Vem och när utförde först omvandlingen av element. Förbjuden kunskap. elementtransmutation är möjlig! Upptäcktshistoria och frågan om prioritet

Arthur Conan Doyle har en berättelse som heter "The Discovery of Raffles Howe". Hennes hjälte uppfinner ett sätt att omvandla kemiska element från en till en annan, respektive - och produktion av guld. Men vetenskapsmannen har ingen brådska att publicera sin upptäckt. I det här fallet, hävdar Howe, kommer guld omedelbart att försvagas, och något annat kommer att ta dess plats.

Vetenskapsmannen föredrar att byta sitt guld i hemlighet och använder intäkterna till välgörenhet och för att hjälpa behövande. Ingenjören Garin ger sig själv den motsatta uppgiften med Alexei Tolstoy. Han rusar till de outtömliga reserverna av jordens guld för att skapa kaos i världsekonomin och ta makten.

Guld är alkemisternas eviga dröm, och inte bara dem. De skrattar åt alkemi - pseudovetenskap, säger de, och inget mer. Faktum är att ingen ännu har lärt sig hur man "bakar" guld i sitt kök. Men om vi fortfarande antar att människor en gång ägde hemligheterna bakom omvandlingen av element?

Kejsar Diocletianus vrede

I den tidiga kristna eran var det inte många som tvivlade på att prästerna forntida Egypten vet hemligheten med att få guld. Och tack vare aktiviteterna i Alexandrian Academy under II-IV-århundradena stärktes denna övertygelse bara. Det kom till den punkten att den romerske kejsaren Diocletianus 296 utfärdade ett särskilt dekret. Den beordrade att alla egyptiska manuskript om konstgjord produktion av guld skulle brännas.

Utan tvekan var Diocletianus upptagen av de problem som sådan kunskap är fylld av för handeln och statens ekonomiska bästa. Knappast en upplyst kejsare var så okunnig att han utfärdade ett sådant dekret utan goda skäl. Vad var skälen - nu är det omöjligt att fastställa. Många skatter av mänskligt tänkande gick under i lågorna av krig och brand, låt oss minnas biblioteken i Alexandria och Kartago, som plundrades och förstördes. Vilken gömd kunskap lagrades där?

Legend of the Star City

I början av februari 1517 förstördes Esperanza-karvellen, under befäl av kapten Rafael Rodriguez, nära ön Jamaica, 300 mil sydost om Kuba, som då styrdes av guvernören för den spanske kungen Karl V, Diego Velazquez. I en fallfärdig skiff, nästan utan mat och färskvatten, fanns 13 personer, ledda av Rodriguez själv. I 10 dagar bars den ömtåliga båten längs vågorna i Yucatansundet, tills den sköljde upp på den mexikanska kusten.

Av de 13 sjömännen överlevde bara sju ... De tillfångatogs av mayaindianerna ledda av Hala Kayyar och fördes till staden Champoton. Härskaren över staden Moch-Kouo beordrade fem fångar att omedelbart offras till gudarna... Två överlevde, Rafael Rodriguez och Martos Sanchez – deras tur har ännu inte kommit. Spanjorerna var inlåsta i ett hus, men de lyckades demontera muren och fly in i skogen.

Efter en månad av hungriga vandringar anslöt sig sjömännen till Francisco Hernandez de Cordobas expedition, som anlände till Mexiko på tre fartyg i mars 1517. Deras historia har blivit känd för världen. Man trodde att kapten Rafael Rodriguez och de sex sjömännen i hans olyckliga besättning var de första européerna som satte sin fot på Mayaland.

Men enligt legenden som kommer att diskuteras var det inte så. År 1514 talade Alvaro Aguileri, biskopen av Toledo, med den heliga stolens välsignelse till Hans Majestät, som ingen i Rom ville se längre på grund av hans överdrivna grymhet även mot en inkvisitor. Aguileri föreslog kungen att han skulle skicka en expedition till Mexiko för att föra ljuset från kristendomen till de förlorade folken och placera dem under den spanska kronans skydd. Projektet accepterades, men höll en strikt hemlighet - så det var lättare om man misslyckades med att dölja nederlagets skam, och i händelse av framgång, att blända med briljansen av den triumf som ägde rum.

Aguileri tog upp förberedelserna för expeditionen. Fler svårigheter uppstod än han förväntade sig, och först i mitten av juli 1516 landade en beväpnad avdelning på 100 personer i Mexiko från det 30-kanoners fartyget Spanien. Efter en grundlig studie av området och förhör med indianerna flyttade detachementet in i landet.

Aguileri ledde sitt folk inte till det mäktiga aztekiska imperiet, där Montezuma härskade, utan söderut, till en stad gömd bakom skogar och berg, kallad Starry på indianernas språk (är det inte samma mytiska Eldorado?). Stjärnstadens otaliga rikedom, som indianerna berättade om, var det som kallade biskopen på väg.

Två månader senare nådde Aguileri-truppen, tunnat med en tredjedel på grund av lömska bakhåll, rovdjursattacker, okända sjukdomar och bett av giftiga ormar och insekter, målet. När spanjorerna kom in i staden genom bedrägeri undertryckte de på några timmar allt motstånd från invånarna, som inte hade något att sätta emot främlingars skjutvapen. En stad full av guld och frestelser låg vid Aguileris fötter, och i magnifika tempel reste sig katolska kors istället för trasiga idoler.

Det verkar som att det är dags att skicka kungen en rapport om segern och kistor med guld... Däremot fanns det inte. Aguileri kläckte andra planer. När biskopen såg mycket guld runt omkring satte han sig som mål att ta sig till dess källa. Till hans extrema förvåning hittades inga guldbärande fyndigheter på flera kilometers avstånd... Så, guld fördes till Star City på avstånd? Men var och hur, i så stora mängder, i total avsaknad av kommunikationsmedel och fordon?

Information om ödet för Aguileri-expeditionen i Spanien väntade inte, och snart glömde de det, eftersom Cortes högprofilerade bedrifter sköt in i skuggorna det första försöket på ett civiliserande uppdrag i avgudadyrkarnas land. Aguileri, som bara var besatt av guld, uppmärksammade varken de många avlagringarna av koppar eller till prästernas konstiga ritualer i samband med smältning av metaller. Han dog utan att lösa gåtan.

Här är vad som behöver läggas till det som har sagts. År 1978, i Bulgarien, nära staden Varna, upptäcktes de rikaste skatterna av guldföremål under arkeologiska utgrävningar av gravfält på 600-500-talen f.Kr. - totalt mer än 400 kilo!

Under tiden fanns det inga guldfyndigheter på Balkan och det finns inga, men det finns koppar i överflöd. Fördes guldet hit på långt håll? Kanske. Men guldskatter finns både i Nigeria och i Mesopotamien, där det inte heller finns någon ädelmetall, men det finns mycket koppar. Så har inte koppar en gång fungerat som råvara för att skaffa guld?

Medeltida förvandlingar

Men hur är det med medeltida europeiska alkemister? Vilka var deras framgångar på detta område? En av de outtröttliga entusiasterna av "guldrushen" var den berömde holländska alkemisten van Helmont. Det är sant att han personligen inte hade en chans att uppfinna de vises sten. Men han fick upprepade gånger prover av detta mystiska ämne från andra alkemister, med vilka han genomförde transmutationer.

Så han skrev att han 1618 förvandlade åtta uns kvicksilver med en fjärdedel av denna sten till rent guld. Möjligheten till bedrägeri från den del av alkemisten som levererade provet, enligt van Helmont, var utesluten, eftersom han inte var närvarande vid transmutationen.

Det förekom också fall av offentlig demonstration av sådana omvandlingar. Ibland, efter kända alkemisters död, hittades göt av guld. Leonardo da Vinci rekommenderade i sina anteckningar: "När du noggrant undersöker grenarna av guld, kommer du att se i deras ändar att de långsamt och gradvis växer och förvandlas till guld vad de kommer i kontakt med."

Är detta möjligt i princip? Och om möjligt, hur?

Hur är detta möjligt?

Bäraren av de kemiska egenskaperna hos något element är dess elektronskal, men dess struktur är "kodad" i atomkärnan. Elektroner kan tillsättas eller avlägsnas genom kemiska reaktioner, men så länge kärnan förblir densamma, kommer grundämnet fortfarande att förbli detsamma. Följaktligen är alla transmutationer av element kärnreaktioner. Är de möjliga under normala förhållanden, utan gigantiska temperaturer, endast uppnåbara vid en atomexplosion?

Ett antal ledande forskare tror: ja, det är möjligt med hjälp av katalysatorer. Inom kemin är det ämnen som påskyndar en reaktionsförlopp många gånger om. Men det är kemi, men är nukleära katalysatorer möjliga? Teoretiskt sett ja. Om det var möjligt att "veckla ut" kärnan i en atom, föra den närmare en annan, då skulle det bli möjligt att få guld från lättare koppar. Teoretiskt sett är detta obestridligt, men i praktiken är modern vetenskap fortfarande väldigt långt ifrån sådana resultat.

Så kunde forntida vetenskapsmän ha sådan kunskap? Det är svårt att svara entydigt. Men man måste komma ihåg att omvandlingar i naturen är dess universella egenskap och de kan påskyndas många gånger genom att välja lämpliga katalysatorer. Dessutom återupptäcker vi ofta det som sedan länge upptäckts, om än inte på ett rationellt sätt, utan genom en intuitiv tankegång.

kuriosa

Och jag skulle vilja avsluta den här artikeln med roliga kuriosa relaterade till vårt ämne. Så 1854 kom en viss Theophilus Tiffero till den franska vetenskapsakademin och presenterade ... två göt av konstgjort guld, som han påstås ha lärt sig att tillverka i Mexiko. Detta fall orsakade extrem irritation i D.I. Mendeleev, som tog det som en attack mot själva grunderna för kemin.

Och i slutet av 1800-talet gjorde bluffen av Jonathan Emmens, som föreslog ... att förvandla mexikanska silverdollar till guld, mycket oväsen i Amerika. Ett motsvarande aktiebolag skapades, som snart kollapsade säkert. Det är märkligt att bedragaren var så övertygande att han uppmärksammades av så framstående vetenskapsmän på den tiden som Archibald Geikie och William Crookes.

Men låt oss lämna charlatanerna på deras extremt tveksamma Olympus. När det gäller alkemi, som den medeltida skolastikern, munken och kättaren Marcus Delmonte sa, "den inre meningen med denna vetenskap är all konjugation, det vill säga förhållandet mellan helheten och dess beståndsdelar. Med rätt förståelse handlar alkemi om den medvetna kraft som styr mutationer och transmutationer inom materia, energi och till och med inom livet självt...”

