من ومتى أجرى تحويل العناصر لأول مرة. المعرفة المحرمة. عنصر التحويل ممكن! تاريخ الاكتشاف ومسألة الأولوية

آرثر كونان دويل لديه قصة بعنوان "اكتشاف رافلز هاو". يبتكر بطلها طريقة لتحويل العناصر الكيميائية من عنصر إلى آخر ، على التوالي - وإنتاج الذهب. لكن العالم ليس في عجلة من أمره لنشر اكتشافه. في هذه الحالة ، يجادل Howe بأن الذهب سوف تنخفض قيمته على الفور ، وسيحل محله شيء آخر.

يفضّل العالم المتاجرة بذهبه في السرّ ، ويستعمل عائداته في الصدقات ومساعدة المحتاجين. حدد المهندس غارين لنفسه المهمة المعاكسة مع أليكسي تولستوي. يندفع إلى الاحتياطيات التي لا تنضب من ذهب الأرض من أجل جلب الفوضى إلى الاقتصاد العالمي والاستيلاء على السلطة.

الذهب هو الحلم الأبدي للكيميائيين ، وليس فقط لهم. إنهم يضحكون على الخيمياء - العلوم الزائفة ، كما يقولون ، ولا شيء أكثر من ذلك. في الواقع ، لم يتعلم أحد حتى الآن كيفية "خبز" الذهب في مطبخه. لكن إذا كنا لا نزال نفترض أن الناس كانت تمتلك في يوم من الأيام أسرار تحويل العناصر؟

غضب الإمبراطور دقلديانوس

في العصر المسيحي المبكر ، لم يكن كثيرون يشككون في أن الكهنة مصر القديمةتعرف على سر الحصول على الذهب. وبفضل أنشطة أكاديمية الإسكندرية في القرنين الثاني والرابع ، تعززت هذه القناعة. وصل الأمر إلى أن الإمبراطور الروماني دقلديانوس أصدر في عام 296 مرسومًا خاصًا. وأمرت بحرق جميع المخطوطات المصرية الخاصة بالإنتاج الاصطناعي للذهب.

مما لا شك فيه أن دقلديانوس كان منشغلاً بالمتاعب التي تكتنفها هذه المعرفة من أجل التجارة والمصلحة الاقتصادية للدولة. بالكاد كان الإمبراطور المستنير جاهلاً لدرجة أنه أصدر مثل هذا المرسوم دون سبب وجيه. ما هي الأسس - الآن من المستحيل إثبات ذلك. وهلكت كنوز كثيرة من الفكر الإنساني في لهيب الحروب والنيران ، ولنتذكر مكتبات الإسكندرية وقرطاج اللتين تعرضا للنهب والتدمير. ما هي المعرفة المخفية المخزنة هناك؟

أسطورة ستار سيتي

في أوائل فبراير 1517 ، تحطمت قافلة إسبيرانزا ، تحت قيادة الكابتن رافائيل رودريغيز ، بالقرب من جزيرة جامايكا ، على بعد 300 ميل جنوب شرق كوبا ، والتي كان يحكمها بعد ذلك حاكم الملك الإسباني تشارلز الخامس ، دييجو فيلاسكيز. في مركب شراعي متهالك ، تقريبًا بدون طعام ومياه عذبة ، كان هناك 13 شخصًا بقيادة رودريغيز نفسه. لمدة 10 أيام ، تم حمل القارب الهش على طول أمواج مضيق يوكاتان ، حتى جرفته الأمواج على الساحل المكسيكي.

من بين البحارة الـ 13 ، نجا سبعة فقط ... تم أسرهم من قبل هنود المايا بقيادة هالة كيار ونقلهم إلى مدينة شامبوتون. أمر حاكم مدينة Moch-Kouo بالتضحية بخمسة أسرى على الفور إلى الآلهة ... نجا اثنان ، رافائيل رودريغيز ومارتوس سانشيز - لم يحن دورهم بعد. تم حبس الأسبان في منزل ، لكنهم تمكنوا من تفكيك الجدار والهروب إلى الغابة.

بعد شهر من التجوال الجائع ، انضم البحارة إلى بعثة فرانسيسكو هيرنانديز دي كوردوبا ، التي وصلت إلى المكسيك على متن ثلاث سفن في مارس 1517. أصبحت قصتهم معروفة للعالم. كان يعتقد أن الكابتن رافائيل رودريغيز والبحارة الستة من طاقمه المؤسف كانوا أول الأوروبيين الذين تطأ أقدامهم أرض المايا.

لكن وفقًا للأسطورة التي سيتم مناقشتها ، لم يكن الأمر كذلك. في عام 1514 ، بمباركة من الكرسي الرسولي ، خاطب ألفارو أغيليري ، أسقف طليطلة ، جلالة الملك ، الذي لم يرغب أحد في روما في رؤيته بعد الآن بسبب قسوته المفرطة حتى مع المحقق. اقترح أغيليري على الملك أن يرسل رحلة استكشافية إلى المكسيك لتسليط الضوء على المسيحية للشعوب المفقودة ووضعها تحت حماية التاج الإسباني. تم قبول المشروع ، ولكن تم الاحتفاظ بسرية تامة - لذلك كان من الأسهل في حالة الفشل إخفاء عار الهزيمة ، وفي حالة النجاح ، الإبهار بتألق الانتصار الذي حدث.

تولى Aguileri التحضير للرحلة الاستكشافية. نشأت صعوبات أكثر مما كان يتوقع ، وفقط في منتصف يوليو 1516 هبطت مفرزة مسلحة قوامها 100 شخص في المكسيك من السفينة الإسبانية التي تضم 30 مدفعًا. بعد دراسة شاملة للمنطقة واستجواب الهنود ، تحركت المفرزة إلى الداخل.

لم يقود أغيليري شعبه إلى إمبراطورية الأزتك القوية ، حيث حكم مونتيزوما ، ولكن إلى الجنوب ، إلى مدينة مخبأة خلف الغابات والجبال ، تسمى النجوم بلغة الهنود (أليست هي نفسها إل دورادو الأسطورية؟). الثروة التي لا حصر لها في ستار سيتي ، والتي روى عنها الهنود ، كانت ما يسمى بالأسقف في طريقه.

بعد شهرين ، وصل فريق Aguileri ، الذي أضعف بمقدار الثلث بسبب الكمائن الخبيثة ، وهجمات الحيوانات المفترسة ، والأمراض غير المعروفة ولدغات الثعابين والحشرات السامة ، إلى الهدف. عند دخولهم المدينة عن طريق الخداع ، قمع الإسبان في غضون ساعات قليلة كل مقاومة من السكان ، الذين لم يكن لديهم ما يعارضون أسلحة الغرباء النارية. مدينة مليئة بالذهب والإغراءات تقع عند أقدام Aguileri ، وفي المعابد الرائعة بدلاً من الأصنام المكسورة ارتفعت الصلبان الكاثوليكية.

يبدو أن الوقت قد حان لإرسال تقرير إلى الملك عن النصر وصناديق الذهب ... ومع ذلك ، لم يكن هناك. وضع Aguileri خططًا أخرى. برؤية الكثير من الذهب حوله ، وضع الأسقف لنفسه هدف الوصول إلى مصدره. لدهشته الشديدة ، لم يتم العثور على رواسب حاملة للذهب لأميال حولها ... لذا ، تم إحضار الذهب إلى ستار سيتي من بعيد؟ ولكن كيف وأين بكميات ضخمة في ظل الغياب التام لوسائل الاتصال والمركبات؟

لم تنتظر المعلومات حول مصير حملة Aguileri في إسبانيا ، وسرعان ما نسوا ذلك ، لأن مآثر كورتيس البارزة دفعت إلى الظل في المحاولة الأولى في مهمة حضارية في بلد المشركين. Aguileri ، المهووس بالذهب فقط ، لم ينتبه سواء إلى رواسب النحاس العديدة أو الطقوس الغريبة للكهنة المرتبطة بصهر المعادن. مات دون حل اللغز.

هذا ما يجب إضافته إلى ما قيل. في عام 1978 ، في بلغاريا ، بالقرب من مدينة فارنا ، خلال الحفريات الأثرية في مقابر القرنين السادس والخامس قبل الميلاد ، تم اكتشاف أغنى كنوز من القطع الذهبية - بإجمالي أكثر من 400 كيلوغرام!

في غضون ذلك ، لم يكن هناك رواسب ذهب في البلقان ولا يوجد أي رواسب ، ولكن يوجد النحاس بكثرة. هل جلب الذهب هنا من بعيد؟ يمكن. لكن الكنوز الذهبية توجد في كل من نيجيريا وبلاد ما بين النهرين ، حيث لا يوجد أيضًا معادن ثمينة ، ولكن يوجد الكثير من النحاس. إذن ، ألم يكن النحاس مادة خام للحصول على الذهب؟

تحولات القرون الوسطى

ولكن ماذا عن الخيميائيين الأوروبيين في العصور الوسطى؟ ما هي نجاحاتهم في هذا المجال؟ كان الخيميائي الهولندي الشهير فان هيلمونت من المتحمسين الدؤوبين لـ "اندفاع الذهب". صحيح أنه لم يكن لديه شخصياً فرصة لاختراع حجر الفيلسوف. لكنه تلقى مرارًا عينات من هذه المادة الغامضة من كيميائيين آخرين ، والتي أجرى بها عمليات التحويل.

لذلك ، كتب أنه في عام 1618 حول ثمانية أوقيات من الزئبق بربع حبة من هذا الحجر إلى ذهب نقي. تم استبعاد إمكانية الخداع من جانب الخيميائي الذي سلم العينة ، وفقًا لفان هيلمونت ، لأنه لم يكن حاضرًا عند التحويل.

كانت هناك أيضًا حالات مظاهرة عامة لمثل هذه التحولات. في بعض الأحيان ، بعد وفاة الخيميائيين المشهورين ، تم العثور على سبائك من الذهب. أوصى ليوناردو دافنشي في ملاحظاته: "عند فحص أغصان الذهب بعناية ، سترى في نهاياتها أنها تنمو ببطء وتدريجيا ، وتتحول إلى ذهب ما تتلامس معه."

هل هذا ممكن من حيث المبدأ؟ وإذا أمكن فكيف؟

كيف يكون هذا ممكنا؟

إن حاملة الخواص الكيميائية لأي عنصر هي غلافه الإلكتروني ، لكن تركيبته "مشفرة" في نواة الذرة. يمكن إضافة الإلكترونات أو إزالتها من خلال التفاعلات الكيميائية ، ولكن طالما بقيت النواة كما هي ، سيظل العنصر كما هو. وبالتالي ، فإن أي تحويلات للعناصر هي تفاعلات نووية. هل هي ممكنة في ظل الظروف العادية ، دون درجات حرارة هائلة ، ولا يمكن تحقيقها إلا بانفجار ذري؟

يعتقد عدد من العلماء البارزين: نعم ، هذا ممكن بمساعدة المحفزات. في الكيمياء ، هذه هي المواد التي تسرع مسار التفاعل عدة مرات. لكن هذه كيمياء ، لكن هل المحفزات النووية ممكنة؟ من الناحية النظرية نعم. إذا كان من الممكن "فتح" نواة ذرة ، وتقريبها من أخرى ، فسيصبح من الممكن الحصول على الذهب من نحاس أخف. من الناحية النظرية ، هذا أمر لا يمكن دحضه ، لكن في الممارسة العملية ، لا يزال العلم الحديث بعيدًا جدًا عن مثل هذه النتائج.

فهل يمكن للعلماء القدماء امتلاك مثل هذه المعرفة؟ من الصعب الإجابة بشكل لا لبس فيه. ولكن يجب ألا يغيب عن الأذهان أن التحولات في الطبيعة هي ملكيتها الشاملة ويمكن تسريعها عدة مرات عن طريق اختيار المحفزات المناسبة. بالإضافة إلى ذلك ، غالبًا ما نعيد اكتشاف ما تم اكتشافه منذ فترة طويلة ، وإن لم يكن بطريقة عقلانية ، ولكن من خلال قطار فكري حدسي.

الفضول

وأود أن أنهي هذا المقال بفضول مضحك يتعلق بموضوعنا. لذلك ، في عام 1854 ، جاء ثيوفيلوس تيفيرو إلى الأكاديمية الفرنسية للعلوم وقدم ... اثنين من سبائك الذهب الاصطناعي ، والتي يُزعم أنه تعلم صنعها في المكسيك. تسببت هذه الحالة في تهيج شديد في D.I. Mendeleev ، الذي اعتبره هجومًا على أسس الكيمياء ذاتها.

وفي نهاية القرن التاسع عشر ، أحدثت عملية احتيال جوناثان إمينز ، الذي اقترح ... تحويل الدولارات الفضية المكسيكية إلى دولارات ذهبية ، ضجة كبيرة في أمريكا. تم إنشاء شركة مساهمة مقابلة ، والتي سرعان ما انهارت بأمان. من الغريب أن يكون المحتال مقنعًا جدًا لدرجة أنه جذب انتباه علماء بارزين في ذلك الوقت مثل أرشيبالد جيكي وويليام كروكس.

ومع ذلك ، دعونا نترك المشعوذين في أوليمبوس المشكوك فيه للغاية. أما بالنسبة للخيمياء ، فكما قال ماركوس ديلمونتي المدرسي والراهب والزنديق في العصور الوسطى ، فإن "المعنى الداخلي لهذا العلم هو كل الاقتران ، أي علاقة الكل بالأجزاء المكونة له. تُفهم الخيمياء بشكل صحيح ، وهي تتعامل مع القوة الواعية التي تحكم الطفرات والتحولات داخل المادة والطاقة وحتى داخل الحياة نفسها ... "

أندريه بايستروف

تمارا سخنوو فيكتور كوراشوفتعلمت كيفية تصنيع عناصر عبر اليورانيوم فائقة الثقل ، يصل سعرها إلى تريليون دولار للجرام الواحد. كيف فعلوا ذلك بالضبط وما يعتقده العلماء الآخرون عنه ، في يوم العلم ، الذي يتم الاحتفال به في الثامن من فبراير ، وفقًا لـ AiF-Kazan.

