Актиноиды

Новый ряд Сиборга

До 1940-х годов торий, протактиний и уран помещали в основную часть периодической таблицы, под гафнием, танталом и вольфрамом. Когда группа Гленна Сиборга получила америций и кюрий и обнаружила, что они ведут себя как редкоземельные элементы, он предположил, что самые тяжёлые элементы образуют второй ряд под лантаноидами. Коллеги предупреждали, что эта идея погубит его карьеру. Она оказалась верной и направляла открытие каждого последующего актиноида.

Не найдены, а созданы

В заметных количествах в природе встречаются лишь актиний, торий, протактиний и уран, а также следы нептуния и плутония. Все элементы начиная с америция были впервые получены искусственно — в ядерных реакторах, на циклотронах, а эйнштейний и фермий — в обломках после испытания водородной бомбы.

Чем дальше по ряду, тем труднее их получать и тем быстрее они распадаются. Плутоний производят тоннами, калифорний — граммами в год на весь мир, а самые тяжёлые актиноиды, от фермия до лоуренсия, — всегда лишь по нескольку атомов.

Все актиноиды радиоактивны

Ни у одного актиноида нет стабильных изотопов. Торий-232 и уран-238 распадаются так медленно — на протяжении миллиардов лет, — что значительная часть их запасов, образовавшихся вместе с Землёй, сохранилась до сих пор. Их распад разогревает земные недра и даёт бóльшую часть гелия, который мы добываем из-под земли.

Другие живут так недолго, что их свойства известны лишь из теории. Для работы с наиболее радиоактивными актиноидами нужны перчаточные боксы, дистанционные манипуляторы и защитные экраны.

Энергетика, оружие и датчики дыма

Те же ядерные свойства, что делают актиноиды полезными, превращают их отходы в серьёзную проблему. Отработанное топливо остаётся опасным тысячи лет, и такие страны, как Финляндия, строят глубокие геологические хранилища для его изоляции.

• Уран: топливо для атомных электростанций, которые дают около десятой части мировой электроэнергии
• Плутоний: ядерное оружие, реакторное топливо и источники энергии на плутонии-238 для космических зондов, таких как «Вояджер»
• Америций: источник ионизации в большинстве бытовых датчиков дыма
• Калифорний: портативные источники нейтронов для запуска реакторов и анализа материалов
• Торий: возможное реакторное топливо будущего, более распространённое, чем уран