Andrey BYSTROV

Tamara Sakhno och Viktor Kurashov har lärt sig hur man syntetiserar supertunga transuranelement, vars pris når en biljon dollar per gram. Hur exakt de gjorde det och vad andra forskare tycker om det, på Vetenskapens dag, som firas den åttonde februari, berättar för AiF-Kazan.

jonglera med kanonkulor

Kemister-bioteknologer har listat ut hur man utför kärnreaktioner utan att använda acceleratorer kända för fysiker som synkrofasotron. Enligt dem kan levande mikroorganismer spela rollen som acceleratorer. För att överleva i en hotfull miljö var dessa mikrober kapabla till ett mirakel - de började själva utföra kärnreaktioner - att förvandla en kärna till en annan. Sålunda, i en lösning med radioaktiva kemiska grundämnen, började de påskynda syntes- och sönderfallsprocesserna så att som ett resultat kunde en mängd olika kemiska grundämnen hittas i kolven - bokstavligen hela det periodiska systemet. Vetenskapligt kallas detta den mikrobiologiska metoden för transmutation av kemiska element.

Foto: Från personarkivet Viktor Kurashov

"Vi har patenterat en sådan metod och är övertygade om att vi kan producera i viktmängder, det vill säga inte i atomer utan i gram, alla element i det periodiska systemet, inklusive teknetium, polonium, francium och supertunga transuranelement, till exempel, fermium, einsteinium”, säger en från författarna till patentet Viktor Kurashov. – Sådana ämnen kostar miljarder dollar, och priset på polonium-209 når till exempel en biljon dollar per gram. Resultaten av våra experiment för att erhålla sådana värdefulla element bekräftade slutsatserna från experter från Institute of Physics och Institute of Geology and Oil and Gas Technologies of KFU.”

Förresten, bara teknetium, neptunium och plutonium produceras i kilogram per år i världen, eftersom dessa är avfallsprodukter från uranförbränning och de dyker upp längs vägen. Den artificiella produktionen av grundämnen med supertunga och supertunga massor hindras av den så kallade Coulomb-barriären, som hindrar kärnorna från att närma sig varandra och förhindrar en termonukleär reaktion. Därför erhålls många ämnen i små volymer, till exempel producerar Kalifornien bara 5-10 gram per år, polonium-210, 9 gram per år. Aktinium i hela världens historia fick bara 12 gram, men mendelevium, nobelium, lawrencia, fermium har inte fått ens ett gram. Samtidigt skulle ett kilo fermium kunna ersätta all olja, kol och gas som produceras på ett år!

Forskare från Kazan hävdar att de redan 2016 kunde erhålla alla listade ämnen och till och med de 104-118:e elementen från det periodiska systemet, som inte finns på jorden. Och alla dessa kemiska substanser dök upp i en lösning som ett resultat av mikroorganismernas arbete. Inom vetenskapen kallas detta kall kärnfusion, för för att övervinna Coulomb-barriären är det inte nödvändigt att skapa förutsättningar - att höja temperaturen, att använda kraftfull energi.

Ett foto: Från personligt arkiv Tamara Sakhno

"Vi tog biomassa från naturen, anpassade den och placerade den i en lösning med de kemiska grundämnen som behövs för syntes", förklarade Tamara Sakhno, som har varit engagerad i denna forskning i 40 år. – Mikrober påskyndar syntesen, vilket gör att fler och fler nya ämnen erhålls med tiden. Vissa grundämnen syntetiseras snabbt - på bara två timmar, andra tar längre tid - på två månader. Huvudsaken är att vi kan stoppa den här processen när som helst för att lyfta fram exakt de element som vi behöver.”

Hemligt kunnande

Det är sant att själva ämnena fortfarande är i lösning, forskare isolerar dem inte. "Om någon frågar varför vi inte presenterade till exempel ett gram fermium som bevis, låt honom försöka gå runt i staden med minst ett gram uran. Hur kan man tänka sig detta? – Viktor Kurashov ligger före sina motståndares frågor.

Men mekanismen som gör det möjligt att uppnå sådana resultat har mästarna inom kall kärnfusion ännu inte patenterat och håller det hemligt. Det är detta som får deras fysikermotståndare att tvivla på betydelsen av själva prestationen. Som, om du påstår att du har övervunnit Coulomb-barriären och kringgått lagen om bevarande av energi, vänligen förklara först hur du gjorde det! Om bakterier gjorde vad fysiken inte kunde göra, då är detta en knockout av all modern kärnfysik.

"Om det här är en upptäckt, så påminner det mig om historien om bröderna Wright, som först sa att ett flygplan flyger", säger Ravil Nigmatullin, professor vid institutionen för radioelektronik och informations- och mätteknik vid Kazan National Technical University. som också arbetar med att övervinna Coulomb-barriären. – Före detta flygplan accepterade London Academy of Sciences inte ett enda patent för flygplan tyngre än luft. Men så hittades Nikolai Zjukovsky, som förklarade varför planet lyfte. Så i fallet med kall kärnfusion - det finns ett faktum, men skälen är inte klara, därför finns det många frågor. Faktum är att alla kärnreaktioner kräver en miljon gånger mer energi än processer som involverar mikroorganismer. Och på frågan om hur en liten bakterie plötsligt tjänade en miljon gånger mer intensivt finns inget svar än. Kanske tar bakterierna på något sätt energi från vakuumet, men det här är från fantasins rike.

Men bioteknologer tror på mikrobernas "superkraft". "Jag tror att var levande organismer arbetar, allt är svårt att förklara där, så mekanismen är oklar", säger Maxim Shulaev, professor vid Institutionen för kemisk kybernetik vid Kazan National Technological University. – Men här är ett enkelt exempel: vattenmolekyler är de starkaste molekylerna i världen, om du försöker "ta bort" syre från vatten - så går det inte! Men med fotosyntes med det enkla enzymet klorofyll blir detta möjligt. Jag tror att vilken fysisk lag som helst kan förklaras av levande organismers arbete.

"Den välkände mikrobiologen Grigory Karavaiko sa att mekanismerna kan studeras i tusentals år och inte förstås, men produktionen kommer att fungera, - upprepar professor Tamara Sakhno. – Till exempel började oljekrackning och kolpyrolys användas innan deras mekanismer förklarades. Vi har gjort tusentals experiment och bekräftat resultaten genom röntgenfluorescens och masspektroskopi."

Men för fysiker verkar sådana bevis inte vara tillräckliga. Många tror att kemister, för att deklarera upptäckten offentligt, ännu inte har verifierat resultaten av sina experiment mer exakta metoder och bekräfta effektiviteten av sådana experiment under nya förhållanden - i andra laboratorier.

Teoretikerns åsikt

Vetenskaplig videobloggare, teoretisk fysiker Igor Danilov:

"Det finns teorier som förklarar möjligheten till kall kärnfusion. Till exempel, arbetet av Alla Kornilova och Vladimir Vysotsky från Moskva. Det är sant att Tamara Sakhno och Viktor Kurashov insisterar på att deras reaktioner är miljontals gånger starkare. Men Kornilova och Vysotskij har en bevismetod, medan Sakhno och Kurashov inte har lagt fram sådana bevis ännu. Det är därför jag vågar föreslå att forskarna i Kazan helt enkelt underfiltrerade lösningen och förväxlade med fermium och andra supertunga grundämnen bakteriers metaboliska produkter - komplexa organiska molekyler bestående av hundratals kol- och väteatomer. När allt kommer omkring utesluter inte röntgenfluorescensmetoden och masspektroskopi ett sådant fel. Vi måste kontrollera resultaten med mer avancerade metoder, till exempel kärnmagnetisk resonans.”

Nyligen har det skett en revolution inom kemi och fysik. En metod för transmutation av kemiska grundämnen med hjälp av biokemi har upptäckts. Två briljanta ryska praktiska forskare, kemister - Tamara Sakhno och Victor Kurashov gjorde denna världsupptäckt. De gamla alkemisternas dröm - gick i uppfyllelse...

Det finns något sådant som transmutation. Det är känt för många från alkemins historia. Det betyder omvandlingen av vissa kemiska grundämnen till andra eller en isotoper av kemiska grundämnen till andra.

Transmutation i alkemi - omvandlingen av en metall till en annan; betydde vanligtvis omvandlingen av oädla metaller till ädla. Implementeringen av transmutation var huvudmålet för alkemin, för uppnåendet av vilket sökandet efter filosofens sten utfördes. I metafysisk mening, som också berör den andliga sfären, är inte bara det materiella, utan också personen föremål för transformation.

Transmutation i fysiken är omvandlingen av atomer av vissa kemiska element till andra som ett resultat av det radioaktiva sönderfallet av deras kärnor eller kärnreaktioner; termen används sällan i fysiken idag.

Med dagens teknologier utförs transmutation antingen i en kärnkedjereaktion, när det ursprungliga uran-235 omvandlas till andra grundämnen under en explosion, eller i kärnreaktorer, när samma uran omvandlas till andra grundämnen under påverkan av neutronbombardement. . Således erhölls plutonium, curium, francium, californium, americium och så vidare på konstgjord väg - grundämnen som antingen inte finns i naturen eller är praktiskt taget omöjliga att få från naturliga källor.

Men idag har en revolution gjorts inom kemi och fysik. En metod för transmutation av kemiska grundämnen med hjälp av biokemi har upptäckts.

Med hjälp av kemiska reagenser och bakterier kan de flesta av de kända värdefulla och särskilt värdefulla isotoper erhållas från malm som innehåller naturligt uran-238, vars pris är 50-60 dollar per kilogram. Du kan få aktinium-227, vilket är mindre än ett gram i världen - i kilogram och till och med ton. Bara detta kommer att säkerställa en revolution i den globala energisektorn, eftersom det kommer att öka effektiviteten i kärnkraftverken med 10 gånger, vilket slutligen avslutar kolväteeran. Du kan få kilogram Americium och göra en revolution inom upptäckt av industriella brister och sökandet efter mineraler. Du kan få Polonium och jordens satelliter kommer att få en annan kvalitet på strömförsörjningen.

Victor och Tamara genomförde 2000 experiment och under transmutation, från billiga råvaror, fick de bland annat guld och platina som biprodukter. (Hej guldhållare :).

Dessutom tillåter tekniken att använda bakterier och reagens skapade av Tamara och Viktor för att utföra 100 % deaktivering av kärnavfall. Bakterier förvandlar allt. Vad som tidigare bara kunde begravas, skapa en fara för miljö, kan nu avaktiveras till 100 %. Dessutom ger processen för deaktivering av transmutation värdefulla element, inklusive guld och platina. Både stabila isotoper och radioaktiva. Förresten, isotopen av radioaktivt guld-198 används för att behandla onkologi.