تلاعب بقذائف المدفع

اكتشف الكيميائيون-علماء التكنولوجيا الحيوية كيفية تنفيذ التفاعلات النووية دون استخدام مسرعات معروفة للفيزيائيين مثل السنكروفازوترون. وفقا لهم ، يمكن أن تلعب الكائنات الحية الدقيقة دور المسرعات. للبقاء على قيد الحياة في بيئة مهددة ، كانت هذه الميكروبات قادرة على إحداث معجزة - لقد بدأوا هم أنفسهم في تنفيذ تفاعلات نووية - لتحويل نواة إلى أخرى. وهكذا ، في محلول يحتوي على عناصر كيميائية مشعة ، بدأوا في تسريع عمليات التوليف والاضمحلال بحيث يمكن ، نتيجة لذلك ، العثور على مجموعة متنوعة من العناصر الكيميائية في القارورة - حرفيًا الجدول الدوري بأكمله. علميًا ، تسمى هذه الطريقة الميكروبيولوجية لتحويل العناصر الكيميائية.

الصورة: من الأرشيف الشخصي فيكتور كوراشوف

"لقد حصلنا على براءة اختراع لمثل هذه الطريقة ونحن واثقون من قدرتنا على إنتاج كميات الوزن ، أي ليس في الذرات ، ولكن بالجرام ، أي عناصر من الجدول الدوري ، بما في ذلك التكنيشيوم والبولونيوم والفرانسيوم وعناصر عبر اليورانيوم فائقة الثقل ، على سبيل المثال ، يقول أحد مؤلفي براءة الاختراع فيكتور كوراشوف. - هذه المواد تكلف مليارات الدولارات ، وسعر البولونيوم 209 مثلاً يصل إلى تريليون دولار للجرام. وأكدت نتائج تجاربنا للحصول على هذه العناصر القيمة استنتاجات خبراء من معهد الفيزياء ومعهد الجيولوجيا وتقنيات النفط والغاز بجامعة الملك فيصل ".

بالمناسبة ، يتم إنتاج التكنيشيوم والنبتونيوم والبلوتونيوم فقط بالكيلوغرامات سنويًا في العالم ، لأن هذه هي نفايات احتراق اليورانيوم وتظهر على طول الطريق. يعيق ما يسمى بحاجز كولوم ، الإنتاج الاصطناعي للعناصر ذات الكتل فائقة الثقل والثقيلة ، والذي يمنع النوى من الاقتراب من بعضها البعض ويمنع حدوث تفاعل نووي حراري. لذلك ، يتم الحصول على العديد من المواد بكميات ضئيلة ، على سبيل المثال ، تنتج كاليفورنيا 5-10 جرام فقط في السنة ، البولونيوم 210 ، 9 جرام في السنة. تلقى الأكتينيوم في تاريخ العالم بأكمله 12 جرامًا فقط ، لكن مندليفيوم ، نوبليوم ، لورنسيا ، فيرميوم لم يتلقوا حتى جرامًا. وفي الوقت نفسه ، يمكن أن يحل كيلوغرام واحد من الفيرميوم محل كل النفط والفحم والغاز المنتج في السنة!

يدعي علماء قازان أنهم في عام 2016 كانوا قادرين على الحصول على جميع المواد المدرجة وحتى العناصر 104-118 من الجدول الدوري ، والتي ليست على الأرض. وكل هذا مواد كيميائيةظهر في محلول واحد نتيجة عمل الكائنات الحية الدقيقة. في العلم ، يسمى هذا الاندماج النووي البارد ، لأنه للتغلب على حاجز كولوم ، ليس من الضروري تهيئة الظروف - لرفع درجة الحرارة ، لاستخدام الطاقة القوية.

صورة: من الأرشيف الشخصيتمارا سخنو

أوضحت تمارا سخنو ، التي شاركت في هذا البحث لمدة 40 عامًا ، "لقد أخذنا الكتلة الحيوية من الطبيعة ، وقمنا بتكييفها ووضعها في محلول مع العناصر الكيميائية اللازمة للتوليف". - تعمل الميكروبات على تسريع عملية التخليق ، ونتيجة لذلك يتم الحصول على المزيد والمزيد من المواد الجديدة بمرور الوقت. يتم تصنيع بعض العناصر بسرعة - في غضون ساعتين فقط ، والبعض الآخر يستغرق وقتًا أطول - في غضون شهرين. الشيء الرئيسي هو أنه يمكننا إيقاف هذه العملية في أي وقت من أجل تسليط الضوء بالضبط على تلك العناصر التي نحتاجها ".

الدراية السرية

صحيح أن المواد نفسها لا تزال في محلول ، والعلماء لا يعزلونها. "إذا سأل أحدهم عن سبب عدم تقديمنا ، على سبيل المثال ، جرام من الفيرميوم كدليل ، فدعوه يحاول التجول في المدينة ومعه ما لا يقل عن جرام من اليورانيوم. كيف يمكن تصور هذا؟ - فيكتور كوراشوف متقدم على أسئلة خصومه.

ومع ذلك ، فإن الآلية التي تسمح بتحقيق مثل هذه النتائج ، فإن سادة الاندماج النووي البارد لم يحصلوا بعد على براءة اختراع ويبقونها سراً. وهذا ما يجعل خصومهم الفيزيائيين يشكون في أهمية الإنجاز نفسه. مثل ، إذا كنت تدعي أنك تغلبت على حاجز كولوم وتجاوزت قانون الحفاظ على الطاقة ، فيرجى أولاً شرح كيف فعلت ذلك! إذا فعلت البكتيريا ما لا تستطيع الفيزياء فعله ، فهذا يعد خروجًا قاضًا من جميع الفيزياء النووية الحديثة.

"إذا كان هذا اكتشافًا ، فهو يذكرني بقصة الأخوين رايت ، الذين قالوا لأول مرة أن طائرة تحلق" ، كما يقول رافيل نيجماتولين ، الأستاذ في قسم الإلكترونيات اللاسلكية وهندسة المعلومات والقياس في جامعة كازان التقنية الوطنية ، الذي يعمل أيضًا على التغلب على حاجز كولوم. - قبل هذه الطائرة ، لم تقبل أكاديمية لندن للعلوم براءة اختراع واحدة لطائرة أثقل من الهواء. ولكن بعد ذلك تم العثور على نيكولاي جوكوفسكي ، الذي أوضح سبب إقلاع الطائرة. لذلك في حالة الاندماج النووي البارد - هناك حقيقة ، لكن الأسباب غير واضحة ، لذلك هناك العديد من الأسئلة. الحقيقة هي أن جميع التفاعلات النووية تتطلب طاقة أكثر مليون مرة من العمليات التي تنطوي على كائنات دقيقة. وبالنسبة للسؤال حول كيف تكتسب بكتيريا صغيرة فجأة قوة مضاعفة مليون مرة ، فلا توجد إجابة حتى الآن. ربما تستمد البكتيريا الطاقة بطريقة ما من الفراغ ، لكن هذا من عالم الخيال.

لكن علماء البيوتكنولوجيا يؤمنون بـ "القوة العظمى" للميكروبات. يقول ماكسيم شولايف ، الأستاذ في قسم علم التحكم الآلي الكيميائي في جامعة كازان الوطنية للتكنولوجيا: "أعتقد أنه من الصعب شرح كل شيء هناك حيث تعمل الكائنات الحية ، وبالتالي فإن الآلية غير واضحة". - ولكن هذا مثال بسيط: جزيئات الماء هي أقوى الجزيئات في العالم ، إذا حاولت "سحب" الأكسجين من الماء - فلن تنجح! ومع ذلك ، مع عملية التمثيل الضوئي باستخدام إنزيم الكلوروفيل البسيط ، يصبح هذا ممكنًا. أعتقد أن أي قانون فيزيائي يمكن تفسيره بعمل الكائنات الحية.

قال عالم الأحياء الدقيقة المعروف غريغوري كارافايكو إنه يمكن دراسة الآليات لآلاف السنين ولا يمكن فهمها ، لكن الإنتاج سينجح ، كما قال الأستاذ تمارا سخنو. - على سبيل المثال ، بدأ استخدام تكسير الزيت والانحلال الحراري للفحم قبل شرح آلياتهما. لقد أجرينا آلاف التجارب وأكدنا النتائج عن طريق مضان الأشعة السينية والتحليل الطيفي الشامل ".

ومع ذلك ، بالنسبة للفيزيائيين ، لا يبدو أن هذه الأدلة كافية. يعتقد الكثير أن الكيميائيين ، من أجل إعلان الاكتشاف علنًا ، لم يتحققوا بعد من نتائج تجاربهم أكثر طرق دقيقةوتأكيد فعالية هذه التجارب في ظروف جديدة - في مختبرات أخرى.

رأي المنظر

مدون الفيديو العلمي ، الفيزيائي النظري إيغور دانيلوف:

هناك نظريات تشرح إمكانية اندماج نووي بارد. على سبيل المثال ، عمل آلا كورنيلوفا وفلاديمير فيسوتسكي من موسكو. صحيح أن تمارا سخنو وفيكتور كوراشوف يصران على أن ردود أفعالهما أقوى بملايين المرات. لكن لدى Kornilova و Vysotsky طريقة إثبات ، بينما لم يقدم سخنو وكوراشوف مثل هذه الأدلة حتى الآن. هذا هو السبب في أنني أتجرأ على اقتراح أن علماء كازان قاموا ببساطة بتصفية المحلول بأقل من اللازم وأخطأوا في استخدام الفيرميوم والعناصر الثقيلة الأخرى ، وهي المنتجات الأيضية للبكتيريا - وهي جزيئات عضوية معقدة تتكون من مئات من ذرات الكربون والهيدروجين. بعد كل شيء ، طريقة مضان الأشعة السينية والتحليل الطيفي الشامل لا تستبعد مثل هذا الخطأ. نحن بحاجة إلى التحقق من النتائج بطرق أكثر تقدمًا ، على سبيل المثال ، الرنين المغناطيسي النووي ".

حدثت مؤخرًا ثورة في الكيمياء والفيزياء. تم اكتشاف طريقة لتحويل العناصر الكيميائية باستخدام الكيمياء الحيوية. قام اثنان من العلماء الروس العمليين الرائعين ، الكيميائيون - تمارا ساخنو وفيكتور كوراشوف باكتشاف هذا العالم. تحقق حلم الكيميائيين القدماء ...

هناك شيء مثل التحويل. وهو معروف للكثيرين من تاريخ الخيمياء. يعني تحول بعض العناصر الكيميائية إلى عناصر أخرى أو أحد نظائر العناصر الكيميائية إلى أخرى.

التحويل في الكيمياء - تحول معدن إلى آخر ؛ عادة ما يعني تحويل المعادن الأساسية إلى المعادن النبيلة. كان تنفيذ التحويل هو الهدف الرئيسي للخيمياء ، والتي تم من أجل تحقيقها البحث عن حجر الفيلسوف. بالمعنى الميتافيزيقي ، الذي يتعلق أيضًا بالمجال الروحي ، ليس فقط المادة ، ولكن أيضًا الشخص عرضة للتغيير.

التحول في الفيزياء هو تحول ذرات بعض العناصر الكيميائية إلى أخرى نتيجة التحلل الإشعاعي لنواتها أو تفاعلاتها النووية ؛ نادرا ما يستخدم المصطلح في الفيزياء اليوم.

مع تقنيات اليوم ، يتم إجراء التحويل إما في تفاعل نووي متسلسل ، عندما يتم تحويل اليورانيوم 235 الأصلي إلى عناصر أخرى أثناء الانفجار ، أو في المفاعلات النووية ، عندما يتم تحويل نفس اليورانيوم إلى عناصر أخرى تحت تأثير القصف النيوتروني . وهكذا ، تم الحصول بشكل مصطنع على البلوتونيوم والكوريوم والفرانسيوم والكاليفورنيوم والأمريسيوم وما إلى ذلك - عناصر إما غير موجودة في الطبيعة أو يستحيل الحصول عليها عمليًا من المصادر الطبيعية.

ومع ذلك ، حدثت ثورة اليوم في الكيمياء والفيزياء. تم اكتشاف طريقة لتحويل العناصر الكيميائية باستخدام الكيمياء الحيوية.

بمساعدة الكواشف الكيميائية والبكتيريا ، يمكن الحصول على معظم النظائر القيمة والمعروفة بشكل خاص من خام يحتوي على اليورانيوم الطبيعي 238 ، والذي يتراوح سعره بين 50 و 60 دولارًا للكيلوغرام الواحد. يمكنك الحصول على الأكتينيوم 227 ، وهو أقل من جرام في العالم - بالكيلوجرام وحتى بالأطنان. هذا وحده سيضمن حدوث ثورة في قطاع الطاقة العالمي ، حيث سيزيد من كفاءة محطات الطاقة النووية بمقدار 10 مرات ، وهو ما ينهي أخيرًا عصر الهيدروكربونات. يمكنك الحصول على كيلوغرامات من الأميريسيوم وإحداث ثورة في اكتشاف الخلل الصناعي والبحث عن المعادن. يمكنك الحصول على Polonium وستحصل الأقمار الصناعية للأرض على نوعية مختلفة من إمدادات الطاقة.

أجرى فيكتور وتمارا 2000 تجربة وأثناء التحويل ، حصلوا على الذهب والبلاتين كمنتجات ثانوية أثناء التحويل من مواد خام رخيصة. (مرحبا حاملي الذهب :).

بالإضافة إلى ذلك ، تسمح هذه التقنية باستخدام البكتيريا والكواشف التي تم إنشاؤها بواسطة Tamara و Viktor للقيام بإلغاء تنشيط النفايات النووية بنسبة 100٪. البكتيريا تغير كل شيء. ما كان يمكن دفنه في السابق فقط ، مما يخلق خطرًا على بيئة، يمكن الآن إلغاء تنشيطه بنسبة 100٪. علاوة على ذلك ، تنتج عملية إلغاء تنشيط التحويل عناصر قيمة ، بما في ذلك الذهب والبلاتين. كل من النظائر المستقرة والنظائر المشعة. بالمناسبة ، يستخدم نظير الذهب المشع 198 لعلاج الأورام.

تم تأكيد اختراع فيكتور كوراشوف وتمارا ساخنو من قبل براءة اختراع RF في أغسطس 2015 ( انظر براءة الاختراع RU 2563 511 C2 على موقع Rospatent). تم التوقيع على النتائج من قبل أساتذة الكيمياء ، وبعضهم رأى الكوريوم والفرانسيوم والأكتينيوم في مخطط طيفي لأول مرة.

