Мирный атом: зачем ученые хотят облучать комаров и окрашивать топазы
Три года назад аппарат Чанъэ-5 доставил на Землю капсулу с лунным грунтом. Через год выяснилось, что он привез в Китай настоящее сокровище.
"Мы обнаружили в образцах кристалл неизвестного на Земле минерала. Наша страна стала третьей после СССР и США, кто смог доставить на Землю образцы лунного грунта, а также третьей страной, обнаружившей на Луне новый минерал. Мы назвали его "Камень Чанъэ", – рассказал доктор технических наук, главный конструктор китайской программы по исследованию Луны Ву Вейрен.
После этой находки в Поднебесной еще активнее занялись подготовкой колонизации Луны. Какое топливо предлагают использовать для лунных станций британцы? И как работает ядерная батарейка московских ученых? Об этом рассказывает программа "Наука и техника" с Михаилом Борзенковым на РЕН ТВ.
Находка китайских ученых
В образцах лунного грунта, доставленного на Землю три года назад, китайцы обнаружили настоящие сокровище – редчайший элемент гелий-3.
"Гелий-3 и продукты его распада не радиоактивны. И если запустить на таком изотопе реактор, мы получим по-настоящему безопасный и невероятно мощный источник энергии. На Земле в природе гелия-3 невероятно мало – около одной десятитысячной процента. А вот на Луне примерно в 400 раз больше", – отметил доктор физических наук в сфере ядерной и аэрокосмической инженерии Дэвид Киртли.
КНР намерена отправиться на Луну именно для добычи гелия-3. Впрочем, до революции в ядерной энергетике пока далеко. Поэтому ученые по всему миру работают с тем, что есть, и уверяют: ядерные технологии изменят жизнь уже сегодня.
Как работает ядерная батарейка московских физиков
Московские физики на энергии распада создали ядерную батарейку. Мощности, у нее, конечно, не как у атомной электростанции, которая может питать целый регион. Зато батарейка станет альтернативой для локального применения, например, там, где сложно добыть энергию, – за полярным кругом или в космосе. И ее мощности хватит, чтобы техника работала десятилетиями.
"Мы разработали масштабируемый источник питания, который позволяет осуществить генерацию с десятков милливатт до сотни ватт. Срок службы ядерной батарейки в основном определяется периодом полураспада радионуклида, который вы используете. У Плутония период полураспада 87,7 года. Это что значит? Активность распада ядер или мощность излучения упадет через это время в два раза", – поделился подробностями доктор физико-математических наук, заведующий кафедрой № 78 НИЯУ МИФИ Петр Борисюк.
Для того чтобы получить ядерную батарейку, в вакуумную камеру поместили капсулу с плутонием и нагрели ее до полутора тысяч градусов Цельсия.
"Эта капсула стоит по центру вакуумной камеры и излучает во все стороны. По периферии вакуумной камеры стоят фотоэлементы, которые между собой закоммутированы. В результате поглощения оптического спектра, излучаемого этой капсулой, они генерят электричество. Ровно так же, как это делается при преобразовании солнечного света солнечными панелями. Только вместо солнца используются капсулы с радионуклидным источником питания", – пояснил Борисюк.
Ядерный источник энергии пока только готовят к испытаниям. Ученые уверяют, что радиоактивные вещества надежно защищены прочной капсулой. Но даже в случае, если она раскроется, ничего не произойдет, поскольку концентрация радионуклидов слишком мала. Вещества просто рассеются в воздухе, как пыль, и будут какое-то время слабо фонить без угрозы здоровью человека.
Использование радиации в сельском хозяйстве
В Бангладеш уже несколько лет применяют радиацию в сельском хозяйстве. Ученые направляют на семена хлопчатника гамма-лучи и получают новый сорт растений. Такому хлопку не страшны ни дожди, ни засуха.
"По сути, мы воспроизводим естественный процесс, на который природе потребовалось бы 100 миллионов лет. Облучение семян полностью безопасно. Мы получаем высокий урожай, качество волокна улучшается, и растения становятся устойчивы к вредителям", – говорит доктор биологических наук, молекулярный генетик МАГАТЭ Бредли Джон Тилл.