Uppfinningen av Viktor Kurashov och Tamara Sakhno bekräftades av RF-patentet i augusti 2015 ( Se patent RU 2 563 511 C2 på Rospatents webbplats). Resultaten undertecknades av kemiprofessorer, av vilka några såg curium, francium och aktinium i ett spektrogram för första gången.

Det vill säga, jag upprepar ännu en gång - biokemisk transmutation är en upptäckt av epokal betydelse. Dessutom, och detta är det viktigaste, detta är inte laboratorieuppskattningar, det är det redan Off-the-shelf teknologi lämplig för omedelbar industriell uppskalning. Allt är redan gjort.

Ett annat viktigt faktum är att allt gjordes uteslutande med privata medel. Forskare i 25 år hade ingenting att göra med den ryska staten och tjänade pengar på tillämpad kemi relaterad till att städa upp oljeföroreningar. Så att det inte fanns några frågor och sannolikheten för klassificering användes till och med utländsk malm för forskning - från Saudiarabien och från Indiska oceanens kust.

Nu, vad har jag med detta att göra? Jag är administratör för detta projekt.

Det är uppenbart att sådan rikedom i Ryska federationen inte kan realiseras i många avseenden. Låt oss kasta bort politiken, det kommer inte att komma ihåg alls i den här frågan. Men i verkligheten, i Ryska federationen, ur synvinkel till och med trångsynt logik, är det omöjligt. Inte för att Kreml, låt oss glömma Kreml och politiken. Och för att det är omöjligt enligt världslig visdom. Med utgångspunkt från sannolikheten för att några nitiska specialister skulle uppträda vid horisonten med olaglig cirkulation av radioaktiva ämnen (de satte trots allt en man i fängelse för att ha tagit med sig massor av kulinarisk vallmo). Eller där kollar, löser och kollar om. Och så vidare, upp till reseförbudet för författarna och alla möjliga olika överraskningar.

Därför var beslutet att gå för att presentera detta fall för världspubliken i Genève ( konferensen ägde rum den 21 juni 2016). Till ett neutralt land, som dessutom inte är medlem i Nato. Hela denna operation organiserades av mig.

Detta är ett evenemang i världsklass och kommer att vara av betydelse framför allt för Ryssland. Även om implementeringen kan vara i Schweiz...

Den 21 juni 2016 i Genève, Schweiz, hölls en presskonferens om den landmärke upptäckten av transmutation av kemiska grundämnen med en biokemisk metod.
Konferensen deltog av Tamara Sakhno, Viktor Kurashov - forskare som gjorde denna upptäckt och Vladislav Karabanov, administratör och ledare för detta projekt.

Victor och Tamara genomförde experiment på transmutation, från råvaror - uran, torium. Som ett resultat av experiment med råvaror erhölls en teknik som gör det möjligt att använda bakterier och reagens för att utföra 100% deaktivering av kärnavfall.
Resultaten har verifierats av hundratals analyser av oberoende laboratorier på de modernaste instrumenten och bekräftats av handlingar undertecknade av välrenommerade kemister (av vilka några har sett curium, francium och aktinium i spektrogrammet för första gången i sina liv).
Tekniken påverkar många områden av mänsklig aktivitet, medicin, energi. I framtiden kommer detta att leda till en kvalitativ förändring av mänskligt liv på planeten jorden. Välkommen till den nya tiden.

Krav

Uppfinningen hänför sig till området för bioteknologi och transmutation av kemiska element. Radioaktiva råvaror som innehåller radioaktiva kemiska grundämnen eller deras isotoper behandlas med en vattenhaltig suspension av bakterier av släktet Thiobacillus i närvaro av element med variabel valens. Malmer eller radioaktivt avfall från kärnkraftskretslopp används som radioaktiva råvaror. Metoden utförs med framställning av polonium, radon, francium, radium, aktinium, torium, protactinium, uran, neptunium, americium, nickel, mangan, brom, hafnium, ytterbium, kvicksilver, guld, platina och deras isotoper. EFFEKT: uppfinningen gör det möjligt att erhålla värdefulla radioaktiva grundämnen, utföra inaktivering av kärnavfall med omvandling av radioaktiva isotoper av avfallsämnen till stabila isotoper. 2 w.p. f-ly, 18 ill., 5 tab., 9 pr.

Uppfinningen avser området för transmutation av kemiska grundämnen och omvandlingen av radioaktiva isotoper, det vill säga den artificiella produktionen av vissa kemiska grundämnen från andra kemiska grundämnen. Metoden gör det särskilt möjligt att erhålla sällsynta och värdefulla element: polonium, radon, francium, radium och aktinider - aktinium, torium, protactinium, uran, neptunium, såväl som olika isotoper av de listade och andra elementen.

Kända är omvandlingar av kemiska grundämnen, bildning av nya isotoper av grundämnen och nya kemiska grundämnen vid kärnkraftsförfall och syntes av kemiska grundämnen, som används i traditionella kärnreaktorer, vid kärnkraftverk (NPP), i vetenskapliga kärnreaktorer, t.ex. när kemiska grundämnen bestrålas med neutroner, eller protoner eller alfapartiklar.

En metod är känd för att framställa nickel-63-radionukliden i en reaktor från ett mål, vilket innebär att man skaffar ett nickelberikat nickel-62-mål, bestrålar målet i reaktorn, följt av att anrika den bestrålade produkten med nickel-63 när man extraherar nickel-64 isotop från produkten (RU 2313149, 2007). Fördelen med metoden är produktionen av en högkvalitativ produkt, som är avsedd för användning i autonoma källor för elektrisk energi, i detektorer av explosiva ämnen etc. Reproducerbarheten av resultaten bekräftas av analysen av den isotopiska sammansättningen av element av masspektrometri.

Metoden är dock komplex och osäker och kräver en industriell säkerhetsnivå.

Det är också känt en metod för transmutation av grundämnen - långlivade radioaktiva nuklider, inklusive de som uppstår i bestrålat kärnbränsle (RU 2415486, 2011). Metoden består i att bestråla det transmuterade materialet med ett neutronflöde, och bestrålningen utförs med neutroner erhållna i kärnfusionsreaktioner i ett förformat plasma av en neutronkälla, med ett visst arrangemang av det neutronspridande mediet. Denna metod är baserad på kärnfusionsreaktioner i en tokomak, är också komplex och kräver specialutrustning.

En känd metod för framställning av radionuklider Th-228 och Ra-224, som också är implementerad i en reaktorteknologi. Tekniken är ganska komplex och har säkerhetsbegränsningar (RU 2317607, 2008).

Vid produktion av kemiska grundämnen och deras isotoper används således traditionellt kärnreaktioner med användning av kärnreaktorer och annan komplex utrustning till höga energikostnader.

Kända försök att lösa problemet med att erhålla radioaktiva isotoper i processen för nukleär transmutation av element på ett säkrare sätt, med hjälp av mikroorganismer. Känd i synnerhet en metod för att omvandla isotoper med användning av mikroorganismer, innefattande odling av en mikrobiologisk kultur av Deinococcus radiodurans på ett näringsmedium innehållande de initiala isotopkomponenterna som är nödvändiga för transmutation, såväl som bristfällig i en nära kemisk analog av målelementet. Sådana initiala isotopkomponenter införs i mediets sammansättning, vilka är radioaktiva och under transmutationsprocessen kan leda till bildandet av det kemiska målelementet i form av en stabil eller radioaktiv isotop, som absorberas av den mikrobiologiska kulturen, och förblir sedan stabil eller förblir radioaktiv eller sönderfaller till den erforderliga stabila isotopen (RU 2002101281 A, 2003). Denna metod ger inte ett högt utbyte av målisotopen och kräver också användning av joniserande strålning som en start- och stödfaktor för reaktionen.

Även känd är en metod för att erhålla stabila isotoper på grund av kärntransmutation såsom lågtemperaturkärnfusion av element i mikrobiologiska kulturer (RU 2052223, 1996). Metoden består i att mikrobiella celler odlade i ett näringsmedium som saknar målisotopen (målisotoper) påverkas av faktorer som bidrar till förstörelsen av interatomära bindningar och leder till en ökning av koncentrationen av fria atomer eller joner av väteisotoper. Näringsmediet bereds på grundval av tungt vatten och instabila isotoper som är bristfälliga för mediet införs i det, som slutligen sönderfaller med bildandet av målstabila isotoper. Joniserande strålning används som en faktor som förstör interatomära bindningar. Denna metod bygger på användning av joniserande strålning, är inte avsedd för industriell skalning och kräver höga energi- och ekonomiska kostnader.

Alla de listade kemiska grundämnena, deras isotoper och biprodukter erhålls fortfarande med komplexa och osäkra traditionella metoder genom traditionella kärnreaktioner i små (ibland - i mikro) kvantiteter, som är uppenbart otillräckliga för att möta energi, teknisk, industriell, teknisk och mänsklighetens vetenskapliga behov. Den beskrivna mikrobiologiska metoden för transmutation av kemiska element gör det möjligt att erhålla alla ovanstående kemiska grundämnen och deras isotoper i praktiskt taget obegränsade mängder, enkel att utföra, säker för personal och allmänheten, miljövänlig metod som inte kräver stora utgifter för material , vatten, värme, elektricitet och värme, som ger denna energi, industriella, tekniska och vetenskapliga problem av civilisationen. Dessa grundämnen och isotoper bär kolossala energireserver, har ett extremt högt värde och försäljningspris på marknaden.

En mikrobiologisk metod för transmutation av kemiska grundämnen och omvandling av isotoper av kemiska grundämnen föreslås, kännetecknad av att radioaktiva råvaror som innehåller radioaktiva kemiska grundämnen eller deras isotoper behandlas med en vattenhaltig suspension av bakterier av släktet Thiobacillus i närvaro av någon s, p, d, f-element med variabel valens. Valet av element med variabel valens utförs enligt principen om att skapa en hög redoxpotential. Det vill säga, nyckelfaktorn i ett sådant urval, eller helt enkelt fokusera på vissa element med variabel valens som introduceras i reaktionsmediet, är redoxpotentialen, vars värde är optimalt i intervallet 400-800 mV (till exempel i exempel 1, 2, 3, 4 Eh=635 mV, 798 mV, 753 mV respektive 717 mV).

Element med variabel valens, både i reducerad och oxiderad form, som skapar en standard redoxpotential, är involverade i implementeringen av triggande och kontrollerande mekanismer för att initiera och accelerera alfa-, beta-minus- och beta-plus-sönderfall av radioaktiva isotoper av element från vilken grupp som helst av bakterier av släktet Thiobacillus.