هذا هو ، أكرر مرة أخرى - التحول الكيميائي الحيوي هو اكتشاف ذات أهمية تاريخية. علاوة على ذلك ، وهذا هو الأهم ، هذه ليست تقديرات معملية ، هذا بالفعل التكنولوجيا الجاهزة المناسبة للتوسيع الصناعي الفوري. كل شيء تم بالفعل.

هناك حقيقة مهمة أخرى وهي أن كل شيء تم بشكل حصري باستخدام الأموال الخاصة. لم يكن للعلماء لمدة 25 عامًا أي علاقة بالدولة الروسية ، حيث كانوا يكسبون المال في الكيمياء التطبيقية المتعلقة بتنظيف التلوث النفطي. حتى لا تكون هناك أسئلة واحتمال التصنيف ، حتى الخام الأجنبي تم استخدامه للبحث - من المملكة العربية السعودية ومن ساحل المحيط الهندي.

الآن ، ماذا علي أن أفعل بهذا؟ أنا مدير هذا المشروع.

من الواضح أن هذه الثروة في الاتحاد الروسي لا يمكن أن تتحقق من نواح كثيرة. دعونا نتجاهل السياسة ، لن نتذكرها على الإطلاق في هذا الأمر. لكن في الواقع ، في الاتحاد الروسي ، من وجهة نظر حتى المنطق ضيق الأفق ، هذا مستحيل. ليس بسبب الكرملين ، دعونا ننسى الكرملين والسياسة. ولأنه مستحيل بحسب الحكمة الدنيوية. انطلاقًا من احتمال ظهور بعض المتخصصين المتحمسين في الأفق مع تداول غير قانوني للمواد المشعة (بعد كل شيء ، وضعوا رجلاً في السجن لأنه أحضر طنًا من بذور الخشخاش للطهي). أو هناك فحص وحل وإعادة فحص. وهكذا ، حتى حظر السفر للمؤلفين وجميع أنواع المفاجآت المختلفة.

ومن ثم ، كان القرار هو الذهاب لعرض هذه الحالة على الجمهور العالمي في جنيف ( عقد المؤتمر في 21 يونيو 2016). إلى دولة محايدة ، علاوة على ذلك ، ليست عضوًا في الناتو. تم تنظيم هذه العملية برمتها من قبلي.

هذا حدث عالمي وسيكون ذا أهمية بالنسبة لروسيا في المقام الأول. على الرغم من أن التنفيذ قد يكون في سويسرا ...

في 21 يونيو 2016 في جنيف ، سويسرا ، عُقد مؤتمر صحفي حول الاكتشاف التاريخي لتحول العناصر الكيميائية بطريقة كيميائية حيوية.
حضر المؤتمر تمارا سخنو ، فيكتور كوراشوف - العلماء الذين قاموا بهذا الاكتشاف وفلاديسلاف كارابانوف ، مدير وقائد هذا المشروع.

أجرى فيكتور وتمارا تجارب على التحويل من المواد الخام - اليورانيوم والثوريوم. نتيجة للتجارب على المواد الخام ، تم الحصول على تقنية تسمح باستخدام البكتيريا والكواشف لإبطال مفعول النفايات النووية بنسبة 100٪.
تم التحقق من النتائج من خلال مئات التحليلات للمختبرات المستقلة على أحدث الأجهزة ، وتم تأكيدها من خلال أعمال موقعة من قبل كيميائيين مرموقين (بعضهم شاهد الكوريوم والفرانسيوم والأكتينيوم في المخطط الطيفي لأول مرة في حياتهم).
تؤثر التكنولوجيا على العديد من مجالات النشاط البشري والطب والطاقة. في المستقبل ، سيؤدي هذا إلى تغيير نوعي في حياة الإنسان على كوكب الأرض. اهلا بك في العصر الجديد.

مطالبة

يتعلق الاختراع بمجال التكنولوجيا الحيوية وتحويل العناصر الكيميائية. تعالج المواد الخام المشعة المحتوية على عناصر كيميائية مشعة أو نظائرها بتعليق مائي من بكتيريا من جنس Thiobacillus في وجود عناصر ذات تكافؤ متغير. تستخدم الخامات أو النفايات المشعة من الدورات النووية كمواد خام مشعة. يتم تنفيذ هذه الطريقة بإنتاج البولونيوم ، الرادون ، الفرانسيوم ، الراديوم ، الأكتينيوم ، الثوريوم ، البروتكتينيوم ، اليورانيوم ، النبتونيوم ، الأمريسيوم ، النيكل ، المنغنيز ، البروم ، الهافنيوم ، الإيتربيوم ، الزئبق ، الذهب ، البلاتين ونظائرهم. التأثير: يجعل الاختراع من الممكن الحصول على عناصر مشعة قيمة ، وتنفيذ تعطيل النفايات النووية بتحويل النظائر المشعة لعناصر النفايات إلى نظائر مستقرة. 2 w.p. f-ly ، 18 علامة تبويب ، 5 علامات تبويب ، 9 علاقات عامة.

يتعلق الاختراع بمجال تحويل العناصر الكيميائية وتحويل النظائر المشعة ، أي إلى الإنتاج الاصطناعي لبعض العناصر الكيميائية من عناصر كيميائية أخرى. على وجه الخصوص ، تتيح الطريقة الحصول على العناصر النادرة والقيمة: البولونيوم والرادون والفرانسيوم والراديوم والأكتينيدات - الأكتينيوم والثوريوم والبروتكتينيوم واليورانيوم والنبتونيوم ، بالإضافة إلى نظائر مختلفة من العناصر المدرجة وغيرها.

المعروف هو تحولات العناصر الكيميائية ، وتشكيل نظائر جديدة للعناصر وعناصر كيميائية جديدة أثناء التحلل النووي وتوليف العناصر الكيميائية ، المستخدمة في المفاعلات النووية التقليدية ، في محطات الطاقة النووية (NPP) ، في المفاعلات النووية العلمية ، على سبيل المثال ، عندما يتم تشعيع العناصر الكيميائية بالنيوترونات أو البروتونات أو جسيمات ألفا.

هناك طريقة معروفة لإنتاج النويدات المشعة من النيكل -63 في مفاعل من هدف ، والتي تتضمن الحصول على هدف نيكل -62 المخصب بالنيكل ، وتشعيع الهدف في المفاعل ، ثم إثراء المنتج المشع بالنيكل -63 عند استخراج نظير النيكل 64 من المنتج (RU 2313149 ، 2007). تتمثل ميزة الطريقة في إنتاج منتج عالي الجودة ، وهو مخصص للاستخدام في المصادر المستقلة للطاقة الكهربائية ، وكاشفات المتفجرات ، وما إلى ذلك. يتم تأكيد إمكانية تكرار النتائج من خلال تحليل التركيب النظيري للعناصر من خلال قياس الطيف الكتلي.

ومع ذلك ، فإن الطريقة معقدة وغير آمنة وتتطلب درجة صناعية من الأمان.

هناك أيضًا طريقة معروفة لتحويل العناصر - النويدات المشعة طويلة العمر ، بما في ذلك تلك التي تنشأ في الوقود النووي المشع (RU 2415486 ، 2011). تتكون الطريقة من تشعيع المادة المحولة بتدفق نيوتروني ، ويتم التشعيع بالنيوترونات التي تم الحصول عليها في تفاعلات الاندماج النووي في بلازما مشكلة مسبقًا من مصدر نيوتروني ، بترتيب معين لوسط تشتت النيوترونات. تعتمد هذه الطريقة على تفاعلات الاندماج النووي في توكوماك ، وهي أيضًا معقدة وتتطلب معدات خاصة.

طريقة معروفة لإنتاج النويدات المشعة Th-228 و Ra-224 ، والتي يتم تنفيذها أيضًا في تقنية المفاعل. التكنولوجيا معقدة للغاية ولها قيود أمنية (RU 2317607 ، 2008).

وهكذا ، في إنتاج العناصر الكيميائية ونظائرها ، تُستخدم التفاعلات النووية تقليديًا مع استخدام المفاعلات النووية وغيرها من المعدات المعقدة بتكاليف طاقة عالية.

المحاولات المعروفة لحل مشكلة الحصول على النظائر المشعة في عملية التحويل النووي للعناصر بطريقة أكثر أمانًا باستخدام الكائنات الحية الدقيقة. طريقة معروفة ، على وجه الخصوص ، لتحويل النظائر باستخدام الكائنات الحية الدقيقة ، بما في ذلك زراعة ثقافة ميكروبيولوجية من Deinococcus radiodurans على وسط مغذي يحتوي على مكونات النظائر الأولية اللازمة للتحويل ، وكذلك نقص في نظير كيميائي قريب للعنصر المستهدف. يتم إدخال هذه المكونات النظيرية الأولية في تركيبة الوسط ، والتي تكون مشعة وفي عملية التحويل يمكن أن تؤدي إلى تكوين العنصر الكيميائي المستهدف في شكل نظير مستقر أو مشع ، والذي تمتصه الثقافة الميكروبيولوجية ، ثم يظل مستقرًا أو يظل مشعًا أو يتحلل إلى النظير المستقر المطلوب (RU 2002101281 A ، 2003). لا توفر هذه الطريقة إنتاجية عالية للنظير المستهدف ، وتتطلب أيضًا استخدام الإشعاع المؤين كعامل بدء وداعم للتفاعل.

تُعرف أيضًا طريقة الحصول على نظائر مستقرة بسبب التحول النووي مثل الاندماج النووي منخفض الحرارة لعناصر في الثقافات الميكروبيولوجية (RU 2052223 ، 1996). تتكون الطريقة من أن الخلايا الميكروبية التي تزرع في وسط مغذي ناقص في النظير المستهدف (النظائر المستهدفة) تتأثر بالعوامل التي تساهم في تدمير الروابط بين الذرات وتؤدي إلى زيادة تركيز الذرات أو الأيونات الحرة لنظائر الهيدروجين. يتم تحضير وسط المغذيات على أساس الماء الثقيل ويتم إدخال النظائر غير المستقرة التي تعاني من نقص في الوسط ، والتي تتحلل في النهاية مع تكوين النظائر المستقرة المستهدفة. يستخدم الإشعاع المؤين كعامل يدمر الروابط بين الذرية. تعتمد هذه الطريقة على استخدام الإشعاع المؤين ، وليس المقصود منها التوسع الصناعي ، وتتطلب طاقة وتكاليف مالية عالية.

لا يزال يتم الحصول على جميع العناصر الكيميائية المدرجة ونظائرها ومنتجاتها الثانوية بالطرق التقليدية المعقدة وغير الآمنة عن طريق التفاعلات النووية التقليدية بكميات صغيرة (أحيانًا - بكميات صغيرة) ، والتي من الواضح أنها غير كافية لتلبية الطاقة والتقنية والصناعية والتقنية والاحتياجات العلمية للبشرية. تتيح الطريقة الميكروبيولوجية الموصوفة لتحويل العناصر الكيميائية إمكانية الحصول على جميع العناصر الكيميائية المذكورة أعلاه ونظائرها بكميات غير محدودة عمليًا ، وبسيطة في الأداء ، وآمنة للأفراد والعامة ، وطريقة صديقة للبيئة لا تتطلب نفقات كبيرة من المواد والمياه والتدفئة والكهرباء والتدفئة توفر هذه الطاقة والمشاكل الصناعية والتقنية والعلمية للحضارة. هذه العناصر والنظائر تحمل احتياطيات هائلة من الطاقة ، ولها قيمة عالية للغاية وسعر البيع في السوق.

تم اقتراح طريقة ميكروبيولوجية لتحويل العناصر الكيميائية وتحويل نظائر العناصر الكيميائية ، وتتميز بأن المواد الخام المشعة التي تحتوي على عناصر كيميائية مشعة أو نظائرها يتم معالجتها بتعليق مائي من البكتيريا من جنس Thiobacillus في وجود أي عناصر s ، p ، d ، f ذات التكافؤ المتغير. يتم اختيار العناصر ذات التكافؤ المتغير وفقًا لمبدأ إنشاء إمكانات عالية للاختزال. أي أن العامل الرئيسي في مثل هذا الاختيار ، أو التركيز ببساطة على عناصر معينة مع التكافؤ المتغير الذي تم إدخاله في وسط التفاعل ، هو احتمال الأكسدة والاختزال ، الذي تكون قيمته مثالية في نطاق 400-800 ملي فولت (على سبيل المثال ، في أمثلة 1 ، 2 ، 3 ، 4 Eh = 635 mV ، 798 mV ، 753 mV و 717 mV ، على التوالي).

العناصر ذات التكافؤ المتغير ، سواء في الأشكال المختزلة أو المؤكسدة ، مما يخلق إمكانات الأكسدة القياسية ، تشارك في تنفيذ آليات التشغيل والتحكم لبدء وتسريع تحلل ألفا وبيتا ناقص وبيتا زائد للنظائر المشعة لعناصر أي مجموعة بواسطة بكتيريا جنس Thiobacillus.

تؤدي هذه الطريقة إلى إنتاج البولونيوم ، الرادون ، الفرانسيوم ، الراديوم ، الأكتينيوم ، الثوريوم ، البروتكتينيوم ، اليورانيوم ، النبتونيوم ، الأميريسيوم ونظائرها ، وكذلك النيكل والمنغنيز والبروم والهافنيوم والإيتربيوم والزئبق والذهب والبلاتين وما تحتويه من نظائر. النظائر. يمكن استخدام الخامات أو النفايات المشعة من الدورات النووية كمواد خام مشعة تحتوي على عناصر كيميائية مشعة.

وفقًا للطريقة المطالب بها ، يتم الحصول على العناصر التالية من المواد الخام المحتوية على اليورانيوم الطبيعي 238 والثوريوم 232:

1. البروتكتينيوم والأكتينيوم والراديوم والبولونيوم والنظائر المختلفة لهذه العناصر (الجداول 1 ، 2 ، 3 ، 4 ؛ المخططات 1 ، 2 ، 3 ، 4 ، 5 ، 6 ، 7 ؛ الأشكال من 1 إلى 17).

2. فرانسيوس (الأشكال 4 ، 5 ، 6 ، 7 ، 9 ، 14).

3 - الإيتربيوم ، الهافنيوم ، الغاليوم ، النيكل (الجدول 1 ؛ الأشكال 2 ، 3 ، 4 ، 5 ، 6 ، 7) ، الذهب (الجدول 1 ؛ الأشكال 6 ، 7) ، الزئبق (الجداول 1 ، 2 ؛ المخططات 9 ، 10 ؛ الأشكال 4 ، 5 ، 11) ، البلاتين (الجدول 1 ؛ المخططات 9 ، 10 ؛ الأشكال 4 ، 5 ، 6 ، 7).