Зачем на Кипре хотят облучат комаров
Ядерные технологии могут не только обеспечить одеждой, но и сохранить жизни человека. Так, чтобы спасти людей, на Кипре предлагают облучать комаров. Дело в том, что некоторые виды этих насекомых переносят смертельно опасные инфекции. Чтобы не допустить эпидемии денге, желтой лихорадки или вируса Зика, ученые-киприоты решили устроить кровососам ядерную стерилизацию.
"Облучение насекомых небольшой долей радиации – это абсолютно экологичный метод. После облучения в лаборатории выпущенные на волю комары сохраняют способность спариваться, но оплодотворить самку не могут. Таким образом, популяция комаров со временем сокращается, вплоть до ее полного уничтожения", – объяснил главный энтомолог МАГАТЭ Марк Врейзер.
Окрашивание топаза через облучение
Ядерным технологиям под силу не только контролировать популяцию вредных насекомых. Они способны ускорить время. Самый крупный в мире топаз (как его еще называют, голубой бриллиант) весом почти два килограмма нашли среди тропических лесов Бразилии. Вот только чтобы в недрах земли появилось это сокровище, потребовались миллионы лет. Томские ученые получили драгоценность такого же яркого цвета всего за несколько часов. Они облучили прозрачный топаз в ядерном реакторе нейтронами.
"Помещаем в нейтронное поле подобные пеналы с образцами. Сюда засыпаются камни, засыпаются специальным материалом. Затем это помещается в реактор на определенное время, потом, после облучения, помещаются образцы на выдержку", – поделился подробностями кандидат технических наук, ведущий инженер лаборатории № 33 ядерного реактора ТПУ Евгений Емец.
Выдерживают камни от года до трех лет, пока они не утратят свою радиоактивность. Уже после того, как топазы, что называется, "отлежатся" и станут полностью безопасными для человека, они отправляются к ювелирам. Сейчас томский реактор красит до 600 килограммов камней в год. Радиация так действует на природные кристаллы из-за структуры топазов, которая реагирует на облучение.
"Окраска камней возникает за счет того, что под воздействием в реакторе нейтронов внутри кристалла появляются электронно-дырочные центры, которые влияют на окраску. Разрушается кристаллическая структура решетки камня, он начинает по-другому пропускать через себя лучи света. В исходном камне там сразу несколько центров окраски", – пояснил инженер.
За семь часов под излучением топаз окрашивается в светло-голубой оттенок, а несколько суток в реакторе дают камню ярко-голубой окрас. Причем, меняя долю радиации и температуру, можно получить практически любой цвет.
Топливо для лунных станций
В Великобритании придумали, как на темных и холодных планетах можно будет добывать электричество. Ученые разработали ядерную установку, от которой смогут питаться лунные и марсианские станции. Этот ядерный микрореактор не похож на своих громоздких собратьев, потому что внутри у него нет топливных стержней, которые занимают много места. В этих стержнях, как в контейнерах, обычно хранятся расщепляемые частицы вроде урана. Но британские ученые смогли уместить вещество в компактные шарики размером с бильярдный шар.
"Они состоят из обогащенного урана, углерода и кислорода, а урановое ядро запечатано внутри слоев углерода и керамики. Такие топливные шарики способны сжиматься до размеров маковых семян. Они выдерживают очень высокие температуры, не окисляются и не подвержены нейтронному облучению и коррозии", – рассказал инженер по инновациям компании – производителя микрореакторов Мэтт Мэрриотт.
Такое топливо можно будет использовать и в ядерных двигателях для космических кораблей, а значит ракеты станут легче. Реактор хотят запустить уже к 2030 году. Осталось немного подождать, и скоро можно будет летать на Луну на топливе из урана и освещать кратеры электричеством из мирного атома, а на Земле – ездить на автомобилях на ядерных батарейках.
О самых невероятных достижениях прогресса, открытиях ученых, инновациях, способных изменить будущее человечества, смотрите в программе "Наука и техника" с ведущим Михаилом Борзенковым на РЕН ТВ.