Metoden leder till produktion av polonium, radon, francium, radium, aktinium, torium, protactinium, uran, neptunium, americium och deras isotoper, samt nickel, mangan, brom, hafnium, ytterbium, kvicksilver, guld, platina och deras isotoper. Malmer eller radioaktivt avfall från kärnkraftskretslopp kan användas som radioaktiva råvaror som innehåller radioaktiva kemiska grundämnen.

Enligt den patentsökta metoden erhålls följande element från råvaror som innehåller naturligt uran-238 och torium-232:

1. Protactinium, actinium, radium, polonium och olika isotoper av dessa element (tabellerna 1, 2, 3, 4; scheman 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7; figurer från 1 till 17).

2. Francius (figur 4, 5, 6, 7, 9, 14).

3. Ytterbium, hafnium, gallium, nickel (tabell 1; figurerna 2, 3, 4, 5, 6, 7), guld (tabell 1; figurerna 6, 7), kvicksilver (tabellerna 1, 2; scheman 9, 10; figurerna 4, 5, 11), platina (tabell 1; scheman 9, 10; figurerna 4, 5, 6, 7).

4. Järnhalten i mediet minskar, nickel uppstår (det fanns inget nickel i den ursprungliga malmen), och nickelhalten ökar i dynamik (tabell 1), eftersom järn tar på sig alfapartiklar som bärs av bakterier från alfa-radioaktiva grundämnen, till nickel. Lossandet av en proton från järnkärnan leder till en ökning av manganhalten i mediet (omvandlingen av järn till mangan) och följaktligen till en minskning av järnhalten (tabell 1).

5. Olika isotoper av tallium, kvicksilver, guld, platina, inklusive stabila sådana, erhölls från polonium, som är en sönderfallsprodukt av aktinider i den mikrobiologiska processen för transmutation av element (tabell 1, 2; schema 10, 11; tabell 1 2; figurerna 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 11).

6. Sällsynta isotoper erhölls från plutonium-239: uranium-235, torium-231, protactinium-231, actinium-227 (Schema 12).

7. Från plutonium-241, som är en biprodukt av uranförbränning i en reaktor, sällsynt i naturen och industrin, och knappa isotoper av americium och neptunium, erhölls 241 Am och 237 Np (schema 13).

Således löser den beskrivna mikrobiologiska metoden problemen med att tillhandahålla energi och sällsynta knappa material inom olika områden av industri, vetenskap och teknik.

Tidigare erhölls alla de listade grundämnena och deras olika isotoper artificiellt i små och mikrokvantiteter (i gram, milligram, mikrogram och mindre) under kärnreaktioner och processer, i kärnreaktorer, som sönderfallsprodukter av uran och torium, också som plutonium, radium. Isotoper av torium och uran erhölls också artificiellt i kärnreaktioner. Följande grundämnen erhölls av författarna med denna metod: polonium, radon, francium, radium och aktinider - aktinium, torium, protaktinium, uran, neptunium, plutonium, americium och olika isotoper av de listade elementen, såväl som olika isotoper av torium och uran - torium-227, torium-228, torium-230, torium-234; uran-231, uran-232, uran-233, uran-234, uran-235, uran-236, uran-239, såväl som mangan, nickel, gallium, brom, hafnium, ytterbium, tallium, platina, kvicksilver, (se scheman 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 och tabellerna 1, 2, 3, 4).

Den patentsökta metoden för transmutation av kemiska grundämnen gör det möjligt att erhålla alla ovanstående kemiska grundämnen och deras isotoper i praktiskt taget obegränsade mängder.

Den beskrivna metoden för transmutation av grundämnen gör det också möjligt att inaktivera och neutralisera kärnavfall, till exempel avfall från förbränning av kärnbränsle (uran) från kärnkraftverk som innehåller uran, plutonium, deras isotoper och klyvnings- och sönderfallsprodukter (isotopövergång produkter): isotoper av uran och plutonium (se diagram) 13), radium och polonium, mer radioaktiva isotoper av strontium, jod, cesium, radon, xenon och andra produkter av alfa- och beta-sönderfall, samt spontan klyvning av uran och plutonium.

Det bör noteras att de välkända traditionella kärnreaktormetoderna för produktion och separation av polonium, radium, aktinium, protactinium, neptunium, americium, deras isotoper och värdefulla isotoper av torium och uran är tekniskt svåra att implementera, höga kostnader, kräver komplex dyr utrustning och är farliga för människors hälsa och miljön, i motsats till den föreslagna metoden. De kända traditionella kärnreaktormetoderna för produktion och isolering av polonium, radium, aktinium, protactinium, neptunium, americium, deras isotoper och värdefulla isotoper av torium och uran uppfyller inte behoven av energi och andra olika vetenskaps- och teknikområden i dessa kemiska grundämnen och i deras isotoper.

I den patentsökta metoden initierar och accelererar bakterier av släktet Thiobacillus (till exempel arten Thiobacillus aquaesulis eller Thiobacillus ferrooxidans) i närvaro av element med variabel valens de naturliga processerna för radioaktivt sönderfall och isotopiska övergångar av radioaktiva element. Samtidigt accelereras tiden för naturliga kärnreaktioner och isotopövergångar tusentals, miljoner och miljarder gånger – beroende på den naturliga halveringstiden för de initiala isotoperna för vissa kemiska grundämnen.

Alla råvaror och material som innehåller radioaktiva grundämnen används som råmaterial, nämligen: 1. Naturligt uran och torium i form av malmer: uran- och/eller toriummalmer, eller sand, till exempel monazitsand som innehåller torium, fosfater/fosforiter; alla malmer som innehåller föroreningar av torium, uran, plutonium i alla kvantiteter och förhållande till varandra. 2. Plutonium (se scheman 12, 13), uran, torium och andra radioaktiva grundämnen erhållna i kärnreaktorer, inklusive sådana som är avfall från kärnkraftskretslopp. 3. Alla andra industrikomponenter och avfall som innehåller aktinider, främst torium, uran eller plutonium, som är vanligare, tillgängliga och billigare på marknaden, vilket som helst av dessa beståndsdelar i valfritt förhållande mellan sig. 4. Radioaktiva sönderfallsprodukter av plutonium, uran, toriumserien: radium, radon, polonium. 5. Polonium, som är en sönderfallsprodukt av aktinider i den mikrobiologiska processen för transmutation av element, för att erhålla olika sällsynta isotoper av tallium, kvicksilver, guld, platina, inklusive deras stabila isotoper. 6. Radioaktiva produkter (fragment) av klyvning av plutonium och uran - radioaktiva isotoper av strontium, yttrium, cesium, jod och andra grundämnen; deras transmutation är ändamålsenlig för att omvandla dem till icke-radioaktiva och ofarliga grundämnen och isotoper för människor, för att förbättra miljön. 7. Alla listade typer av råvaror (element) för mikrobiologisk bearbetning används både separat och tillsammans, i valfritt förhållande med varandra.

Råvaror som innehåller något av ovanstående radioaktiva grundämnen behandlas med en vattenlösning av bakterier av släktet Thiobacillus, till exempel Thiobacillus aquaesullis eller Thiobacillus ferrooxidans, eller en blandning av dem i valfri proportion i förhållande till varandra, eller någon typ av svavel- oxiderande bakterier, i närvaro av element med variabel valens, under normala förhållanden av mikroorganismaktivitet.

Metoden kräver inga kärnreaktorer som är dyra och farliga för människor och miljö, den utförs under normala förhållanden, i vanliga containrar, med normal temperatur miljö (ganska acceptabla värden​​från 4 till 60 grader Celsius), vid normalt atmosfärstryck, kräver inte färskvattenförbrukning.

Mekanismer

I vår metod initierar och accelererar mikroorganismer alfasönderfall (-α), beta minus (-β) och beta plus (+β) sönderfall (elektroninfångning). Mikroorganismer fångar i kärnorna av tunga grundämnen (främst i alla f-element och i tunga s-element) protoner, alfapartiklar (två protoner och två neutroner) och elektroner (beta minus sönderfall), samtidigt som de överför de fångade protonerna, alfa-partiklarna och elektroner till andra grundämnen, främst till d- och p-element, till exempel till arsenik och järn. Mikroorganismer kan också överföra protoner, alfapartiklar, elektroner och positroner till andra grundämnen, till exempel till f-elementet ytterbium, om det finns i mediet. Bakteriell infångning och lösgöring av protoner, alfapartiklar och elektroner sker i radioaktiva element i f-gruppen och s-gruppen (enligt klassificeringen av det periodiska systemet av element). Bakterier initierar och accelererar också beta-plus (+β) sönderfall (elektroninfångning) i kärnorna i beta-plus radioaktiva isotoper av element från vilken grupp som helst, och överför till kärnan av dessa element en elektron som erhålls i processen av beta-minus ( -β) sönderfall av andra isotoper som utsätts för beta-minus sönderfall, eller fångas från element med variabel valens (ej radioaktivt) som finns i miljön under deras bakteriella oxidation.

Bakterieöverföring av protoner (P), alfapartiklar (α) och elektroner (e -) utförs till d-gruppselement (till exempel till järn och andra), till p-gruppelement (till exempel till arsenik och andra) ) och till element i s-gruppen (strontium, cesium, radium och andra).

Bakteriell infångning och lösgöring av protoner, alfapartiklar och elektroner förekommer i alfa- och beta-radioaktiva isotoper av f-grupp, s-grupp och p-grupp element, som i sig är naturligt (naturligt) alfa- eller beta-radioaktiva, medan bakterier initierar och accelererar processer av alfa och beta sönderfall miljoner och miljarder gånger.

Bio-alfasönderfall (-α)

I processen av alfasönderfall, när kärnorna förlorar två protoner, förvandlas elementen i f- och s-grupperna till lättare element (övergång två celler framåt i tabellen i det periodiska systemet).

Efter att ha fångat och lösgjort protoner och alfapartiklar från f- och s-element överför bakterier dessa protoner och alfapartiklar till olika element i d-, p- och s-grupper, och omvandlar dem till andra element - nästa i ordningen i det periodiska systemet av kemiska grundämnen (gå en eller två celler framåt i tabellen över det periodiska systemet av grundämnen).

Vid bakteriell överföring av alfapartiklar från f-element till järn omvandlas järn till nickel (se tabell 1); under bakteriell överföring av protoner och alfapartiklar från f-element till arsenik omvandlas arsenik till brom (se tabell 1); vid bakteriell överföring av protoner och alfapartiklar från f-element till ytterbium omvandlas ytterbium till hafnium (se tabell 1).