4. يتناقص محتوى الحديد في الوسط ، ويظهر النيكل (لم يكن هناك نيكل في الخام الأصلي) ، ويزداد محتوى النيكل في الديناميات (الجدول 1) ، لأن الحديد يأخذ جسيمات ألفا التي تحملها البكتيريا من عناصر ألفا المشعة ، فيدور في النيكل. يؤدي انفصال البروتون عن نواة الحديد إلى زيادة محتوى المنجنيز في الوسط (تحويل الحديد إلى منجنيز) وبالتالي إلى انخفاض في محتوى الحديد (الجدول 1).

5 - تم الحصول على نظائر مختلفة من الثاليوم ، والزئبق ، والذهب ، والبلاتين ، بما في ذلك نظائر مستقرة ، من البولونيوم ، وهو منتج اضمحلال للأكتينيدات في العملية الميكروبيولوجية لتحويل العناصر (الجداول 1 ، 2 ؛ المخططات 10 ، 11 ؛ الجداول 1 ، 2 ؛ الأشكال 1 ، 2 ، 3 ، 4 ، 5 ، 6 ، 7 ، 11).

6. تم الحصول على نظائر نادرة من البلوتونيوم 239: اليورانيوم 235 ، الثوريوم 231 ، البروتكتينيوم 231 ، الأكتينيوم 227 (المخطط 12).

7. من البلوتونيوم 241 ، وهو منتج ثانوي لاحتراق اليورانيوم في مفاعل ، نادر في الطبيعة والصناعة ، وتم الحصول على نظائر ناقصة من الأميريسيوم والنبتونيوم ، 241 Am و 237 Np (المخطط 13).

وهكذا ، فإن الطريقة الميكروبيولوجية الموصوفة تحل مشاكل توفير الطاقة والمواد النادرة النادرة في مختلف مجالات الصناعة والعلوم والتكنولوجيا.

في السابق ، تم الحصول على جميع العناصر المدرجة ونظائرها المختلفة بشكل مصطنع بكميات صغيرة ومتناهية الصغر (بالجرام والمليغرام والميكروجرام وأقل) أثناء التفاعلات والعمليات النووية ، في المفاعلات النووية ، كمنتجات اضمحلال اليورانيوم والثوريوم ، وكذلك مثل البلوتونيوم والراديوم. كما تم الحصول على نظائر الثوريوم واليورانيوم صناعياً في التفاعلات النووية. حصل المؤلفون على العناصر التالية بهذه الطريقة: البولونيوم ، الرادون ، الفرانسيوم ، الراديوم والأكتينيدات - الأكتينيوم ، الثوريوم ، البروتكتينيوم ، اليورانيوم ، النبتونيوم ، البلوتونيوم ، الأميريسيوم والنظائر المختلفة للعناصر المدرجة ، بالإضافة إلى نظائر مختلفة للثوريوم واليورانيوم - الثوريوم 227 ، الثوريوم 228 ، الثوريوم 230 ، الثوريوم 234 ؛ يورانيوم 231 ، يورانيوم -232 ، يورانيوم -233 ، يورانيوم -234 ، يورانيوم -235 ، يورانيوم -236 ، يورانيوم 239 ، بالإضافة إلى المنغنيز والنيكل والغاليوم والبرومين والهافنيوم والإيتربيوم والثاليوم والزئبق والذهب والبلاتين (انظر المخططات 1 ، 2 ، 3 ، 4 ، 5 ، 6 ، 7 ، 8 ، 9 ، 10 ، 11 ، 12 ، 13 والجداول 1 ، 2 ، 3 ، 4).

تتيح الطريقة المطالب بها لتحويل العناصر الكيميائية الحصول على جميع العناصر الكيميائية المذكورة أعلاه ونظائرها بكميات غير محدودة عمليًا.

تتيح الطريقة الموصوفة لتحويل العناصر أيضًا تعطيل وتحييد النفايات النووية ، على سبيل المثال ، النفايات الناتجة عن احتراق الوقود النووي (اليورانيوم) من محطات الطاقة النووية التي تحتوي على اليورانيوم والبلوتونيوم ونظائرها ونواتج الانشطار والانحلال (انتقال النظائر المنتجات): نظائر اليورانيوم والبلوتونيوم (انظر الرسم البياني) .13) ، الراديوم والبولونيوم ، والنظائر المشعة أكثر من السترونشيوم واليود والسيزيوم والرادون والزينون ومنتجات أخرى من تسوس ألفا وبيتا ، والانشطار التلقائي لليورانيوم والبلوتونيوم.

وتجدر الإشارة إلى أن طرق المفاعلات النووية التقليدية المعروفة لإنتاج وفصل البولونيوم والراديوم والأكتينيوم والبروتكتينيوم والنبتونيوم والأمريسيوم ونظائرها ونظائرها القيمة من الثوريوم واليورانيوم صعبة التنفيذ من الناحية التكنولوجية ، وتكلفة عالية ، تتطلب معدات معقدة باهظة الثمن وتشكل خطرا على صحة الإنسان والبيئة.على عكس الطريقة المقترحة. كما أن طرق المفاعلات النووية التقليدية المعروفة لإنتاج وعزل البولونيوم والراديوم والأكتينيوم والبروتكتينيوم والنبتونيوم والأمريسيوم ونظائرها ونظائرها القيمة من الثوريوم واليورانيوم لا تلبي احتياجات الطاقة وغيرها من مجالات العلوم والتكنولوجيا المختلفة في هذه العناصر الكيميائية وفي نظائرها.

في الطريقة المطالب بها ، البكتيريا من جنس Thiobacillus (على سبيل المثال ، نوع Thiobacillus aquaesulis أو Thiobacillus ferrooxidans) في وجود عناصر ذات تكافؤ متغير ، تبدأ وتسريع العمليات الطبيعية للاضمحلال الإشعاعي والتحولات النظيرية للعناصر المشعة. في الوقت نفسه ، يتم تسريع وقت التفاعلات النووية الطبيعية والتحولات النظيرية بآلاف وملايين ومليارات المرات - اعتمادًا على نصف العمر الطبيعي للنظائر الأولية لعناصر كيميائية معينة.

يتم استخدام أي مواد خام تحتوي على عناصر مشعة كمادة وسيطة ، وهي: 1. اليورانيوم الطبيعي والثوريوم على شكل خامات: خامات اليورانيوم و / أو الثوريوم ، أو الرمال ، على سبيل المثال ، رمال المونازيت التي تحتوي على الثوريوم والفوسفات / الفوسفوريت ؛ أي خامات تحتوي على شوائب من الثوريوم واليورانيوم والبلوتونيوم بأي كميات ونسب لبعضها البعض. 2. البلوتونيوم (انظر المخططات 12 و 13) واليورانيوم والثوريوم والعناصر المشعة الأخرى التي يتم الحصول عليها في المفاعلات النووية ، بما في ذلك تلك التي تكون نفايات من الدورات النووية. 3. أي مكونات صناعية أخرى أو نفايات تحتوي على أي أكتينيدات ، وخاصة الثوريوم أو اليورانيوم أو البلوتونيوم ، تكون أكثر شيوعًا ومتوفرة ورخيصة في السوق ، أي من هذه العناصر بأي نسبة فيما بينها. 4. منتجات الاضمحلال الإشعاعي للبلوتونيوم واليورانيوم وسلسلة الثوريوم: الراديوم والرادون والبولونيوم. 5. البولونيوم ، وهو نتاج اضمحلال الأكتينيدات في العملية الميكروبيولوجية لتحويل العناصر ، للحصول على نظائر نادرة مختلفة من الثاليوم والزئبق والذهب والبلاتين ، بما في ذلك نظائرها المستقرة. 6 - المنتجات المشعة (أجزاء) من البلوتونيوم وانشطار اليورانيوم - النظائر المشعة للسترونشيوم والإيتريوم والسيزيوم واليود وعناصر أخرى ؛ يعتبر تحويلها مناسبًا من أجل تحويلها إلى عناصر غير مشعة وغير خطرة ونظائر للإنسان ، لتحسين البيئة. 7. جميع الأنواع المدرجة من المواد الخام (العناصر) للمعالجة الميكروبيولوجية تستخدم بشكل منفصل أو معًا ، بأي نسبة مع بعضها البعض.

يتم معالجة المواد الخام التي تحتوي على أي من العناصر المشعة المذكورة أعلاه بمحلول مائي من البكتيريا من جنس Thiobacillus ، على سبيل المثال ، Thiobacillus aquaesullis أو Thiobacillus ferrooxidans ، أو خليط منها بأي نسبة مرتبطة ببعضها البعض ، أو أي نوع من الكبريت- البكتيريا المؤكسدة ، في وجود العناصر ذات التكافؤ المتغير ، في ظل الظروف العادية لنشاط الكائنات الحية الدقيقة.

لا تتطلب الطريقة مفاعلات نووية باهظة الثمن وخطيرة على الناس والبيئة ؛ فهي تنفذ في ظروف عادية ، في حاويات عادية ، مع درجة الحرارة العاديةالبيئة (قيم مقبولة تمامًا من 4 إلى 60 درجة مئوية) ، عند الضغط الجوي العادي ، لا تتطلب استهلاك المياه العذبة.

الآليات

في طريقتنا ، تبدأ الكائنات الحية الدقيقة وتسريع تسوس ألفا (-α) ، وبيتا ناقص (-) ، وبيتا زائد (+ β) تسوس (التقاط الإلكترون). تلتقط الكائنات الحية الدقيقة في نوى العناصر الثقيلة (بشكل رئيسي في أي عناصر f وفي العناصر الثقيلة) البروتونات وجسيمات ألفا (بروتونان واثنان من النيوترونين) والإلكترونات (تحلل بيتا ناقصًا) ، أثناء نقل البروتونات المأسورة وجسيمات ألفا والإلكترونات إلى عناصر أخرى ، وبشكل أساسي إلى عناصر d و p ، على سبيل المثال ، إلى الزرنيخ والحديد. أيضًا ، يمكن للكائنات الحية الدقيقة نقل البروتونات وجسيمات ألفا والإلكترونات والبوزيترونات إلى عناصر أخرى ، على سبيل المثال ، إلى عنصر f-ytterbium ، إذا كان موجودًا في الوسط. يحدث الالتقاط البكتيري وفصل البروتونات وجسيمات ألفا والإلكترونات في العناصر المشعة للمجموعة f والمجموعة s (وفقًا لتصنيف النظام الدوري للعناصر). تقوم البكتيريا أيضًا ببدء وتسريع تسوس بيتا زائد (+) (التقاط الإلكترون) في نوى نظائر بيتا زائد المشعة لعناصر أي مجموعة ، وتنقل إلى نواة هذه العناصر إلكترونًا تم الحصول عليه في عملية بيتا ناقص ( -) تحلل النظائر الأخرى المعرضة لتحلل بيتا ناقص ، أو التي تم التقاطها من عناصر متغيرة التكافؤ (غير مشعة) موجودة في البيئة أثناء الأكسدة البكتيرية.

يتم إجراء النقل البكتيري للبروتونات (P) وجسيمات ألفا (α) والإلكترونات (e -) إلى عناصر المجموعة d (على سبيل المثال ، إلى الحديد وغيرها) ، إلى عناصر المجموعة p (على سبيل المثال ، إلى الزرنيخ وغيرها) ) وعناصر المجموعة s (السترونشيوم والسيزيوم والراديوم وغيرها).

يحدث الالتقاط البكتيري وفصل البروتونات وجزيئات ألفا والإلكترونات في النظائر المشعة ألفا وبيتا لعناصر المجموعة f و s-group و p-group ، والتي هي نفسها مشعة بشكل طبيعي (بشكل طبيعي) alpha أو beta ، بينما تقوم البكتيريا ببدء وتسريع عمليات تحلل ألفا وبيتا ملايين ومليارات المرات.

تسوس ألفا الحيوي (-α)

في عملية تحلل ألفا ، عندما تفقد النوى بروتونين ، تتحول عناصر المجموعتين f و s إلى عناصر أخف (نقل خليتين إلى الأمام في جدول الجدول الدوري للعناصر).

بعد التقاط وفصل البروتونات وجزيئات ألفا من عناصر f و s ، تنقل البكتيريا هذه البروتونات وجسيمات ألفا إلى عناصر مختلفة من مجموعات d- و p- و s ، وتحويلها إلى عناصر أخرى - بالترتيب التالي في النظام الدوري من العناصر الكيميائية (انتقل خلية أو خليتين للأمام في جدول النظام الدوري للعناصر).

في النقل البكتيري لجزيئات ألفا من العناصر f إلى الحديد ، يتحول الحديد إلى نيكل (انظر الجدول 1) ؛ أثناء النقل البكتيري للبروتونات وجزيئات ألفا من العناصر f إلى الزرنيخ ، يتحول الزرنيخ إلى البروم (انظر الجدول 1) ؛ أثناء النقل البكتيري للبروتونات وجسيمات ألفا من العناصر f إلى الإيتربيوم ، يتم تحويل الإيتربيوم إلى الهافنيوم (انظر الجدول 1).

تسوس بيتا الحيوي (-β، + β)

تثير البكتيريا كلا النوعين من تسوس بيتا وتسريعهما بشكل كبير: تسوس بيتا ناقص واضمحلال بيتا زائد.

تسوس بيتا ناقص (-) هو انبعاث إلكترون من النواة ، ونتيجة لذلك يتم تحويل النيوترون إلى بروتون مع تحول العنصر إلى العنصر التالي في الموضع في النظام الدوري للعناصر الكيميائية (انتقل خلية واحدة إلى الأمام في جدول النظام الدوري للعناصر).

اضمحلال بيتا زائد (+ β) - التقاط النواة لإلكترون ، ونتيجة لذلك ، يتم تحويل البروتون إلى نيوترون مع تحول العنصر إلى العنصر السابق من حيث الموقع في النظام الدوري للعناصر الكيميائية (قم بنقل خلية واحدة مرة أخرى وفقًا لجدول النظام الدوري للعناصر).

