят из разных групп периодической таблицы.Например, из всех пяти металлов рений имеет самую высокую температуру плавления – 5 757 ° F (3186 ° C), а ниобий – самую низкую – 4 491 ° F (2477 ° C). Что касается точки кипения, ниобий имеет температуру 8 572 ° F (4744 ° C), а рений – 10 105 ° F (5596 ° C).

    То же самое и с сопротивлением ползучести; есть металлы, которые начинают образовывать ползучесть при температуре 1832 ° F (1000 ° C), а есть металлы, температура которых начинается при температуре менее 932 ° F (500 ° C).

    Химическая промышленность
    Тугоплавкие металлы обладают широким спектром химических свойств, поскольку каждый из них принадлежит к разной классификации в периодической таблице элементов.Обычно эти металлы легко окисляются, но реакцию можно контролировать, создавая стабильные слои оксида поверх металла. Это особенно верно в отношении рения, поскольку он очень летуч. Таким образом, он может потерять устойчивость к воздействию кислорода при высоких температурах, поскольку оксидный слой испаряется. Однако все тугоплавкие металлы сравнительно устойчивы к таким веществам, как кислоты.

    Благодаря своим уникальным свойствам тугоплавкие металлы очень полезны для различных применений и отраслей.Их основные преимущества:

    Сверхвысокая точка плавления
    Тугоплавкие металлы, такие как вольфрам, молибден и тантал, имеют очень высокие температуры плавления, что делает их полезными при производстве стекла.

    Высокая прочность
    Они обладают исключительной прочностью даже при сверхвысоких температурах. Например, конусы ракет, сделанные из вольфрама, имеют вдвое большую прочность на разрыв, чем железо при нормальных температурах. (Для получения дополнительной информации по этой теме прочтите «В чем разница между прочностью и ударной вязкостью?»)

    Превосходная стойкость к истиранию и износу
    Тугоплавкие металлы, особенно сплавы, могут продлить срок службы седел клапанов, уплотнений, форсунок и других участков, подверженных износу. высокий износ.

    Отличная коррозионная стойкость
    Трубопроводы на химических предприятиях обычно изготавливаются из тугоплавких металлов, что обеспечивает более высокую степень коррозионной стойкости по сравнению с нержавеющей сталью.

    Устойчивость к тепловому удару
    Металлы, такие как вольфрам, могут противостоять нагрузкам, вызванным быстрым расширением из-за тепла. Вольфрам имеет очень высокую температуру плавления и может выдерживать серию циклов включения и выключения, не влияя на его целостность.

    Теплопроводность и электропроводность
    Помимо множества электронных или электрических применений, тугоплавкие металлы, такие как вольфрам и молибден, также хороши в качестве теплоотводов.

    Чрезвычайная твердость
    Большинство широко используемых в наши дни режущих инструментов изготавливаются из таких материалов, как карбид вольфрама. Тугоплавкие металлы также отлично подходят для формования металлов и стали, а также при добыче и бурении газовых или нефтяных скважин.

    Высокая плотность и удельный вес
    Большинство тугоплавких металлов имеют высокую плотность, и они могут быть очень полезны при изготовлении головок клюшек для гольфа и авиационных гироскопов.

    Другое
    Существуют тугоплавкие металлы, которые обладают сверхполезными свойствами, например, выступают в качестве превосходной радиационной защиты, а также являются химическими катализаторами.

    Существует пять тугоплавких металлов, каждый из которых имеет различные свойства и области применения.

    1. Вольфрам
    Вольфрам – самый распространенный среди тугоплавких металлов. Он имеет самую высокую температуру плавления и одну из самых высоких плотностей металла среди тугоплавких металлов. Это может быть очень сложно в сочетании с другими элементами, такими как углерод. Он также обладает высокой устойчивостью к коррозии. Этот металл широко используется в проволочных волокнах, например, в большинстве ламп накаливания, используемых в домах, но он также широко используется в промышленных дуговых лампах и освещении.

    2. Молибден
    Молибден является наиболее часто используемым тугоплавким металлом, потому что он дешевле, чем большинство других, и, когда он превращен в сплав, может быть очень устойчивым к ползучести и высоким температурам. Он также не образует амальгам, что делает его устойчивым к коррозии. Он в основном используется для упрочнения стальных сплавов, особенно в конструкционных трубопроводах и насосно-компрессорных трубах. Этот металл также обладает отличными антифрикционными качествами, что делает его идеальным компонентом масел и смазок, используемых в автомобилях.

    3. Тантал
    Этот тугоплавкий металл наиболее устойчив к коррозии. Он часто используется в области медицины и хирургии, а также в средах с повышенной кислотностью. Тантал также является основным компонентом компьютерных и телефонных цепей или конденсаторов.

    4. Ниобий
    Этот металл всегда сопровождается другим тугоплавким металлом, танталом. Он в высшей степени уникален, и с ним легко работать, чтобы получить высокую эластичность и прочность. Его можно использовать при изготовлении электролитических конденсаторов и сверхпроводников.Ниобий также можно найти в ядерных реакторах и электронных лампах.

    5. Рений
    Рений является самым недавно обнаруженным тугоплавким металлом. Его можно найти с другими металлами в сверхнизких концентрациях. Он также присутствует в рудах других тугоплавких металлов. Этот металл известен своей высокой прочностью на разрыв и пластичностью. Он широко используется в ядерных реакторах, гироскопах и других электрических компонентах. Из-за своей редкости он может быть очень дорогим.

    ***

    Несмотря на множество применений и преимуществ тугоплавких металлов, многие из них мы еще не полностью понимаем.Таким образом, в области металлургии необходимы обширные исследования для улучшения различных процессов.

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.