Bio-beta-sönderfall (-β, +β)

Bakterier provocerar och påskyndar kraftigt båda typerna av beta-förfall: beta-minus-förfall och beta-plus-förfall.

Beta-minus sönderfall (-β) är emissionen av en elektron från kärnan, som ett resultat av vilket en neutron omvandlas till en proton med omvandlingen av elementet till nästa i positionen i det periodiska systemet av kemiska element (övergång en cell framåt i tabellen över det periodiska systemet av element).

Beta-plus-sönderfall (+β) - fångsten av en elektron av kärnan, som ett resultat omvandlas en proton till en neutron med omvandlingen av elementet till det föregående när det gäller plats i det periodiska systemet av kemiska element (övergång en cell tillbaka enligt tabellen över det periodiska systemet av element).

I processen av beta-sönderfall som provoceras och accelereras av bakterier, i ett antal fall sker det efterföljande utsläppet av den så kallade fördröjda neutronen - redan spontant, naturligt, enligt de fysiska lagarna för isotopsönderfall och -övergångar, med produktion av en lättare isotop av ett givet grundämne. Användningen av den fördröjda neutronemissionsmekanismen gör det möjligt att ytterligare utöka listan över erhållna element och isotoper, samt att förutsäga och reglera processen för biotransmutation (stoppa den vid rätt tidpunkt).

Bakterier initierar och accelererar beta-sönderfall - emission av en elektron från kärnan eller införande av en elektron i kärnan (elektroninfångning) av beta-radioaktiva kemiska grundämnen. Bakterier initierar och påskyndar beta-sönderfallet av isotoper av grundämnen, både primärt ingående i råvaror, i miljön, och isotoper av grundämnen som erhålls artificiellt i en bioprocess, efter alfa-sönderfall framkallat av bakterier. Det sista faktumet - beta-sönderfall som inträffar efter bakteriellt inducerat alfa-sönderfall är av stor praktisk betydelse för att erhålla värdefulla knappa energiviktiga element och isotoper.

Bakterier fångar och river också bort elektroner från kärnor som är lättare än f-element, nämligen från beta-minus radioaktiva isotoper - klyvningsprodukter ("fragment") av uran och plutonium, till exempel från kärnor av strontium-90, yttrium- 90, jod-129, jod-130, cesium-133, cesium-137 och några andra grundämnen som förvandlas till stabila grundämnen under denna beta-sönderfall. Samtidigt, i kärnan av ett kemiskt element, omvandlas en neutron till en proton, och elementets serienummer förskjuts med en eller två (beroende på den initiala isotopen) celler framåt enligt tabellen över det periodiska systemet för element. Denna process gör det möjligt att radikalt och miljömässigt rent slutförvara högradioaktivt avfall från kärnkraftsindustrier och kärnkraftverk, d.v.s. från förbränningsprodukter för kärnbränsle som innehåller radioaktiva element - "fragment" av klyvning av uran, plutonium och andra transuraniska element - aktinider, såväl som klyvningsprodukter av torium, om det används i toriums kärncykel.

Elektronen som fångas av bakterier under beta-minus-sönderfall överförs av bakterier till kärnorna i beta-plus radioaktiva isotoper av grundämnen (om de finns i mediet). Redoxreaktioner sker också i processen. Till exempel, under bakteriell överföring av elektroner till järn (III), omvandlas den senare till järn (II), under bakteriell överföring av elektroner till arsenik (V), omvandlas den senare till arsenik (III). Ytladdningen av bakterieceller bestäms av dissociationen av jonogena grupper i cellväggen, som består av proteiner, fosfolipider och lipopolysackarider. Vid det fysiologiska pH-värdet hos mikrobiella celler bär bakterier en överskottsnegativ laddning på sin yta, som bildas på grund av dissociationen av jonogena, övervägande sura, grupper på cellytan. Den negativt laddade ytan av mikrobiella celler attraherar motsatt laddade joner från miljön, som under inverkan av elektrostatiska krafter tenderar att närma sig de joniserade grupperna i cellmembranet. Som ett resultat omges cellen av ett dubbelt elektriskt skikt (adsorption och diffusion). Cellladdningen fluktuerar ständigt beroende på de processer som äger rum i miljön. När den utsätts för alfapartiklar sjunker den negativa laddningen av celler (i absolut värde) och förvandlas till en positiv laddning, vilket påskyndar processerna för beta-förfall. Vidare, under påverkan av elektroner som frigörs under beta-sönderfall från radioaktiva element, såväl som elektroner som överförs från element med variabel valens i reducerad form till adsorptionsskiktet av mikroorganismer, ökar den negativa laddningen av mikroorganismer (i absolut värde), vänder från positiva till negativ, vilket påskyndar processer av alfasönderfall och drar positivt laddade protoner och alfapartiklar från atomer av kemiska element. Dessa accelererande processer uppstår på grund av elektriska interaktioner mellan negativt och positivt laddade cellytegrupper med alfa- och beta-partiklar av radioaktiva grundämnen. I det logaritmiska skedet av mikroorganismtillväxt når den negativa laddningen av celler sitt maximala värde, vilket leder till den maximala omvandlingshastigheten, omvandlingen av element. Processerna för omvandling av kemiska element kan ske både inuti bakterieceller och på ytan av cellväggen i adsorptionsskiktet av det elektriska dubbelskiktet.

Således är mikrobiella celler, som labilt ändrar sina laddningsegenskaper, ett reglerande och accelererande system för flera typer av radioaktivt sönderfall och omvandling av vissa grundämnen till andra.

För att påskynda processerna för transmutation av kemiska element av mikroorganismer, när laddningen av mikroorganismer närmade sig den isoelektriska punkten i reaktionslösningen, används ytaktiva ämnen. Polyamfolyter, joniska ytaktiva ämnen, både anjoniska och katjoniska ytaktiva ämnen, som införs i reaktionsmediet, genom att ändra laddningen i cellerna (förskjutning av laddningen från den isoelektriska punkten till den negativa eller positiva sidan), bidrar till bakteriell initiering och intensifiering av processerna av transmutation av kemiska element (exempel 9).

Uppfinningens industriella och vetenskapliga och tekniska betydelse

Den mikrobiologiska metoden för elementtransmutation, acceleration av kärnreaktioner och isotopövergångar, gör det möjligt att erhålla värdefulla och knappa radioaktiva grundämnen i obegränsade mängder, som är mycket efterfrågade på marknaden, inom teknik, industri och vetenskaplig forskning. Dessa grundämnen och isotoper bär kolossala energireserver, har ett extremt högt värde och försäljningspris på marknaden. Följande belyser det låga och sällsynta innehållet i naturen av dessa kemiska grundämnen och deras isotoper, svårigheten att få dem i kärnreaktorer, vilket gör att deras världsproduktion är försumbar och marknadspriset är mycket högt. Användningsområdena för de erhållna elementen och den globala efterfrågan på dem beskrivs också.

Polonium finns alltid i uran- och toriummineraler, men i så försumbara mängder att det är opraktiskt och olönsamt att få det från malmer med kända traditionella metoder. Jämviktshalten av polonium i jordskorpan är cirka 2·10 -14 viktprocent. Mikrokvantiteter polonium utvinns från uranmalmsavfall. Polonium isoleras genom extraktion, jonbyte, kromatografi och sublimering.

Den huvudsakliga industriella metoden för att erhålla polonium är dess artificiella syntes genom kärnreaktioner, vilket är dyrt och osäkert.

Polonium-210 i legeringar med beryllium och bor används för att tillverka kompakta och mycket kraftfulla neutronkällor som praktiskt taget inte skapar γ-strålning (men kortlivade på grund av den korta livslängden på 210 Po: T 1/2 = 138,376 dagar) - alfapartiklar av polonium-210 ger upphov till neutroner på kärnorna av beryllium eller bor i (α, n)-reaktionen. Dessa är hermetiskt förslutna metallampuller som innehåller en polonium-210-belagd borkarbid eller berylliumkarbid keramisk pellet. Sådana neutronkällor är lätta och bärbara, helt säkra i drift och mycket pålitliga. Till exempel var den sovjetiska neutronkällan VNI-2 en mässingsampull två centimeter i diameter och fyra centimeter hög, som avgav upp till 90 miljoner neutroner varje sekund.

Polonium används ibland för att jonisera gaser, särskilt luft. Först och främst är luftjonisering nödvändig för att bekämpa statisk elektricitet (i produktion, vid hantering av särskilt känslig utrustning). Dammborttagningsborstar är till exempel gjorda för precisionsoptik.

Ett viktigt användningsområde för polonium är dess användning i form av legeringar med bly, yttrium, eller ensamt för produktion av kraftfulla och mycket kompakta värmekällor för autonoma installationer, till exempel rymd- eller polära. En kubikcentimeter polonium-210 avger cirka 1320 watt värme. Till exempel, i de sovjetiska självgående fordonen i rymdprogrammet Lunokhod, användes en poloniumvärmare för att värma instrumentfacket.

Polonium-210 kan tjäna i en legering med en lätt isotop av litium (6 Li) som ett ämne som avsevärt kan minska den kritiska massan av en kärnladdning och fungera som en slags kärnsprängkapsel.

Fram till nu har industriella och kommersiella (marknads-) kvantiteter av polonium varit milligram och gram polonium.

För närvarande används radium i kompakta neutronkällor; för detta är små mängder av det legerat med beryllium. Under inverkan av alfastrålning slås neutroner ut ur beryllium: 9 Be + 4 He → 12 C + 1 n.

Inom medicinen används radium som radonkälla, bland annat för beredning av radonbad. Radium används för kortvarig exponering vid behandling av maligna sjukdomar i huden, nässlemhinnan och urinvägarna.

Den ringa användningen av radium är bland annat förknippad med dess försumbara innehåll i jordskorpan och i malmer, och med den höga kostnaden och komplexiteten för att få fram artificiellt i kärnreaktioner.

Under den tid som har gått sedan upptäckten av radium - mer än ett sekel - har bara 1,5 kg rent radium brutits över hela världen. Ett ton uranbeck, från vilket Curies erhöll radium, innehöll endast cirka 0,0001 gram radium-226. Allt naturligt radium är radiogent - det kommer från sönderfallet av uran-238, uranium-235 eller torium-232. I jämvikt är förhållandet mellan innehållet av uran-238 och radium-226 i malmen lika med förhållandet mellan deras halveringstider: (4,468·10 9 år)/(1617 år)=2,789·10 6 . Således, för varje tre miljoner atomer av uran i naturen, finns det bara en atom av radium. Den mikrobiologiska metoden för transmutation av kemiska element gör det möjligt att erhålla radium-226 och andra radiumisotoper från uran och torium i praktiskt taget obegränsade mängder (kilogram, ton) och utöka omfattningen av radium och dess isotoper.