في عملية تحلل بيتا الذي تثيره البكتيريا وتسريعه ، في عدد من الحالات ، يحدث الانبعاث اللاحق لما يسمى بالنيوترون المتأخر - بالفعل تلقائيًا ، وبطبيعة الحال ، وفقًا للقوانين الفيزيائية لانحلال وتحولات النظائر ، مع إنتاج نظير أخف لعنصر معين. يتيح استخدام آلية الانبعاث المتأخر للنيوترونات إمكانية توسيع قائمة العناصر والنظائر التي تم الحصول عليها ، وكذلك التنبؤ بعملية التحويل الحيوي وتنظيمها (أوقفها في الوقت المناسب).

تبدأ البكتيريا وتسريع تسوس بيتا - انبعاث إلكترون من النواة أو إدخال إلكترون في النواة (التقاط الإلكترون) لعناصر بيتا الكيميائية المشعة. تبدأ البكتيريا وتسريع تحلل بيتا لنظائر العناصر ، وكلاهما موجود بشكل أساسي في المواد الخام ، في البيئة ، ونظائر العناصر التي تم الحصول عليها صناعياً في عملية حيوية ، بعد تسوس ألفا الذي تسببه البكتيريا. الحقيقة الأخيرة - حدوث تسوس بيتا بعد تحلل ألفا الناجم عن البكتيريا له أهمية عملية كبيرة من أجل الحصول على العناصر والنظائر النادرة ذات الأهمية للطاقة.

تلتقط البكتيريا أيضًا الإلكترونات وتمزقها من النوى التي تكون أخف من العناصر f ، أي من النظائر المشعة بيتا ناقص - نواتج الانشطار ("شظايا") اليورانيوم والبلوتونيوم ، على سبيل المثال ، من نوى السترونتيوم -90 ، الإيتريوم- 90 ، اليود 129 ، اليود 130 ، السيزيوم 133 ، السيزيوم 137 وبعض العناصر الأخرى التي تتحول إلى عناصر مستقرة خلال هذا الاضمحلال بيتا. في الوقت نفسه ، في نواة عنصر كيميائي ، يتم تحويل النيوترون إلى بروتون ، ويتم إزاحة الرقم التسلسلي للعنصر بمقدار خلية أو خليتين (اعتمادًا على النظير الأولي) إلى الأمام وفقًا لجدول النظام الدوري لـ عناصر. تتيح هذه العملية التخلص بشكل جذري وبيئي من النفايات عالية النشاط الإشعاعي من الصناعات النووية ومحطات الطاقة النووية ، أي من منتجات احتراق الوقود النووي التي تحتوي على عناصر مشعة - "شظايا" من انشطار اليورانيوم والبلوتونيوم وعناصر أخرى عبر اليورانيوم - الأكتينيدات ، وكذلك منتجات انشطار الثوريوم ، إذا تم استخدامه في دورة الثوريوم النووية.

يتم نقل الإلكترون الذي تلتقطه البكتيريا أثناء تحلل بيتا ناقص بواسطة البكتيريا إلى نوى بيتا زائد النظائر المشعة للعناصر (إذا كانت موجودة في الوسط). تفاعلات الأكسدة والاختزال تحدث أيضًا في هذه العملية. على سبيل المثال ، أثناء النقل البكتيري للإلكترونات إلى الحديد (III) ، يتم تحويل الأخير إلى حديد (II) ، أثناء النقل البكتيري للإلكترونات إلى الزرنيخ (V) ، يتم تحويل الأخير إلى الزرنيخ (III). يتم تحديد الشحنة السطحية للخلايا البكتيرية عن طريق تفكك المجموعات الأيونية لجدار الخلية ، والتي تتكون من البروتينات والفوسفوليبيدات وعديدات السكاريد الدهنية. عند قيمة الأس الهيدروجيني الفسيولوجية للخلايا الميكروبية ، تحمل البكتيريا شحنة سالبة زائدة على سطحها ، والتي تتشكل بسبب تفكك المجموعات الأيونية ، الحمضية في الغالب ، من سطح الخلية. يجذب السطح المشحون سالبًا للخلايا الميكروبية أيونات مشحونة معاكسة من البيئة ، والتي ، تحت تأثير القوى الكهروستاتيكية ، تميل إلى الاقتراب من المجموعات المتأينة لغشاء الخلية. ونتيجة لذلك ، تُحاط الخلية بطبقة كهربائية مزدوجة (امتصاص وانتشار). تتقلب شحنة الخلية باستمرار اعتمادًا على العمليات التي تحدث في البيئة. عند التعرض لجزيئات ألفا ، تنخفض الشحنة السالبة للخلايا (بالقيمة المطلقة) وتتحول إلى شحنة موجبة ، مما يسرع من عمليات اضمحلال بيتا. علاوة على ذلك ، تحت تأثير الإلكترونات المنبعثة أثناء تحلل بيتا من العناصر المشعة ، وكذلك الإلكترونات المنقولة من عناصر التكافؤ المتغير في شكل مخفض إلى طبقة امتصاص الكائنات الدقيقة ، تزداد الشحنة السالبة للكائنات الدقيقة (بالقيمة المطلقة) ، وتنقلب من الموجبة إلى السالب ، مما يسرع من عمليات تحلل ألفا ، وسحب البروتونات الموجبة الشحنة وجزيئات ألفا من ذرات العناصر الكيميائية. تحدث هذه العمليات المتسارعة بسبب التفاعلات الكهربائية لمجموعات أسطح الخلايا سالبة وإيجابية الشحنة مع جسيمات ألفا وبيتا من العناصر المشعة ، على التوالي. في المرحلة اللوغاريتمية لنمو الكائنات الحية الدقيقة ، تصل الشحنة السالبة للخلايا إلى أقصى قيمتها ، مما يؤدي إلى أقصى معدل للتحول ، أي تحول العناصر. يمكن أن تحدث عمليات تحويل العناصر الكيميائية داخل الخلايا البكتيرية وعلى سطح جدار الخلية في طبقة الامتزاز للطبقة المزدوجة الكهربائية.

وبالتالي ، فإن الخلايا الميكروبية ، التي تغير خصائص الشحن الخاصة بها بشكل واضح ، هي نظام منظم وتسريع لأنواع عديدة من التحلل الإشعاعي وتحويل بعض العناصر إلى عناصر أخرى.

من أجل تسريع عمليات تحويل العناصر الكيميائية بواسطة الكائنات الحية الدقيقة ، عندما تقترب شحنة الكائنات الحية الدقيقة من النقطة الكهربية في محلول التفاعل ، يتم استخدام المواد الخافضة للتوتر السطحي. يتم إدخال Polyampholytes ، خافضات التوتر السطحي الأيونية ، على حد سواء أنيوني أو كاتيوني ، في وسط التفاعل ، عن طريق تغيير شحنة الخلايا (تحول الشحنة من النقطة الكهروضوئية إلى الجانب السلبي أو الإيجابي) ، مما يساهم في بدء البكتيريا وتكثيفها لتحويل العناصر الكيميائية (مثال 9).

الأهمية الصناعية والعلمية والتقنية للاختراع

تسمح الطريقة الميكروبيولوجية لتحويل العناصر ، وتسريع التفاعلات النووية وتحولات النظائر ، بالحصول على العناصر المشعة النادرة والقيمة بكميات غير محدودة ، والتي يزداد الطلب عليها في السوق ، في التكنولوجيا والصناعة والبحث العلمي. هذه العناصر والنظائر تحمل احتياطيات هائلة من الطاقة ، ولها قيمة عالية للغاية وسعر البيع في السوق. فيما يلي يسلط الضوء على المحتوى المنخفض والنادر في طبيعة هذه العناصر الكيميائية ونظائرها ، وصعوبة الحصول عليها في المفاعلات النووية ، مما يجعل إنتاجها العالمي ضئيلاً ، وسعر السوق مرتفع للغاية. كما تم وصف مجالات تطبيق العناصر التي تم الحصول عليها والطلب العالمي عليها.

يوجد البولونيوم دائمًا في معادن اليورانيوم والثوريوم ، ولكن بكميات ضئيلة لدرجة أنه من غير العملي وغير المربح الحصول عليه من الخامات بالطرق التقليدية المعروفة. يبلغ محتوى توازن البولونيوم في القشرة الأرضية حوالي 2 · 10 -14٪ بالوزن. يتم استخراج الكميات الدقيقة من البولونيوم من نفايات معالجة خام اليورانيوم. يتم عزل البولونيوم عن طريق الاستخلاص والتبادل الأيوني والكروماتوغرافيا والتسامي.

الطريقة الصناعية الرئيسية للحصول على البولونيوم هي توليفه الاصطناعي عن طريق التفاعلات النووية ، وهو مكلف وغير آمن.

يستخدم البولونيوم 210 في السبائك مع البريليوم والبورون لتصنيع مصادر نيوترونية مدمجة وقوية جدًا لا تخلق عمليًا إشعاع γ (ولكنها قصيرة العمر بسبب قصر عمر 210 Po: T 1/2 \ u003d 138.376 يومًا) - تؤدي جسيمات ألفا من البولونيوم 210 إلى ظهور نيوترونات على نوى البريليوم أو البورون في تفاعل (α ، n). هذه أمبولات معدنية محكمة الإغلاق تحتوي على كربيد البورون المطلي بالبولونيوم 210 أو حبيبات سيراميك كربيد البريليوم. هذه المصادر النيوترونية خفيفة ومحمولة وآمنة تمامًا في التشغيل وموثوقة للغاية. على سبيل المثال ، كان مصدر النيوترون السوفيتي VNI-2 عبارة عن أمبولة نحاسية قطرها 2 سم وارتفاعها أربعة سنتيمترات ، تصدر ما يصل إلى 90 مليون نيوترون كل ثانية.

يستخدم البولونيوم أحيانًا لتأين الغازات ، وخاصة الهواء. بادئ ذي بدء ، يعد تأين الهواء ضروريًا لمكافحة الكهرباء الساكنة (في الإنتاج ، عند التعامل مع المعدات الحساسة بشكل خاص). على سبيل المثال ، تم تصنيع فرش إزالة الغبار من أجل البصريات الدقيقة.

أحد المجالات المهمة لتطبيق البولونيوم هو استخدامه في شكل سبائك مع الرصاص أو الإيتريوم أو بمفرده لإنتاج مصادر حرارة قوية ومضغوطة للغاية للتركيبات المستقلة ، على سبيل المثال ، الفضاء أو القطبية. يطلق سنتيمتر مكعب واحد من البولونيوم 210 حوالي 1320 واط من الحرارة. على سبيل المثال ، في المركبات السوفيتية ذاتية الدفع لبرنامج الفضاء Lunokhod ، تم استخدام سخان البولونيوم لتسخين حجرة الأجهزة.

يمكن أن يعمل البولونيوم 210 في سبيكة ذات نظير خفيف من الليثيوم (6 Li) كمادة يمكن أن تقلل بشكل كبير من الكتلة الحرجة للشحنة النووية وتكون بمثابة نوع من المفجر النووي.

حتى الآن ، كانت الكميات الصناعية والتجارية (السوقية) من البولونيوم مليجرامات وغرامات من البولونيوم.

حاليًا ، يستخدم الراديوم في مصادر النيوترونات المدمجة ؛ ولهذا الغرض ، يتم خلط كميات صغيرة منه مع البريليوم. تحت تأثير إشعاع ألفا ، يتم إخراج النيوترونات من البريليوم: 9 Be + 4 He → 12 C + 1 n.

في الطب ، يستخدم الراديوم كمصدر للرادون ، بما في ذلك لتحضير حمامات الرادون. يستخدم الراديوم للتعرض قصير المدى في علاج الأمراض الخبيثة في الجلد والغشاء المخاطي للأنف والمسالك البولية.

يرتبط الاستخدام المحدود للراديوم ، من بين أمور أخرى ، بمحتواه الضئيل في قشرة الأرض وفي الخامات ، وبتكلفة عالية وتعقيد الحصول عليه بشكل مصطنع في التفاعلات النووية.

في الوقت الذي مضى على اكتشاف الراديوم - أكثر من قرن - لم يتم استخراج سوى 1.5 كجم من الراديوم النقي في جميع أنحاء العالم. يحتوي طن واحد من طبقة اليورانيوم ، الذي حصل الكوريون منه على الراديوم ، على حوالي 0.0001 جرام من الراديوم -226. كل الراديوم الطبيعي مولّد للإشعاع - يأتي من اضمحلال اليورانيوم 238 أو اليورانيوم 235 أو الثوريوم 232. في حالة التوازن ، تكون نسبة محتوى اليورانيوم 238 والراديوم 226 في الركاز مساوية لنسبة نصف العمر لكل منهما: (4.468 · 10 9 سنوات) / (1617 عامًا) = 2.789 · 10 6. وهكذا ، مقابل كل ثلاثة ملايين ذرة من اليورانيوم في الطبيعة ، هناك ذرة واحدة فقط من الراديوم. تتيح الطريقة الميكروبيولوجية لتحويل العناصر الكيميائية الحصول على الراديوم 226 ونظائر الراديوم الأخرى من اليورانيوم والثوريوم بكميات غير محدودة عمليًا (كيلوغرامات وأطنان) وتوسيع نطاق الراديوم ونظائره.

حاليًا ، ليس للفرانسيوم وأملاحه أي تطبيق عملي ، نظرًا لقصر عمر النصف. أطول نظائر الفرانسيوم المعروفة حتى الآن عمرًا ، 223 Fr ، لها عمر نصف يبلغ 22 دقيقة. ومع ذلك ، الحصول على الفرانسيوم بالطريقة الميكروبيولوجية لتحويل العناصر الكيميائية وتثبيت وجود الفرانسيوم في العينات المعالجة على الأجهزة (الأشكال 4 ، 5 ، 6 ، 7 ، 9 ، 14) ، في غياب الفرانسيوم في المادة الأولية ، يثبت المسار العام لتحول العناصر. في المستقبل ، لا يُستبعد استخدام الفرانسيوم للأغراض العلمية وغيرها.

الأكتينيوم هو أحد أندر العناصر المشعة في الطبيعة. لا يتعدى إجمالي محتواها في القشرة الأرضية 2600 طن ، في حين أن كمية الراديوم على سبيل المثال تزيد عن 40 مليون طن. تم العثور على ثلاثة نظائر للأكتينيوم في الطبيعة: 225 Ac ، 227 Ac ، 228 Ac. الأكتينيوم يرافق خامات اليورانيوم. يعتبر الحصول على الأكتينيوم من خامات اليورانيوم بالطرق التقليدية المعروفة غير عملي بسبب قلة محتواها فيها ، فضلاً عن تشابهها الكبير مع العناصر الأرضية النادرة الموجودة هناك.

