В Дубне готовы вернуться к идее о проведении реакции U+U

30 августа в Объединённом институте ядерных исследований (ОИЯИ) в подмосковной Дубне состоялся научный семинар, посвященный вопросам синтеза сверхтяжёлых химических элементов. Что такое сверхтяжёлые элементы и как они должны помочь в создании материально-технической базы коммунизма, мы уже писали несколько лет назад в статьях «Что мешает модернизации и инновациям» (2010) и «Почему не идёт реакция U+U» (2011).

Говоря кратко, в случае, если удастся освоить атомную реакцию на сверхтяжёлых элементах, то можно получить очень высокоэффективный источник энергии, сочетающий в себе все плюсы атомной энергетики (источник очень высококонцентрированной экологически чистой и экономически эффективной энергии), но при этом лишённый недостатков современных ядерных технологий, таки, как необходимость создания громоздких реакторов - на сверхтяжёлых элементах, чья критическая масса, по расчётам, должна составлять несколько миллиграммов, вполне можно будет создавать ядерные двигатели для электромобилей, самолётов и космических аппаратов, или, например, создавать батарейки с практически неисчерпаемым сроком действия.

Но для того, чтобы это было возможно, необходимо получать сверхтяжёлые элементы не в виде единичных атомов, а в весовых количествах (исчисляемых хотя бы граммами). Проблема тут в том, что с помощью ныне применяемых реакций синтеза этих элементов (обстрел мишеней из трансурановых элементов более лёгкими ионами) можно получить лишь лёгкие короткоживующие изотопы этих элементов в количестве единичных атомов с периодом полураспада не более часа (а иногда и вообще доли секунды). В этом случае эти исследования, понятно, не выходят за рамки «чистой науки». Ещё в 1970-е годы была выдвинута идея о получении сверхтяжёлых элементов в ходе реакции U+U т.е. столкновением двух ускоренных потоков ионов урана, или же обстрел урановой мишени разогнанным потоком ионов урана). В этом случае можно получать долгоживущие изотопы сверхтяжёлых элементов (время распада которых может составлять много лет), поэтому откроется возможность накапливать их уже в крупных количествах, позволяющих проводить исследования про их практическому использованию.

Однако почему-то за все прошедшие годы нигде ничего не сообщалось о том, чтобы кто-то где-то пытался проводить реакцию U+U. Попытки задать этот вопрос представителям ОИЯИ также не приводили к результату - не удавалось даже получить внятного ответа о том, были ли попытки проводить эту реакцию, если да, то какие были результаты, и если нет, то в чём могут возникнуть проблемы.

Однако 30 августа «заговор молчания» вокруг этой темы был слегка нарушен. Выступивший на научном семинаре в ОИЯИ руководитель работ по синтезу сверхтяжёлых элементов в России Юрий Огенесян (единственный учёный в России и второй в мире, в честь которого был назван новый химический элемент при его жизни) в своём выступлении упомянул этот вопрос. В репортаже об этом было одной фразой, что Ю.Ц.Оганесян «Рассказал о главных проблемах, которые могут возникнуть в экспериментах «уран – уран»». Поскольку подробностей эта фраза тоже не содержит, я направил обращение к Ю.Ц.Оганесяну с просьбой хотя бы привести ссылки на источник информации по этому вопросу. Его ответ был следующий:

«Задаете сложный вопрос, который обсуждается давно, но особенно активно последние годы.

После открытия сверхтяжелых элементов в реакции слияния ядер кальция-48 с ядрами изотопов искусственных элементов от нептуния до калифорния (Z=93-98 ) многие возлагали на реакцию U+U большие надежды в попытках продвинуться к более нейтронно-избыточным изотопам элементов 110-112, где, согласно расчетам, находятся “долгожители” Острова стабильности. К сожалению, эти радужные надежды не оправдываются.

Столь тяжелые ядра не сливаются и не образуют компаунд ядро суммарной массы с Z=92+92=184 т.к. кулоновское отталкивание превалирует над ядерным притяжением.

Более того, в процессе столкновения два ядра урана находятся в контакте всего 3.10Е-21 сек. За это короткое время невозможно передать из одного ядра урана другому 40-50 нуклонов (протонов и нейтронов) чтобы получить сверхтяжелое ядро. Эксперименты указывают лишь на образования фермия (Z=100) с массой 257, как предельного ядра.

Я буду рассказывать об этом на Международной конференции , посвященной проблеме сверхтяжелых элементов (Варшава, 9-14 сентября, 2017).

К сожалению, внятных публикаций порекомендовать не могу, а сам еще не писал. Надеюсь это сделать в ближайшее время».

Таким образом, ясность в вопросе хотя и увеличилась, но не до конца. Можно только отметить, что осуществить эту реакцию действительно, возможно, будет проблематично.

Но, однако, можно предложить способ, как придвинуться к этой реакции. Если сейчас в синтезе новых сверхтяжёлых элементов используются всё более и более тяжёлые ионы (если, например, в 1960-х годах начинали с относительно лёгких ядер от углерода-12 до неона-22, то в нулевых годах дошли уже до кальция-48 и титана-54, обсуждается и использование даже ксенона-136. Но ведь в этом случае можно постепенно брать всё более и более тяжёлые ионы, начиная с уже освоенного кальция-48 и до урана-238 включительно, и смотреть, до какой массы бомбардирующего иона реакция будет идти успешно, а начиная с какой массы начнёт обрываться. И так выяснится, какая именно реакция будет наиболее эффективной для синтеза сверхтяжёлых элементов.

Другой вопрос, что для того, чтобы организовать такую реакцию, нужны значительно бОльшие масштабы работ, чем сейчас (например, с одновременной работой нескольких ускорителей на разных ионах), что потребует и значительно бОльших материальных средств. То есть вопрос синтеза сверхтяжёлых элементов, даже ещё не выходя за рамки «чистой науки», уже должен получить промышленные масштабы. Эта задача хоть и сложная, но при желании технически вполне решаемая. Только для этого нужно плановое регулирование экономики и государственная власть, которая действительно будет проявлять интерес к развитию науки как производительной силы общества. Чего в наше время, увы, как мы знаем, не наблюдается. Поэтому, как говорится, если вы не займетесь политикой - то политика займётся вами.