För närvarande har francium och dess salter ingen praktisk tillämpning på grund av den korta halveringstiden. Den hittills kända franciumisotopen med längsta livslängd, 223 Fr, har en halveringstid på 22 minuter. Icke desto mindre, att erhålla francium genom den mikrobiologiska metoden för transmutation av kemiska element och fixera närvaron av francium i de bearbetade proverna på enheterna (figur 4, 5, 6, 7, 9, 14), i frånvaro av francium i råvaran, bevisar det allmänna förloppet för omvandlingen av element. I framtiden är användningen av francium för vetenskapliga och andra ändamål inte utesluten.

Aktinium är ett av de mest sällsynta radioaktiva grundämnena i naturen. Dess totala innehåll i jordskorpan överstiger inte 2600 ton, medan till exempel mängden radium är mer än 40 miljoner ton. Tre isotoper av aktinium har hittats i naturen: 225 Ac, 227 Ac, 228 Ac. Aktinium åtföljer uranmalmer. Att erhålla aktinium från uranmalmer med kända traditionella metoder är opraktisk på grund av dess låga innehåll i dem, liksom dess stora likhet med de sällsynta jordartsmetallerna som finns där.

Betydande mängder av 227 Ac isotopen erhålls genom att bestråla radium med neutroner i en reaktor. 226 Ra(n, y) -> 227 Ra(-p) -> 227 Ac. Utbytet överstiger som regel inte 2,15% av den initiala mängden radium. Mängden aktinium i denna syntesmetod beräknas i gram. 228 Ac isotopen produceras genom att bestråla 227 Ac isotopen med neutroner.

227 Ac blandat med beryllium är en källa till neutroner.

Ac-Be-källor kännetecknas av ett lågt utbyte av gammakvanta och används i aktiveringsanalys för bestämning av Mn, Si, Al i malmer.

225 Ac används för att erhålla 213 Bi, såväl som för användning vid radioimmunterapi.

227 Ac kan användas i radioisotopenergikällor.

228 Ac används som spårämne i kemisk forskning på grund av sin höga energi β-strålning.

En blandning av 228 Ac-228 Ra-isotoper används inom medicinen som en intensiv källa till y-strålning.

Aktinium kan fungera som en kraftfull energikälla, som fortfarande inte används på grund av den höga kostnaden för aktinium och den lilla mängden aktinium som erhålls med kända metoder, såväl som på grund av svårigheten att få det med kända metoder. Alla traditionella metoder för att erhålla och isolera aktinium är dyra, olönsamma och farliga för människors hälsa och miljön. Att erhålla aktinium genom den mikrobiologiska metoden för transmutation av kemiska element gör det möjligt att erhålla aktinium och dess isotoper på ett billigt och säkert sätt i obegränsade mängder (kilogram, ton, tusentals ton, etc.).

Protaktinium

Med tanke på det låga innehållet i jordskorpan (innehållet av jordens massa är 0,1 miljarddels procent) har grundämnet hittills haft en mycket snäv tillämpning - en tillsats till kärnbränsle. Från naturliga källor - rester från bearbetning av uranharts - kan endast protactinium-231 (231 Pa) erhållas med traditionella metoder. Därtill kommer 231 Pa traditionellt sätt kan erhållas genom att bestråla torium-230 (230 Th) med långsamma neutroner:

Isotopen 233 Pa erhålls också från torium:

Som tillsats till kärnbränsle tillsätts protactinium med en hastighet av 0,34 gram protactinium per 1 ton uran, vilket kraftigt ökar uranets energivärde och effektiviteten av uranförbränning (en blandning av uran och protactinium). Att erhålla protactinium genom den mikrobiologiska metoden för transmutation av kemiska element gör det möjligt att erhålla protactinium billigt till kostnad och på ett säkert sätt i obegränsade mängder (kilogram, ton, tusentals ton, etc.). Att erhålla protactinium med en mikrobiologisk metod för transmutation av kemiska element löser frågan om tillgängligheten av billig energi, energiråvaror och en produkt med hög effektivitet, och ger behovet av protactinium inom andra områden av vetenskap och teknik.

Olika isotoper av torium (torium-227, torium-228, torium-230, torium-234 och andra), med olika halveringstider, som inte ingår i naturligt torium, erhållna genom den mikrobiologiska metoden för transmutation av kemiska element, är av intresse för forskningsändamål, och är också av intresse som energikällor och råmaterial för att erhålla andra isotoper och grundämnen.

Uran och dess isotoper

För närvarande är 23 konstgjorda radioaktiva isotoper av uran kända med masstal från 217 till 242. De viktigaste och mest värdefulla isotoper av uran är uran-233 och uran-235. Uran-233 (233 U, T 1/2 \u003d 1,59 10 5 år) erhålls genom att bestråla torium-232 med neutroner och kan klyvas under påverkan av termiska neutroner, vilket gör det till ett lovande bränsle för kärnreaktorer:

Men denna process är extremt komplicerad, dyr och miljöfarlig. Innehållet av den värdefulla isotopen uran-235 (235 U) i naturligt uran är lågt (0,72 % av naturligt uran), och dess traditionella separation från andra uranisotoper (till exempel lasercentrifugering) och isolering är förknippad med stor teknisk, ekonomisk och miljösvårigheter, eftersom det kräver höga kostnader, dyr och komplex utrustning och är osäker för människor och miljö. Isotopen uran-233 (233 U) finns inte i naturligt uran, och dess traditionella produktion i kärnreaktorer är förknippad med liknande svårigheter och faror.

Uran är utbrett i naturen. Innehållet av uran i jordskorpan är 0,0003 % (vikt), Koncentrationen i havsvatten är 3 µg/l. Mängden uran i ett 20 km tjockt lager av litosfären uppskattas till 1,3·10 14 ton Världsproduktionen av uran uppgick 2009 till 50 772 ton, världens resurser 2009 uppgick till 2 438 100 ton. Således är världsreserverna av uran och världsproduktionen av naturligt uran ganska stora. Problemet är att huvudandelen av reserver och produktion (99,27%) faller på den naturliga uranisotopen uran-238 (motsvarande andelen isotoper i naturligt uran), d.v.s. till den minst användbara och minst energirika isotopen av uran. Dessutom är den traditionella separeringen av uranisotoper från varandra (i detta fall uran-235 från uran-238) extremt svår, dyr och miljösäker. Enligt OECD finns det 440 kommersiella kärnreaktorer i drift i världen, som förbrukar 67 000 ton uran per år. Detta innebär att dess produktion endast står för 60 % av dess konsumtion (resten återvinns från gamla kärnstridsspetsar). De mest värdefulla i det här fallet är uranisotoper - uran-233 och uran-235 (kärnbränsle), för vilka använt bränsleelement från kärnkraftverk och kärnstridsspetsar som tagits bort från stridsplikt återanvänds efter bearbetning. 238 U-kärnor delas endast vid infångning snabba neutroner med en energi på minst 1 MeV. Kärnorna 235 U och 233 U klyvs vid infångning av både långsamma (termiska) och snabba neutroner, och även spontan fission, vilket är särskilt viktigt och värdefullt.

Den mikrobiologiska metoden för transmutation av kemiska element gör det möjligt att erhålla i praktiskt taget obegränsade mängder från naturligt uran (från isotopen uran-238) sällsynta och värdefulla isotoper av uran - uran-232, uran-233, uran-234-23, uran. . torium-228, torium-230, aktinium-227, radium-226, radium-228, radon-222, polonium-209, polonium-210. Det industriella, tekniska och energimässiga värdet, såväl som försäljningsmarknadsvärdet för dessa erhållna element är mycket högre än det ursprungliga elementet - uran-238.

Neptunium

Neptunium finns på jorden endast i spårmängder, det erhölls artificiellt från uran genom kärnreaktioner.

Genom att bestråla neptunium-237 med neutroner erhålls viktmängder av isotopiskt rent plutonium-238, som används i små radioisotopenergikällor, i RTGs (RTG - radioisotope thermoelectric generator), i pacemakers, som värmekälla i radioisotopenergi. källor och neutronkällor . Den kritiska massan av neptunium-237 är cirka 57 kg för ren metall, och därmed kan denna isotop praktiskt taget användas för tillverkning av kärnvapen.

Americium

Americium-241 erhålls genom att bestråla plutonium med neutroner:

Americium-241 är ett värdefullt sällsynt kemiskt element och isotop, dess traditionella produktion i kärnreaktorer är förknippad med de vanliga svårigheterna och höga kostnaderna för att erhålla aktinider, som ett resultat har americium ett högt marknadsvärde, är efterfrågat och kan användas i olika områden inom vetenskap, industri och teknik.

Den mikrobiologiska metoden för transmutation av kemiska element gör det möjligt att erhålla praktiskt taget obegränsade mängder av neptunium-236, neptunium-237, neptunium-238, plutonium-236, plutonium-238, americium-241 och andra isotoper av plutonium- och americineptunium.

Vanliga förkortningar i diagrammen och tabellerna nedan:

Uran-238, 238 U - här - 238 - är den relativa atommassan, det vill säga det totala antalet protoner och neutroner.

P är en proton.

N eller n är en neutron.

α - alfapartikel, dvs. två protoner och två neutroner.

(-α) - alfapartikel som emitteras från en atom (från ett grundämne) i våra reaktioner, medan serienumret (kärnladdningen) minskar med två enheter och grundämnet förvandlas till en lättare, placerad genom en cell i det periodiska systemet för Mendeleevs element (förskjuts med två celler bakåt). Den relativa atommassan reduceras då med fyra enheter.

Beta-sönderfall är en transformation där ordningstalet för ett grundämne (kärnladdningen) ändras med en, medan den relativa atommassan (det totala antalet protoner och neutroner) förblir konstant.

(+β) - emissionen av en positivt laddad positronpartikel, eller infångningen av en negativt laddad elektron av kärnan: i båda fallen minskar elementets serienummer (kärnladdning) med en.

Fenomenet med emission av den så kallade "fördröjda neutronen" (oftare än en eller två) efter beta-sönderfall observeras. Samtidigt behåller ett nytt kemiskt grundämne som bildas av beta-sönderfall, efter emission av en fördröjd neutron (neutroner), sin nya plats och cell i tabellen över det periodiska systemet av grundämnen, eftersom det behåller kärnladdningen (antal protoner), men förlorar i atommassa och bildar nya, lättare, isotoper.

(-n) - "fördröjd neutron", en neutron som emitteras från en atom efter beta-sönderfall, medan det nya grundämnets atommassa reduceras med en.