يتم الحصول على كميات كبيرة من النظير 227 Ac عن طريق تشعيع الراديوم بالنيوترونات في المفاعل. 226 Ra (n، γ) → 227 Ra (-) → 227 Ac. العائد ، كقاعدة عامة ، لا يتجاوز 2.15٪ من الكمية الأولية من الراديوم. يتم حساب كمية الأكتينيوم في طريقة التوليف هذه بالجرام. يتم إنتاج نظير 228 Ac عن طريق تشعيع النظير 227 Ac بالنيوترونات.

227 Ac الممزوج بالبريليوم هو مصدر للنيوترونات.

تتميز مصادر Ac-Be بإنتاجية منخفضة من كمات جاما ، وتستخدم في تحليل التنشيط في تحديد Mn و Si و Al في الخامات.

يستخدم 225 Ac للحصول على 213 Bi ، وكذلك للاستخدام في العلاج المناعي الإشعاعي.

يمكن استخدام 227 Ac في مصادر طاقة النظائر المشعة.

228 Ac يستخدم كمتتبع في الأبحاث الكيميائية بسبب إشعاع جاما عالي الطاقة.

يستخدم مزيج من النظائر 228 Ac-228 Ra في الطب كمصدر مكثف للإشعاع.

يمكن أن يعمل الأكتينيوم كمصدر قوي للطاقة ، والذي لا يزال غير مستخدم بسبب ارتفاع تكلفة الأكتينيوم وقلة كمية الأكتينيوم التي يتم الحصول عليها بالطرق المعروفة ، وكذلك بسبب صعوبة الحصول عليه بالطرق المعروفة. جميع الطرق التقليدية للحصول على الأكتينيوم وعزله مكلفة وغير مربحة وخطرة على صحة الإنسان والبيئة. إن إنتاج الأكتينيوم بالطريقة الميكروبيولوجية لتحويل العناصر الكيميائية يجعل من الممكن الحصول على الأكتينيوم ونظائره بطريقة رخيصة وآمنة بكميات غير محدودة (كيلوغرامات ، طن ، آلاف الأطنان ، إلخ).

البروتكتينيوم

نظرًا للمحتوى المنخفض في قشرة الأرض (محتوى كتلة الأرض هو 0.1 مليار جزء من المائة) ، كان للعنصر حتى الآن تطبيق ضيق للغاية - مادة مضافة للوقود النووي. من المصادر الطبيعية - المخلفات من معالجة راتنج اليورانيوم - يمكن الحصول على البروتكتينيوم 231 (231 باسكال) فقط بالطرق التقليدية. بالإضافة إلى ذلك ، 231 باسكال بالطريقة التقليديةيمكن الحصول عليها عن طريق تشعيع الثوريوم 230 (230 ث) بالنيوترونات البطيئة:

يتم الحصول على النظير 233 Pa أيضًا من الثوريوم:

كمادة مضافة للوقود النووي ، يضاف البروتكتينيوم بمعدل 0.34 جرام من البروتكتينيوم لكل 1 طن من اليورانيوم ، مما يزيد بشكل كبير من قيمة طاقة اليورانيوم وكفاءة احتراق اليورانيوم (خليط من اليورانيوم والبروتكتينيوم). إن الحصول على البروتكتينيوم بالطريقة الميكروبيولوجية لتحويل العناصر الكيميائية يجعل من الممكن الحصول على البروتكتينيوم بتكلفة رخيصة وبطريقة آمنة وبكميات غير محدودة (كيلوغرامات ، طن ، آلاف الأطنان ، إلخ). إن الحصول على البروتكتينيوم بالطريقة الميكروبيولوجية لتحويل العناصر الكيميائية يحل مشكلة توافر الطاقة الرخيصة والمواد الخام للطاقة ومنتج ذو كفاءة عالية ، ويوفر الحاجة إلى البروتكتينيوم في مجالات أخرى من العلوم والتكنولوجيا.

تعتبر نظائر الثوريوم المختلفة (الثوريوم 227 ، الثوريوم 228 ، الثوريوم 230 ، الثوريوم 234 وغيرها) ، ذات فترات نصف عمر مختلفة ، غير موجودة في الثوريوم الطبيعي ، والتي تم الحصول عليها بالطريقة الميكروبيولوجية لتحويل العناصر الكيميائية ، ذات أهمية لأغراض البحث ، وهي أيضًا ذات أهمية كمصادر للطاقة والمواد الخام للحصول على نظائر وعناصر أخرى.

اليورانيوم ونظائره

في الوقت الحالي ، هناك 23 نظيرًا صناعيًا مشعًا لليورانيوم معروفًا بأعداد كتلتها من 217 إلى 242. أهم نظائر اليورانيوم وأكثرها قيمة هي اليورانيوم - 233 واليورانيوم - 235. يتم الحصول على اليورانيوم -233 (233 U ، T 1/2 \ u003d 1.59 10 5 سنوات) عن طريق تشعيع الثوريوم 232 بالنيوترونات وهو قادر على الانشطار تحت تأثير النيوترونات الحرارية ، مما يجعله وقودًا واعدًا للمفاعلات النووية:

لكن هذه العملية معقدة للغاية ومكلفة وخطيرة على البيئة. محتوى نظير اليورانيوم -235 القيّم (235 وحدة) في اليورانيوم الطبيعي منخفض (0.72٪ من اليورانيوم الطبيعي) ، ويرتبط فصله التقليدي عن نظائر اليورانيوم الأخرى (على سبيل المثال ، الطرد المركزي بالليزر) وعزله بتقنية واقتصادية كبيرة والصعوبات البيئية ، حيث تتطلب تكاليف باهظة ، ومعدات باهظة الثمن ومعقدة ، وغير آمنة للإنسان والبيئة. لا يوجد نظير اليورانيوم -233 (233 يو) في اليورانيوم الطبيعي ، كما أن إنتاجه التقليدي في المفاعلات النووية مرتبط بصعوبات ومخاطر مماثلة.

اليورانيوم منتشر على نطاق واسع في الطبيعة. محتوى اليورانيوم في القشرة الأرضية 0.0003٪ (وزن) ، والتركيز في مياه البحر 3 ميكروغرام / لتر. تقدر كمية اليورانيوم في طبقة من الغلاف الصخري بسماكة 20 كم بنحو 1.3 · 10 14 طن ، وقد بلغ إنتاج العالم من اليورانيوم في عام 2009 إلى 50772 طنًا ، وبلغت الموارد العالمية في عام 2009 2.438.100 طن. وبالتالي ، فإن الاحتياطيات العالمية من اليورانيوم والإنتاج العالمي لليورانيوم الطبيعي كبير جدًا. تكمن المشكلة في أن الحصة الرئيسية من الاحتياطيات والإنتاج (99.27٪) تقع على نظير اليورانيوم الطبيعي اليورانيوم 238 (المقابل للنسبة المئوية للنظائر في اليورانيوم الطبيعي) ، أي إلى نظير اليورانيوم الأقل فائدة والأقل طاقة. بالإضافة إلى ذلك ، يعد الفصل التقليدي لنظائر اليورانيوم عن بعضها البعض (في هذه الحالة ، اليورانيوم 235 من اليورانيوم 238) أمرًا صعبًا للغاية ومكلفًا وغير آمن بيئيًا. وفقًا لمنظمة التعاون الاقتصادي والتنمية ، هناك 440 مفاعلًا نوويًا تجاريًا تعمل في العالم ، والتي تستهلك 67000 طن من اليورانيوم سنويًا. وهذا يعني أن إنتاجها يوفر 60٪ فقط من استهلاكها (يتم استرداد الباقي من الرؤوس النووية القديمة). الأكثر قيمة في هذه الحالة هي نظائر اليورانيوم - اليورانيوم - 233 واليورانيوم - 235 (الوقود النووي) ، والتي من أجلها يتم إعادة استخدام عناصر الوقود المستهلك من محطات الطاقة النووية والرؤوس الحربية النووية التي تمت إزالتها من الخدمة القتالية بعد المعالجة. يتم تقسيم نوى 238 U عند الالتقاط فقط نيوترونات سريعةمع طاقة لا تقل عن 1 ميغا إلكترون فولت. الانشطار النوى 235 U و 233 U عند التقاط كل من النيوترونات البطيئة (الحرارية) والسريعة ، وكذلك الانشطار التلقائي ، وهو أمر مهم وذا قيمة بشكل خاص.

تجعل الطريقة الميكروبيولوجية لتحويل العناصر الكيميائية من الممكن الحصول على كميات غير محدودة عمليًا من اليورانيوم الطبيعي (من نظير اليورانيوم 238) نظائر اليورانيوم النادرة والقيمة - اليورانيوم -232 ، واليورانيوم -233 ، واليورانيوم -234 ، واليورانيوم -235 ، اليورانيوم 236 ، وعناصر كيميائية أخرى ذات قيمة ونظائرها: النبتونيوم -236 ، النبتونيوم -237 ، النبتونيوم -238 ، البلوتونيوم -236 ، البلوتونيوم 238 ، الأمريسيوم 241 ، البروتكتينيوم -231 ، البروتكتينيوم -234 ، الثوريوم 227 ، الثوريوم 228 ، الثوريوم 230 ، الأكتينيوم 227 ، الراديوم 226 ، الراديوم 228 ، الرادون 222 ، البولونيوم 209 ، البولونيوم 210. القيمة الصناعية والتقنية والطاقة ، وكذلك القيمة السوقية لبيع هذه العناصر التي تم الحصول عليها أعلى بكثير من العنصر الأصلي - اليورانيوم 238.

النبتونيوم

يوجد النبتونيوم على الأرض بكميات ضئيلة فقط ، وقد تم الحصول عليه صناعياً من اليورانيوم من خلال التفاعلات النووية.

من خلال تشعيع النبتونيوم 237 بالنيوترونات ، يتم الحصول على كميات وزن من البلوتونيوم النقي نظيرًا 238 ، والذي يستخدم في مصادر طاقة النظائر المشعة صغيرة الحجم ، في RTG (RTG - مولد النظائر المشعة الكهروحرارية) ، في أجهزة تنظيم ضربات القلب ، كمصدر حرارة في طاقة النظائر المشعة المصادر والمصادر النيوترونية. تبلغ الكتلة الحرجة للنبتونيوم 237 حوالي 57 كجم للمعدن النقي ، وبالتالي يمكن استخدام هذا النظير عمليًا لإنتاج أسلحة نووية.

أميريسيوم

يتم الحصول على الأمريسيوم -241 عن طريق تشعيع البلوتونيوم بالنيوترونات:

الأمريسيوم -241 عنصر كيميائي نادر ونظير قيمين ، يرتبط إنتاجه التقليدي في المفاعلات النووية بالصعوبات المعتادة والتكلفة العالية للحصول على الأكتينيدات ، ونتيجة لذلك ، للأميرسيوم قيمة سوقية عالية ، وهو مطلوب ويمكن استخدامه في مختلف مجالات العلوم والصناعة والتكنولوجيا.

تتيح الطريقة الميكروبيولوجية لتحويل العناصر الكيميائية الحصول على كميات غير محدودة عمليًا من النبتونيوم -236 ، والنبتونيوم -237 ، والنبتونيوم -238 ، والبلوتونيوم -236 ، والبلوتونيوم -238 ، والأمريسيوم -241 ونظائر أخرى من النبتونيوم والبلوتونيوم والأمريسيوم.

الاختصارات الشائعة في الرسوم البيانية والجداول أدناه:

اليورانيوم 238 ، 238 U - هنا - 238 هي الكتلة الذرية النسبية ، أي العدد الإجمالي للبروتونات والنيوترونات.

P هو بروتون.

N أو n نيوترون.

α - جسيم ألفا ، أي اثنين من البروتونات واثنين من النيوترون.

(-α) - جسيم ألفا ينبعث من ذرة (من عنصر) في تفاعلاتنا ، بينما ينخفض ​​الرقم التسلسلي (الشحنة النووية) بمقدار وحدتين ويتحول العنصر إلى عنصر أخف ، يقع من خلال خلية في الجدول الدوري لـ عناصر منديليف (تتحول من خليتين للخلف). ثم يتم تقليل الكتلة الذرية النسبية بمقدار أربع وحدات.

اضمحلال بيتا هو تحول يتغير فيه الرقم الترتيبي للعنصر (الشحنة النووية) بمقدار واحد ، بينما تظل الكتلة الذرية النسبية (العدد الإجمالي للبروتونات والنيوترونات) ثابتة.

(+ β) - انبعاث جسيم بوزيتروني موجب الشحنة ، أو التقاط إلكترون سالب الشحنة بواسطة النواة: في كلتا الحالتين ، يقل الرقم التسلسلي (شحنة النواة) للعنصر بمقدار واحد.

وقد لوحظت ظاهرة انبعاث ما يسمى بـ "النيوترون المتأخر" (أكثر من واحد أو اثنين) بعد تحلل بيتا. في نفس الوقت ، عنصر كيميائي جديد يتكون من اضمحلال بيتا ، بعد انبعاث النيوترونات المتأخرة ، يحتفظ بمكانه وخليته الجديدة في جدول النظام الدوري للعناصر ، لأنه يحتفظ بالشحنة النووية (عدد البروتونات) ، لكنه يفقد الكتلة الذرية ، مكونًا نظائر جديدة وأخف وزناً.

(-n) - "النيوترون المتأخر" ، وهو نيوترون ينبعث من ذرة بعد اضمحلال بيتا ، بينما يتم تقليل الكتلة الذرية للعنصر الجديد بمقدار واحد.

(-2n) - اثنان من "النيوترونات المتأخرة" المنبعثة من الذرة بعد اضمحلال بيتا ، يتم تقليل الكتلة الذرية للعنصر الجديد بمقدار وحدتين.

(ă) - جسيم ألفا "متأخر" (نوع من الاضمحلال النظيري) المنبعث من ذرة (عنصر) بعد تحلل بيتا. في هذه الحالة ، يقل الرقم التسلسلي (شحنة النواة) بمقدار وحدتين ، وتقل الكتلة الذرية النسبية للعنصر بمقدار 4 وحدات.

يوجد تحويل آخر لعنصر كيميائي (إزاحة خليتين للخلف وفقًا لجدول الجدول الدوري للعناصر الكيميائية).