(-2n) - två "fördröjda neutroner" som emitteras från en atom efter beta-sönderfall, det nya elementets atommassa reduceras med två enheter.

(ă) - "fördröjd" alfapartikel (typ av isotopisk sönderfall) som emitteras från en atom (grundämne) efter beta-sönderfall. I det här fallet minskar serienumret (kärnladdningen) med två enheter, och elementets relativa atommassa minskar med 4 enheter.

Det finns en annan transmutation av ett kemiskt element (skift två celler tillbaka enligt tabellen i det periodiska systemet för kemiska element).

T 1/2 eller T är halveringstiden för en isotop av ett grundämne.

Författarna genomförde en rad framgångsrika reproducerbara experiment med olika malmer och råvaror. Råmaterial innehållande radioaktiva ämnen behandlades med en vattenlösning av bakterier av släktet Thiobacillus i närvaro av element med variabel valens av alla s, p, d och f element som skapar en standard redoxpotential (till exempel Sr 2+ , kväve N 5+ /N 3- , svavel S 6+ /S 2- arsenik As 5+ /As 3+, järn Fe 3+ /Fe 2+, mangan Mn 4+ /Mn 2+, molybden Mo 6+ /Mo 2 +, kobolt Co3+/Co2+, vanadin V5+/V4+ och andra). Olika bakterier av släktet Thiobacillus, järnoxiderande och svaveloxiderande bakterier (termofila och andra) involverade i metallernas redoxprocesser användes, och en positiv effekt uppnåddes alltid. Författarna genomförde 2536 experiment. De erhållna experimentella data bearbetades statistiskt (se tabellerna 1, 2, 3, 4) och återspeglades i scheman för att erhålla olika värdefulla isotoper av uran, protaktinium, torium, aktinium, radium, polonium och andra grundämnen (se figurerna 1 till 17, scheman 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13). Reaktionsscheman och isotopövergångar motsäger inte, men bekräftar den existerande teorin om radioaktiva sönderfall.

För transmutation av kemiska grundämnen och framställning av nya grundämnen och isotoper användes saudiarabiska sulfidmalmer innehållande uran och torium som råmaterial för mikrobiologisk bearbetning (tabell 1, figurerna 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) . Saudiarabiens malm innehöll också grundämnena fosfor, arsenik, vanadin, främst i oxiderad form (fosfater, arsenater, vanadater), och järn - både i oxiderad och reducerad form. Därför, för att skapa en hög redoxpotential i fermentorn, behandlades råmaterialet med Thiobacillus acidophilus stam DSM-700 mikroorganismer i en vattenlösning av element med variabel valens, som är i lösning i reducerad form: Mn +4, Co + 2, Fe +2, N -3, S -2 (i form av salter), i deras totala massa 0,01 % av mediets massa.

Vid odling av mikroorganismer Thiobacillus acidophilus stam DSM-700 användes standard näringsmedia (till exempel Leten och Waksman media för Thiobacillus ferrooxidans, 9K medium och media för andra järn- och svaveloxiderande bakterier). Element med variabel valens sattes till standard näringsmedia - transelement (element som bär elektroner, till exempel Mg, Mn, Co, Mo, Zn, Cu, Fe i form av salter) i sin totala massa av 0,01% av massan av mediet, hydrolysprodukter av organiska råvaror, till exempel hydrolys av avfall från fisk-, kött- eller timmerbearbetning (2 viktprocent, från miljön) och råvaror (malmer som innehåller uran eller torium eller radioaktivt avfall i en mängd av 1,5 viktprocent, från miljön). I ett fermenteringsmedium innehållande 10 % råmaterial (malm) tillsattes 10 % lösning av odlingsmediet med fakultativa autotrofa mikroorganismer utvalda vid exponentiell tillväxt.

Transmutationsprocessen utfördes i tio jäsningsskakkolvar. Lösningens pH justerades med 10 normal svavelsyra, lösningens pH hölls i intervallet 0,8-1,0 under processen. Processens temperatur är 28-32 grader Celsius. Redoxpotentialen (Eh) i lösningen av transmutationsprocessen i det logaritmiska steget är 635 mV. Blandningshastighet 300 rpm. Förhållandet mellan den fasta fasen och vätskan var 1:10 (100 gram malm i en liter vattenlösning). Dagligen, var 24:e timme, mättes lösningens pH och Eh, koncentrationen av kemiska grundämnen och isotoper i lösningen, och den vitala aktiviteten hos mikroorganismer övervakades också. Processen genomfördes under nio dagar. Metoder för analys av vattenlösningar och malm användes: för att bestämma innehållet av grundämnen användes en röntgenfluorescensmetod, instrumenttyp: CYP-02 "Renom FV"; S2 PICOFOX. Atomadsorptionsmetoden användes också. Den isotopiska sammansättningen bestämdes genom masspektroskopi. Laddningsegenskaper hos mikrobiologiska celler bestämdes genom elektroforetisk rörlighet på ett automatiskt mikroskop Parmoquant-2. Enligt instrumentdata bestämdes den kvalitativa och kvantitativa sammansättningen av slutprodukterna. Resultaten av de genomförda och statistiskt bearbetade experimenten beroende på tiden för processen visas i tabell 1. I fig. Figur 1 visar ett spektrogram av den ursprungliga malmen från Saudiarabien utan mikrobiologisk behandling och utan omvandling av kemiska grundämnen. Figurerna 2, 3, 4, 5, 6, 7 visar spektrogram av analyser av transmutation av kemiska element under den mikrobiologiska bearbetningen av saudiarabisk malm, beroende på tidpunkten för processen efter 48 timmar (2 dagar), 72 timmar (3) dagar), 120 timmar (5 dagar), efter 120 timmar (5 dagar), efter 168 timmar (7 dagar), efter 192 timmar (8 dagar).

Schema 2. Mikrobiologisk produktion av protactinium-231 (231 Pa) från uranium-238 (238 U) på olika sätt.

Schema 6. Mikrobiologisk produktion av radium-226 (226 Ra) och radium-228 (228 Ra) från uran-238 (238 U) (se 6-1) och från naturligt torium-232 (232 Th) (se 6 -2) ) respektive:

Metoden för att genomföra processen är densamma som i exempel 1. För transmutation av kemiska grundämnen och framställning av nya grundämnen och isotoper, uranmalm från Nordvästra Afrika innehållande uran, torium, svavel och arsenik i reducerad form (metallsulfider) användes som råmaterial för mikrobiologisk bearbetning. , arsenider, sulfoarsenider). Därför, för att skapa en hög redoxpotential, behandlades råmaterialet med Thiobacillus aquaesulis-stam DSM-4255 mikroorganismer i en vattenlösning av element med variabel valens, som är i lösning i oxiderad form: N +5, P +5 (i form av fosfater), As +5, S +6, Fe +3, Mn +7, i deras totala massa 0,01 % av mediets massa. Redoxpotentialen (Eh) i lösningen av transmutationsprocessen i logaritmskedet är 798 mV. Processens temperatur är 30-35 grader Celsius, mediets pH är 2-2,5. Processens varaktighet är tjugo dagar. Resultaten av de genomförda och statistiskt bearbetade experimenten, beroende på tidpunkten för processen, visas i tabell 2. Spektrogram av analyser av transmutation av kemiska grundämnen under den mikrobiologiska bearbetningen av uranmalm i Nordvästra Afrika, beroende på tidpunkten av processen, efter 24 timmar (1 dag), efter 144 timmar (6 dagar), efter 168 timmar (7 dagar), efter 192 timmar (8 dagar), efter 480 timmar (20 dagar) visas i figurerna 8, 9 , 10, 11, respektive.

Schema 1. Mikrobiologisk produktion av olika värdefulla isotoper av uran, protaktinium, torium, aktinium, radium, polonium från uran-238 (238 U):

Schema 2. Erhålla uran-233 (233 E) genom mikrobiologisk metod från uran-238 (238 E) på olika sätt.

Schema 4. Mikrobiologisk produktion av torium-230 (230 Th) från uran-238 (238 U).

Vidare stoppar processen antingen (och 230 Th frigörs) om torium-230 är det slutliga målet för processen. Eller så fortsätter processen tills värdefulla och sällsynta radioaktiva isotoper av radium (226 Ra), radon, astatin, polonium, vismut, bly erhålls:

Schema 5. Mikrobiologisk produktion av aktinium-227 (227 Ac) från uranium-238 (238 U) på olika sätt.

Schema 7. Erhållande av de mest värdefulla och stabila isotoper av polonium (210 Po, 209 Po, 208 Po) genom mikrobiologisk metod från uran-238 (238 U).

Metoden för att genomföra processen är densamma som i exempel 1. För transmutation av kemiska grundämnen och framställning av nya grundämnen och isotoper, oxideras Jordans uranmalm som innehåller grundämnena uran, torium, fosfor, arsenik, järn, vanadin form användes som råmaterial för mikrobiologisk bearbetning (fosfater, arsenater, vanadat) och i reducerad form. Därför, för att skapa en hög redoxpotential, behandlades råmaterialet med mikroorganismer Thiobacillus halophilus stam DSM-6132 i en vattenlösning av element med variabel valens, som har redoxförmåga: 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 i sin totala massa 0,01 % av mediets massa. Redoxpotentialen (Eh) i lösningen av transmutationsprocessen i det logaritmiska steget är 753 mV. Processens temperatur är 28-32 grader Celsius, mediets pH är 2,0-2,5. Processens varaktighet är tjugo dagar. Resultaten av de utförda och statistiskt bearbetade experimenten, beroende på tidpunkten för processen, visas i tabell 3. Spektrogram av analyserna av transmutation av kemiska grundämnen under den mikrobiologiska bearbetningen av jordanuranmalm, beroende på tidpunkten för processen , efter 24 timmar (1 dag), efter 120 timmar (fem dagar), efter 192 timmar (8 dagar), visas i figurerna 12, 13, 14, respektive.

Schema 3. Mikrobiologisk produktion av protactinium-231 (231 Pa) från uranium-238 (238 U) på olika sätt.

Schema 4. Mikrobiologisk produktion av torium-230 (230 Th) från uran-238 (238 U).

Vidare stoppar processen antingen (och 230 Th frigörs) om torium-230 är det slutliga målet för processen. Eller så fortsätter processen tills värdefulla och sällsynta radioaktiva isotoper av radium (226 Ra), radon, astatin, polonium, vismut, bly erhålls:

Schema 5. Mikrobiologisk produktion av aktinium-227 (227 Ac) från uranium-238 (238 U) på olika sätt.