T 1/2 أو T هو عمر النصف لنظير عنصر ما.

أجرى المؤلفون سلسلة من التجارب الناجحة القابلة للتكرار باستخدام خامات ومواد خام مختلفة. تمت معالجة المواد الخام المحتوية على عناصر مشعة بمحلول مائي من البكتيريا من جنس Thiobacillus في وجود عناصر ذات تكافؤ متغير لأي عناصر s و p و d و f التي تخلق احتمالية الأكسدة القياسية (على سبيل المثال ، Sr 2+ ، النيتروجين N 5+ / N 3- ، الكبريت S 6+ / S 2- الزرنيخ As 5+ / As 3+ ، الحديد Fe 3+ / Fe 2+ ، المنغنيز Mn 4+ / Mn 2+ ، الموليبدينوم Mo 6+ / Mo 2 + و cobalt Co 3+ / Co 2+ و vanadium V 5+ / V 4+ وغيرها). تم استخدام أنواع مختلفة من البكتيريا من جنس Thiobacillus والبكتيريا المؤكسدة للحديد والبكتيريا المؤكسدة للكبريت (المحبة للحرارة وغيرها) المشاركة في عمليات الأكسدة والاختزال للمعادن ، وكان التأثير الإيجابي دائمًا يتحقق. أجرى المؤلفون 2536 تجربة. تمت معالجة البيانات التجريبية التي تم الحصول عليها إحصائيًا (انظر الجداول 1 ، 2 ، 3 ، 4) وانعكست في مخططات الحصول على نظائر مختلفة قيّمة لليورانيوم والبروتكتينيوم والثوريوم والأكتينيوم والراديوم والبولونيوم وعناصر أخرى (انظر الأشكال من 1 إلى 17 ، المخططات 1 ، 2 ، 3 ، 4 ، 5 ، 6 ، 7 ، 8 ، 9 ، 10 ، 11 ، 12 ، 13). لا تتعارض مخططات التفاعلات والتحولات النظيرية ، ولكنها تؤكد النظرية الحالية للانحلال الإشعاعي.

من أجل تحويل العناصر الكيميائية وإنتاج عناصر ونظائر جديدة ، تم استخدام خامات كبريتيد المملكة العربية السعودية المحتوية على اليورانيوم والثوريوم كمواد خام للمعالجة الميكروبيولوجية (الجدول 1 ، الأشكال 1 ، 2 ، 3 ، 4 ، 5 ، 6 ، 7) . احتوى خام المملكة العربية السعودية أيضًا على عناصر الفوسفور والزرنيخ والفاناديوم ، وبشكل رئيسي في الصورة المؤكسدة (الفوسفات والزرنيخات والفانادات) والحديد - سواء في الصورة المؤكسدة أو المختصرة. لذلك ، لإنشاء إمكانات عالية للأكسدة في المخمر ، تمت معالجة المادة الخام بكائنات دقيقة Thiobacillus acidophilus DSM-700 في محلول مائي من العناصر ذات التكافؤ المتغير ، والتي تكون في محلول في الشكل المختزل: Mn +4 ، Co + 2 ، Fe +2 ، N -3 ، S -2 (على شكل أملاح) ، في كتلتها الإجمالية 0.01٪ من كتلة الوسط.

عند زراعة الكائنات الحية الدقيقة Thiobacillus acidophilus strain DSM-700 ، تم استخدام وسائط المغذيات القياسية (على سبيل المثال ، وسائط Leten و Waksman لـ Thiobacillus ferrooxidans ، ووسط 9K ووسائط للبكتيريا المؤكسدة للحديد والكبريت). تمت إضافة عناصر التكافؤ المتغير إلى وسائط المغذيات القياسية - عناصر انتقالية (عناصر تحمل إلكترونات ، على سبيل المثال ، Mg ، Mn ، Co ، Mo ، Zn ، Cu ، Fe في شكل أملاح) في كتلتها الإجمالية البالغة 0.01٪ من كتلة الوسيط ، منتجات التحلل المائي للمواد الخام العضوية ، على سبيل المثال ، التحلل المائي للنفايات من الأسماك أو اللحوم أو معالجة الأخشاب (2٪ بالكتلة من البيئة) والمواد الخام (اليورانيوم أو الثوريوم المحتوي على الخامات أو النفايات المشعة بكمية 1.5٪ بالكتلة من البيئة). في وسط تخمير يحتوي على 10٪ مادة خام (خام) ، تمت إضافة 10٪ محلول من وسط الاستزراع مع الكائنات الدقيقة ذاتية التغذية الاختيارية المختارة في مرحلة النمو الأسي.

تم إجراء عملية التحويل في عشر قوارير تخمير. تم تعديل الرقم الهيدروجيني للمحلول باستخدام 10 حمض كبريتيك عادي ، وتم الحفاظ على الرقم الهيدروجيني للمحلول في نطاق 0.8-1.0 في العملية. درجة حرارة العملية 28-32 درجة مئوية. تبلغ إمكانات الأكسدة والاختزال (Eh) في حل عملية التحويل في المرحلة اللوغاريتمية 635 مللي فولت. سرعة الخلط 300 دورة في الدقيقة. كانت نسبة الطور الصلب إلى السائل 1:10 (100 جرام من الخام في لتر واحد من المحلول المائي). يوميًا ، كل 24 ساعة ، تم قياس درجة الحموضة و Eh للمحلول ، وتركيز العناصر الكيميائية والنظائر في المحلول ، كما تم مراقبة النشاط الحيوي للكائنات الحية الدقيقة. استمرت العملية تسعة أيام. تم استخدام طرق تحليل المحاليل المائية والخام: لتحديد محتوى العناصر ، تم استخدام طريقة مضان الأشعة السينية ، نوع الأداة: CYP-02 "Renom FV" ؛ S2 بيكوفوكس. كما تم استخدام طريقة الامتزاز الذري. تم تحديد التركيب النظيري بواسطة التحليل الطيفي الشامل. تم تحديد خصائص شحن الخلايا الميكروبيولوجية عن طريق التنقل الكهربي على مجهر أوتوماتيكي Parmoquant-2. وفقًا لبيانات الجهاز ، تم تحديد التركيب النوعي والكمي للمنتجات النهائية. نتائج التجارب التي تم إجراؤها والمعالجة إحصائيًا ، اعتمادًا على وقت العملية ، موضحة في الجدول 1. في الشكل. يوضح الشكل 1 مخطط طيفي للخام الأصلي من المملكة العربية السعودية بدون معالجة ميكروبيولوجية وبدون تحويل عناصر كيميائية. توضح الأشكال 2 و 3 و 4 و 5 و 6 و 7 مخططات طيفية لتحليلات تحويل العناصر الكيميائية أثناء المعالجة الميكروبيولوجية لخام المملكة العربية السعودية ، اعتمادًا على وقت العملية بعد 48 ساعة (يومان) ، 72 ساعة (3) أيام) ، 120 ساعة (5 أيام) ، بعد 120 ساعة (5 أيام) ، بعد 168 ساعة (7 أيام) ، بعد 192 ساعة (8 أيام) ، على التوالي.

المخطط 2. الإنتاج الميكروبيولوجي للبروتكتينيوم 231 (231 باسكال) من اليورانيوم 238 (238 يو) بطرق مختلفة.

المخطط 6. الإنتاج الميكروبيولوجي للراديوم -226 (226 را) والراديوم -228 (228 رع) من اليورانيوم -238 (238 يو) (انظر 6-1) ومن الثوريوم الطبيعي -232 (232 ث) (انظر 6-2) ) على التوالى:

طريقة تنفيذ العملية هي نفسها كما في المثال 1. من أجل تحويل العناصر الكيميائية وإنتاج عناصر ونظائر جديدة ، يحتوي خام اليورانيوم من شمال غرب إفريقيا على اليورانيوم والثوريوم والكبريت والزرنيخ بشكل مخفض (كبريتيد معدني) كانت تستخدم كمادة خام للمعالجة الميكروبيولوجية. ، الزرنيخيدات ، سلفوارسينيدس). لذلك ، من أجل إنشاء إمكانات عالية للاختزال ، تمت معالجة المادة الخام بكائنات دقيقة Thiobacillus aquaesulis DSM-4255 في محلول مائي من العناصر ذات التكافؤ المتغير ، والتي توجد في محلول في الشكل المؤكسد: N +5 ، P +5 (على شكل فوسفات) ، As +5 ، S +6 ، Fe +3 ، Mn +7 ، في كتلتها الإجمالية 0.01٪ من كتلة الوسط. تبلغ إمكانية الأكسدة والاختزال (Eh) في حل عملية التحويل في المرحلة اللوغاريتمية 798 مللي فولت. درجة حرارة العملية 30-35 درجة مئوية ، ودرجة الحموضة للوسط 2-2.5. مدة العملية عشرين يوما. يتم عرض نتائج التجارب التي تم إجراؤها والمعالجة إحصائيًا ، اعتمادًا على وقت العملية ، في الجدول 2. مخططات طيفية لتحليلات تحويل العناصر الكيميائية أثناء المعالجة الميكروبيولوجية لخام اليورانيوم في شمال غرب إفريقيا ، اعتمادًا على الوقت من العملية ، بعد 24 ساعة (يوم واحد) ، بعد 144 ساعة (6 أيام) ، بعد 168 ساعة (7 أيام) ، بعد 192 ساعة (8 أيام) ، بعد 480 ساعة (20 يومًا) موضحة في الأشكال 8 ، 9 ، 10 ، 11 ، على التوالي.

المخطط 1. الإنتاج الميكروبيولوجي لنظائر مختلفة من اليورانيوم والبروتكتينيوم والثوريوم والأكتينيوم والراديوم والبولونيوم من اليورانيوم 238 (238 يو):

المخطط 2. الحصول على اليورانيوم 233 (233 U) بالطريقة الميكروبيولوجية من اليورانيوم 238 (238 U) بطرق مختلفة.

مخطط 4. الإنتاج الميكروبيولوجي للثوريوم 230 (230 ث) من اليورانيوم 238 (238 يو).

علاوة على ذلك ، تتوقف العملية (ويتم إطلاق 230 ث) إذا كان الثوريوم 230 هو الهدف النهائي للعملية. أو تستمر العملية حتى يتم الحصول على نظائر مشعة قيمة ونادرة من الراديوم (226 رع) ، الرادون ، الأستاتين ، البولونيوم ، البزموت ، الرصاص:

مخطط 5. الإنتاج الميكروبيولوجي للأكتينيوم 227 (227 Ac) من اليورانيوم 238 (238 U) بطرق مختلفة.

المخطط 7. الحصول على أكثر نظائر البولونيوم قيمة وثباتًا (210 Po، 209 Po، 208 Po) بالطريقة الميكروبيولوجية من اليورانيوم 238 (238 U).

طريقة تنفيذ العملية هي نفسها كما في المثال 1. لتحويل العناصر الكيميائية وإنتاج عناصر ونظائر جديدة ، خام اليورانيوم الأردني الذي يحتوي على عناصر اليورانيوم والثوريوم والفوسفور والزرنيخ والحديد والفاناديوم سواء في المؤكسد تم استخدام الشكل كمادة خام للمعالجة الميكروبيولوجية (الفوسفات ، الزرنيخات ، الفانات) ، وفي شكل مختزل. لذلك ، لإنشاء إمكانات عالية للأكسدة ، تمت معالجة المادة الخام بالكائنات الحية الدقيقة Thiobacillus halophilus strain DSM-6132 في محلول مائي من العناصر ذات التكافؤ المتغير ، والتي لها قدرة الأكسدة والاختزال: Rb +1 ، Sr +2 ، S 0 / S -2، Re +4 / Re +7، As +3 / As +5، Mn +4 / Mn +7، Fe +2 / Fe +3، N -3 / N +5، P +5، S ​​-2 / S +6 في كتلتها الإجمالية 0.01٪ من كتلة الوسط. تبلغ إمكانية الأكسدة والاختزال (Eh) في حل عملية التحويل في المرحلة اللوغاريتمية 753 مللي فولت. درجة حرارة العملية هي 28-32 درجة مئوية ، ودرجة الحموضة للوسط هي 2.0-2.5. مدة العملية عشرين يوما. يتم عرض نتائج التجارب التي تم إجراؤها والمعالجة إحصائيًا ، اعتمادًا على وقت العملية ، في الجدول 3. مخططات طيفية لتحليلات تحويل العناصر الكيميائية أثناء المعالجة الميكروبيولوجية لخام اليورانيوم الأردني ، اعتمادًا على وقت العملية ، بعد 24 ساعة (يوم واحد) ، بعد 120 ساعة (خمسة أيام) ، بعد 192 ساعة (8 أيام) ، تظهر في الأشكال 12 ، 13 ، 14 على التوالي.

المخطط 3. الإنتاج الميكروبيولوجي للبروتكتينيوم 231 (231 باسكال) من اليورانيوم 238 (238 يو) بطرق مختلفة.

مخطط 4. الإنتاج الميكروبيولوجي للثوريوم 230 (230 ث) من اليورانيوم 238 (238 يو).

علاوة على ذلك ، تتوقف العملية (ويتم إطلاق 230 ث) إذا كان الثوريوم 230 هو الهدف النهائي للعملية. أو تستمر العملية حتى يتم الحصول على نظائر مشعة قيمة ونادرة من الراديوم (226 رع) ، الرادون ، الأستاتين ، البولونيوم ، البزموت ، الرصاص:

مخطط 5. الإنتاج الميكروبيولوجي للأكتينيوم 227 (227 Ac) من اليورانيوم 238 (238 U) بطرق مختلفة.

الرسم التخطيطي 6-1. الحصول على الراديوم 226 (226 Ra) بالطريقة الميكروبيولوجية من اليورانيوم 238:

المخطط 7. الحصول على أكثر نظائر البولونيوم قيمة وثباتًا (210 Po، 209 Po، 208 Po) بالطريقة الميكروبيولوجية من اليورانيوم 238 (238 U).