Diagram 6-1. Erhålla radium-226 (226 Ra) med mikrobiologisk metod från uran-238:

Schema 7. Erhållande av de mest värdefulla och stabila isotoper av polonium (210 Po, 209 Po, 208 Po) genom mikrobiologisk metod från uran-238 (238 U).

Metoden för att genomföra processen är densamma som i exempel 1. För transmutation av kemiska grundämnen och framställning av nya grundämnen och isotoper, monazittorium innehållande sand från Indiska oceanens kust, innehållande grundämnena torium, fosfor, arsenik, kisel , aluminium och även cerium och andra lantanider, mestadels i reducerad form. Därför, för att skapa en hög redoxpotential, behandlades råmaterialet med Thiobacillus ferrooxidans stam DSM-14882 i en vattenlösning av element med variabel valens, som är i lösning i oxiderad form: N +5, P +5, As + 5, S +6, Fe + 3, Mn +7, i sin totala massa 0,01 % av mediets massa. Redoxpotentialen (Eh) i lösningen av transmutationsprocessen i det logaritmiska steget är 717 mV. Processens temperatur är 28-32 grader Celsius, mediets pH är 1,0-1,5. Processen tar tio dagar. Resultaten av de genomförda och statistiskt bearbetade experimenten, beroende på tidpunkten för processen, visas i tabell 4. Spektrogram av analyserna av transmutation av kemiska element under den mikrobiologiska bearbetningen av toriumhaltig sand vid Indiska oceanens kust, beroende vid tidpunkten för processen, efter 24 timmar (1 dag), efter 120 timmar (fem dagar), efter 240 timmar (tio dagar) visas i figurerna 15, 16, 17, respektive.

Diagram 6-2. Erhålla radium-228 (228 Ra) genom mikrobiologisk metod från naturligt torium-232:

Schema 8. Erhålla olika isotoper av torium, aktinium, radium, polonium genom mikrobiologisk metod från naturligt torium-232 (232 Th):

Metoden för att genomföra processen är densamma som i exempel 1. För transmutation av kemiska grundämnen och framställning av nya grundämnen och isotoper användes polonium-209, erhållet i vår process från aktinider, som råmaterial för mikrobiologisk bearbetning , som förvandlas (förfaller) ytterligare till isotoper av kvicksilver, guld och platina (schema 10). Råmaterial behandlades med mikroorganismer Thiobacillus aquaesulis stam DSM-4255 i en vattenlösning av element med variabel valens, med redoxförmåga: 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 i deras totala massa 0,01 % av mediets massa. Redoxpotentialen (Eh) i lösningen av transmutationsprocessen i logaritmskedet är 698 mV. Processens temperatur är 28-32 grader Celsius, mediets pH är 2,0-2,5. Processens varaktighet är tjugo dagar.

Baserat på erhållna experimentella och statistiskt bearbetade data, härledde författarna följande schema:

Schema 10. Att erhålla stabila isotoper av kvicksilver och guld (197 Au) med en mikrobiologisk metod med initiering och acceleration av reaktioner från polonium-209 (209 Po):

.

Metoden för att genomföra processen är densamma som i exempel 1. För transmutation av kemiska grundämnen och framställning av nya grundämnen och isotoper användes polonium-208, erhållet i vår process från aktinider, som råmaterial för mikrobiologisk bearbetning , som förvandlas (förfaller) ytterligare till isotoper av kvicksilver, guld och platina (schema 11). Råmaterial behandlades med mikroorganismer Thiobacillus ferrooxidans stam DSM-14882 i en vattenlösning av element med variabel valens, med redoxförmåga: 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 i deras totala massa 0,01 % av mediets massa. I lösningen av transmutationsprocessen i det logaritmiska steget Eh=753 mV. Mikroorganismer användes, processens temperatur var 28-32 grader Celsius, mediets pH var 1,0-1,5. Processens varaktighet är tjugo dagar. Baserat på erhållna experimentella och statistiskt bearbetade data, härledde författarna följande schema:

Schema 11. Att erhålla stabila isotoper av kvicksilver, tallium, platina (195 Pt) och guld (197 Au) genom mikrobiologisk metod med initiering och acceleration av reaktioner från polonium-208:

Metoden för att genomföra processen är densamma som i exempel 1. För att omvandla kemiska grundämnen och få nya grundämnen och isotoper användes plutoniumprover som råmaterial för mikrobiologisk bearbetning för att omvandla plutonium-239 till uran-235, protactinium- 231 och aktinium-227 (schema 12) Råmaterialet behandlades med mikroorganismer Thiobacillus thioparus stam DSM-505 i en vattenlösning av element med variabel valens, med redoxförmåga: 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 i sin totala massa 0,01 viktprocent av mediet. Redoxpotentialen (Eh) i lösningen av transmutationsprocessen i logaritmisk

stadier av transmutationsprocessen Eh=759 mv. Processens temperatur är 28-32 grader Celsius, mediets pH är 2,0-2,5. Processens varaktighet är tjugo dagar. Baserat på erhållna experimentella och statistiskt bearbetade data, härledde författarna följande schema:

Schema 12. Erhålla uran-235, torium-231, protactinium-231 och actinium-227 genom en mikrobiologisk metod med acceleration av sönderfallsreaktioner från plutonium-239 (vapenplutonium kan användas, eller plutonium är en biprodukt av kärnkraft förbränning av NPP-bränslestavar som ska kasseras):

Du kan stoppa processen när som helst och erhålla 235 U, eller 231 Th, eller 231 Pa, eller 227 Ac, eller blandningar därav i olika proportioner. Eller så kan du fortsätta processen att omvandla element och isotoper från aktinium-227 till 210 Po, 209 Po, 208 Po, erhålla mellanliggande element, enligt schema 7-1.

Metoden för att genomföra processen är densamma som i exempel 1. För att omvandla kemiska grundämnen och erhålla nya grundämnen och isotoper användes plutoniumprover som råmaterial för mikrobiologisk bearbetning för att omvandla plutonium-241 till americium-241 och neptunium- 237 (Schema 13). 241 Pu, en biprodukt av kärnreaktioner vid förbränning av bränslestavar vid kärnkraftverk, föremål för slutförvaring, togs som kärnavfall och en biprodukt av industriell förbränning av uran. Råmaterial behandlades med mikroorganismer Thiobacillus tepidarius stam DSM-3134 i en vattenlösning av element med variabel valens, med redoxförmåga: 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 i deras totala massa 0,01 % av mediets massa. Eh=736 mV. Processens temperatur är 28-32 grader Celsius, mediets pH är 2,0-2,5.

Schema 13. Mikrobiologisk produktion av americium-241 (241 Am) och neptunium-237 (237 Np) från plutonium-241 med initiering och acceleration av sönderfallsreaktioner:

Processen kan stoppas eller saktas ner i stadiet för att erhålla americium-241 med valet av det senare. Exempel 9

Detta exempel visar intensifieringen av processen för transmutation av kemiska element när den saktar ner under begränsande faktorer. Metoden för att genomföra processen och råvaror är densamma som i exempel 2. Kontrollvariant: Uranmalm från Nordvästafrika användes också som råvara, men skillnaden mot exempel 2 bestod i en högre halt malm i lösning: förhållandet mellan fast fas (malm) och flytande fas var 1:3 (100 gram malm i 300 ml av en vattenlösning). Råvaror behandlades med mikroorganismer Thiobacillus aquaesulis stam DSM-4255 i en vattenlösning av element med variabel valens, som är i lösning i oxiderad form: N +5 , P +5 (i form av fosfater), As +5 , S +6, Fe +3, Mn +7, i sin totala massa 0,01 % av mediets massa, som i exempel 2. Eh=410 mV. Processens temperatur är 30-35 grader Celsius, mediets pH är 2,0-2,5. Processens varaktighet är tjugo dagar. Laddningen av bakterier är nära noll. Den elektroforetiska rörligheten (EPM) för mikrobiella celler är 0,01 V -1 x cm 2 x sek -1. Initialhalten av uran-238 i mediet var 280 g/l. På den femte dagen av processen sjönk halten uran-238 till 200,52 mg/l, men protactinium-231, actinium-227 och poloniumisotoper hittades inte i mediet, medan isotoper av torium-234, protactinium-234 , protactinium-233, uranium -234 (primärprodukter av uran-238-transmutation). Processerna för transmutation av uran-238 och bildningen av nya grundämnen och isotoper saktades ner i tiden jämfört med exempel 2, där förhållandet mellan den fasta fasen (malmen) och den flytande fasen var 1:10 (100 gram malm). i 1000 ml av en vattenlösning). Avmattningen av processen är förknippad med en ökad koncentration av metalljoner i lösning med en liten mängd vatten per malm. Experimentell variant: I samma vattenbegränsade lösning, där förhållandet mellan den fasta fasen (malmen) och den flytande fasen var 1:3 (100 gram malm i 300 ml av en vattenlösning), ytterligare 0,001 g/l av polyamfolyt - polyakrylsyrakaprolaktam (förhållande mellan akrylsyra och kaprolaktam 9:1). Den elektroforetiska rörligheten (EPM) för mikrobiella celler är lika med 0,89 V -1 × cm 2 × sek -1, laddningen av mikroorganismer har skiftat från den isoelektriska punkten till den negativa sidan. Eh=792 mV På den femte dagen blev innehållet av uran-238 i lösningen lika med 149,40 mg/l, isotoper uppträdde - produkter av ytterligare sönderfall: uran-232, uran-233, protactinium-231, actinium-227, radium-226, polonium -210, 209 och 208 är alla i stort antal. Processen har påskyndats. På grundval av experimentella data erhölls ett allmänt schema av olika riktningar och sönderfallskedjor av uran-238 när olika värdefulla isotoper av uran, protactinium, torium, aktinium, radium, polonium och andra element erhålls från det genom mikrobiologisk metod ( figur 18).

Energin för den elektroniska övergången (keV), som användes för att bestämma de kemiska elementen med röntgenfluorescensmetoden (figur 1 till 17), visas i tabell 5.

1. En mikrobiologisk metod för transmutation av kemiska grundämnen och omvandling av isotoper av kemiska grundämnen, kännetecknad av att radioaktiva råvaror som innehåller radioaktiva kemiska grundämnen eller deras isotoper behandlas med en vattenhaltig suspension av bakterier av släktet Thiobacillus i närvaro av grundämnen med variabel valens.

2. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att förfarandet genomförs med framställning av polonium, radon, francium, radium, aktinium, torium, protactinium, uran, neptunium, americium, nickel, mangan, brom, hafnium, ytterbium , kvicksilver, guld, platina och deras isotoper.

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, kännetecknat av att malmer eller radioaktivt avfall från kärnkraftskretslopp används som radioaktiva råvaror innehållande radioaktiva kemiska grundämnen.