طريقة تنفيذ العملية هي نفسها كما في المثال 1. لتحويل العناصر الكيميائية وإنتاج عناصر ونظائر جديدة ، يحتوي المونازيت الثوريوم على رمل من ساحل المحيط الهندي ، يحتوي على عناصر الثوريوم والفوسفور والزرنيخ والسيليكون والألومنيوم ، وكذلك السيريوم واللانثانيدات الأخرى ، ومعظمها في صورة مختصرة. لذلك ، لإنشاء إمكانات عالية للأكسدة ، تمت معالجة المادة الخام بسلالة Thiobacillus ferrooxidans DSM-14882 في محلول مائي من العناصر ذات التكافؤ المتغير ، والتي توجد في محلول في الشكل المؤكسد: N +5 ، P +5 ، As + 5 ، S +6 ، Fe + 3 ، Mn +7 ، في كتلتها الإجمالية 0.01٪ من كتلة الوسط. تبلغ إمكانية الأكسدة والاختزال (Eh) في حل عملية التحويل في المرحلة اللوغاريتمية 717 مللي فولت. درجة حرارة العملية 28-32 درجة مئوية ، ودرجة حموضة الوسط 1.0-1.5. تستغرق العملية عشرة أيام. يتم عرض نتائج التجارب التي تم إجراؤها والمعالجة إحصائيًا ، اعتمادًا على وقت العملية ، في الجدول 4. مخططات طيفية لتحليلات تحويل العناصر الكيميائية أثناء المعالجة الميكروبيولوجية لرمل ساحل المحيط الهندي المحتوي على الثوريوم ، اعتمادًا في وقت العملية ، بعد 24 ساعة (يوم واحد) ، بعد 120 ساعة (خمسة أيام) ، بعد 240 ساعة (عشرة أيام) موضحة في الأشكال 15 ، 16 ، 17 ، على التوالي.

الرسم البياني 6-2. الحصول على الراديوم 228 (228 Ra) بالطريقة الميكروبيولوجية من الثوريوم الطبيعي 232:

المخطط 8. الحصول على نظائر مختلفة للثوريوم والأكتينيوم والراديوم والبولونيوم بالطريقة الميكروبيولوجية من الثوريوم الطبيعي -232 (232 ث):

طريقة تنفيذ العملية هي نفسها كما في المثال 1. لتحويل العناصر الكيميائية وإنتاج عناصر ونظائر جديدة ، تم استخدام البولونيوم -209 ، الذي تم الحصول عليه في عمليتنا من الأكتينيدات ، كمادة خام للمعالجة الميكروبيولوجية ، والذي يتحول (يتحلل) إلى نظائر الزئبق والذهب والبلاتين (المخطط 10). تمت معالجة المواد الخام بالكائنات الحية الدقيقة Thiobacillus aquaesulis strain DSM-4255 في محلول مائي من العناصر ذات التكافؤ المتغير ، مع قدرة الأكسدة والاختزال: Rb +1 ، Sr +2 ، S 0 / S -2 ، Re +4 / Re +7 ، As +3 / As +5، Mn +4 / Mn +7، Fe +2 / Fe +3، N -3 / N +5، P +5، S ​​-2 / S +6 في كتلتها الإجمالية 0.01٪ من كتلة الوسيط. تبلغ إمكانات الأكسدة والاختزال (Eh) في حل عملية التحويل في المرحلة اللوغاريتمية 698 مللي فولت. درجة حرارة العملية هي 28-32 درجة مئوية ، ودرجة الحموضة للوسط هي 2.0-2.5. مدة العملية عشرين يوما.

بناءً على البيانات التجريبية والمعالجة إحصائيًا التي تم الحصول عليها ، استنتج المؤلفون المخطط التالي:

المخطط 10. الحصول على نظائر مستقرة من الزئبق والذهب (197 Au) بطريقة ميكروبيولوجية مع بدء وتسريع تفاعلات البولونيوم 209 (209 Po):

.

طريقة تنفيذ العملية هي نفسها كما في المثال 1. لتحويل العناصر الكيميائية وإنتاج عناصر ونظائر جديدة ، تم استخدام البولونيوم -208 ، الذي تم الحصول عليه في عمليتنا من الأكتينيدات ، كمادة خام للمعالجة الميكروبيولوجية ، والذي يتحول (يتحلل) أكثر إلى نظائر الزئبق والذهب والبلاتين (مخطط 11). تمت معالجة المواد الخام بالكائنات الحية الدقيقة Thiobacillus ferrooxidans من سلالة DSM-14882 في محلول مائي من العناصر ذات التكافؤ المتغير ، مع قدرة الأكسدة والاختزال: Rb +1 ، Sr +2 ، S 0 / S -2 ، Re +4 / Re +7 ، As +3 / As +5، Mn +4 / Mn +7، Fe +2 / Fe +3، N -3 / N +5، P +5، S ​​-2 / S +6 في كتلتها الإجمالية 0.01٪ من كتلة الوسيط. في حل عملية التحويل في المرحلة اللوغاريتمية Eh = 753 mV. تم استخدام الكائنات الحية الدقيقة حيث كانت درجة حرارة العملية 28-32 درجة مئوية ، ودرجة الحموضة للوسط كانت 1.0-1.5. مدة العملية عشرين يوما. بناءً على البيانات التجريبية والمعالجة إحصائيًا التي تم الحصول عليها ، استنتج المؤلفون المخطط التالي:

المخطط 11: الحصول على نظائر مستقرة من الزئبق والثاليوم والبلاتين (195 قرشا) والذهب (197 وحدة فلكية) بطريقة ميكروبيولوجية مع بدء وتسريع تفاعلات البولونيوم 208:

طريقة تنفيذ العملية هي نفسها كما في المثال 1. لتحويل العناصر الكيميائية والحصول على عناصر ونظائر جديدة ، تم استخدام عينات البلوتونيوم كمواد خام للمعالجة الميكروبيولوجية من أجل تحويل البلوتونيوم 239 إلى يورانيوم -235 ، بروتكتينيوم- 231 والأكتينيوم 227 (مخطط 12) تمت معالجة المادة الخام بالكائنات الحية الدقيقة Thiobacillus thioparus strain DSM-505 في محلول مائي من عناصر ذات تكافؤ متغير ، مع قدرة الأكسدة والاختزال: Rb +1، Sr +2، S 0 / S - 2، Re +4 / Re +7، As +3 / As +5، Mn +4 / Mn +7، Fe +2 / Fe +3، N -3 / N +5، P +5، S ​​-2 / S +6 في كتلتها الإجمالية 0.01٪ بوزن الوسيط. إمكانات الأكسدة والاختزال (Eh) في حل عملية التحويل في اللوغاريتمية

مراحل عملية التحويل Eh = 759 mv. درجة حرارة العملية هي 28-32 درجة مئوية ، ودرجة الحموضة للوسط هي 2.0-2.5. مدة العملية عشرين يوما. بناءً على البيانات التجريبية والمعالجة إحصائيًا التي تم الحصول عليها ، استنتج المؤلفون المخطط التالي:

المخطط 12 - الحصول على اليورانيوم 235 ، والثوريوم 231 ، والبروتكتينيوم - 231 ، والأكتينيوم - 227 بطريقة ميكروبيولوجية مع تسريع تفاعلات الانحلال من البلوتونيوم 239 (يمكن استخدام البلوتونيوم المستخدم في صنع الأسلحة ، أو أن البلوتونيوم منتج ثانوي للطاقة النووية يتم التخلص من احتراق قضبان الوقود NPP):

يمكنك إيقاف العملية في أي مرحلة بالحصول على 235 U أو 231 Th أو 231 Pa أو 227 Ac أو خليط منها بنسب مختلفة. أو يمكنك متابعة عملية تحويل العناصر والنظائر من الأكتينيوم -227 إلى 210 بو ، 209 بو ، 208 بو ، للحصول على العناصر الوسيطة ، وفقًا للمخطط 7-1.

طريقة تنفيذ العملية هي نفسها كما في المثال 1. لتحويل العناصر الكيميائية والحصول على عناصر ونظائر جديدة ، تم استخدام عينات البلوتونيوم كمواد خام للمعالجة الميكروبيولوجية من أجل تحويل البلوتونيوم 241 إلى أمريسيوم 241 ونبتونيوم- 237 (مخطط 13). 241 Pu ، وهو منتج ثانوي للتفاعلات النووية أثناء احتراق قضبان الوقود في محطات الطاقة النووية ، والتي تخضع للتخلص منها ، تم اعتباره نفايات نووية ومنتجًا ثانويًا للاحتراق الصناعي لليورانيوم. تمت معالجة المواد الخام بالكائنات الحية الدقيقة Thiobacillus tepidarius strain DSM-3134 في محلول مائي من العناصر ذات التكافؤ المتغير ، مع قدرة الأكسدة والاختزال: Rb +1 ، Sr +2 ، S 0 / S -2 ، Re +4 / Re +7 ، As +3 / As +5، Mn +4 / Mn +7، Fe +2 / Fe +3، N -3 / N +5، P +5، S ​​-2 / S +6 في كتلتها الإجمالية 0.01٪ من كتلة الوسيط. Eh = 736 مللي فولت. درجة حرارة العملية هي 28-32 درجة مئوية ، ودرجة الحموضة للوسط هي 2.0-2.5.

المخطط 13. الإنتاج الميكروبيولوجي للأمريسيوم 241 (241 صباحا) والنبتونيوم 237 (237 Np) من البلوتونيوم 241 مع بدء وتسريع تفاعلات الاضمحلال:

يمكن إيقاف أو إبطاء العملية في مرحلة الحصول على الأمريسيوم 241 مع اختيار الأخير. المثال 9

يوضح هذا المثال تكثيف عملية تحويل العناصر الكيميائية عندما تتباطأ تحت العوامل المحددة. طريقة تنفيذ العملية والمواد الخام هي نفسها كما في المثال 2. متغير التحكم: تم استخدام خام اليورانيوم من شمال غرب إفريقيا أيضًا كمواد خام ، ولكن الاختلاف عن المثال 2 يتكون في محتوى أعلى من الخام في المحلول: كانت نسبة الطور الصلب (خام) إلى الطور السائل 1: 3 (100 جرام من الخام في 300 مل من محلول مائي). تمت معالجة المواد الخام بالكائنات الحية الدقيقة Thiobacillus aquaesulis strain DSM-4255 في محلول مائي من العناصر ذات التكافؤ المتغير ، والتي تكون في محلول في صورة مؤكسدة: N +5 ، P +5 (على شكل فوسفات) ، As +5 ، S +6 ، Fe +3 ، Mn +7 ، في كتلتها الإجمالية 0.01٪ من كتلة الوسط ، كما في المثال 2. Eh = 410 mV. درجة حرارة العملية 30-35 درجة مئوية ، ودرجة الحموضة للوسط 2.0-2.5. مدة العملية عشرين يوما. شحنة البكتيريا قريبة من الصفر. الحركة الكهربي للخلايا الميكروبية هي 0.01 فولت -1 × سم 2 × ثانية -1. كان المحتوى الأولي لليورانيوم 238 في الوسط 280 جم / لتر. في اليوم الخامس من العملية ، انخفض محتوى اليورانيوم 238 إلى 200.52 مجم / لتر ، ولكن لم يتم العثور على نظائر البروتكتينيوم 231 ، والأكتينيوم 227 ، ونظائر البولونيوم في الوسط ، بينما لم يتم العثور على نظائر الثوريوم -234 ، والبروتكتينيوم -234 ، البروتكتينيوم -233 ، اليورانيوم -234 (المنتجات الأولية من تحويل اليورانيوم 238). تباطأت عمليات تحويل اليورانيوم 238 وتشكيل عناصر ونظائر جديدة بمرور الوقت مقارنة بالمثال 2 ، حيث كانت نسبة الطور الصلب (الخام) إلى الطور السائل 1:10 (100 جرام من الخام). في 1000 مل من محلول مائي). يرتبط تباطؤ العملية بزيادة تركيز أيونات المعادن في المحلول بكمية صغيرة من الماء لكل خام. المتغير التجريبي: في نفس المحلول محدود الماء ، حيث كانت نسبة الطور الصلب (خام) إلى الطور السائل 1: 3 (100 جرام من الخام في 300 مل من محلول مائي) ، إضافة 0.001 جم / لتر من البولي أمفوليت - كابرولاكتام حامض بولي أكريليك (نسبة حمض الأكريليك إلى كابرولاكتام 9: 1). تساوي الحركية الكهربية للخلايا الميكروبية 0.89 فولت -1 × سم 2 × ثانية -1 ، وقد تحولت شحنة الكائنات الحية الدقيقة من النقطة الكهروضوئية إلى الجانب السلبي. Eh = 792 mV في اليوم الخامس ، أصبح محتوى اليورانيوم 238 في المحلول يساوي 149.40 مجم / لتر ، ظهرت النظائر - منتجات المزيد من التحلل: اليورانيوم -232 ، اليورانيوم -233 ، البروتكتينيوم -231 ، الأكتينيوم -227 ، الراديوم 226 ، البولونيوم -210 ، 209 و 208 كلها بأعداد كبيرة. تم تسريع العملية. على أساس البيانات التجريبية ، تم الحصول على مخطط عام لاتجاهات وسلاسل مختلفة من تحلل اليورانيوم 238 عندما يتم الحصول على نظائر مختلفة من اليورانيوم والبروتكتينيوم والثوريوم والأكتينيوم والراديوم والبولونيوم وعناصر أخرى منه بالطريقة الميكروبيولوجية ( الشكل 18).

طاقة الانتقال الإلكتروني (keV) ، التي تم استخدامها لتحديد العناصر الكيميائية بطريقة مضان الأشعة السينية (الأشكال من 1 إلى 17) ، موضحة في الجدول 5.

1. طريقة ميكروبيولوجية لتحويل العناصر الكيميائية وتحويل نظائر العناصر الكيميائية ، وتتميز بأن المواد الخام المشعة المحتوية على عناصر كيميائية مشعة أو نظائرها تعالج بمعلق مائي من بكتيريا من جنس Thiobacillus في وجود العناصر مع التكافؤ المتغير.

2 - تتميز الطريقة وفقاً للمطالبة 1 ، بأن الطريقة تُنفذ بإنتاج البولونيوم ، الرادون ، الفرانسيوم ، الراديوم ، الأكتينيوم ، الثوريوم ، البروتكتينيوم ، اليورانيوم ، النبتونيوم ، الأمريسيوم ، النيكل ، المنغنيز ، البروم ، الهافنيوم ، الإيتربيوم والزئبق والذهب والبلاتين ونظائرهما.

3 - الطريقة وفقا للمطالبة 1 أو 2 ، والتي تتميز بأن الخامات أو النفايات المشعة من الدورات النووية تستخدم كمواد خام مشعة تحتوي على عناصر كيميائية مشعة.