Сцилард
Cтраница 1
Сцилард предположил, что в урановых рудах содержится в малых концентрациях плутоний, который мог бы образоваться там в результате захвата изотопом U238 нейтронов, испускаемых при самопроизвольном делении урана. Для проверки этого предположения Сиборг и Перльман [ S87 ] предприняли в 1942 г. поиски плутония в канадской урановой смолке и, действительно, выделили с помощью редкоземельного носителя небольшое количество а-активного вещества, с которым последовательно проводили все химические операции, применяемые в процессе выделения плутония. Допустив, что это радиоактивное вещество представляет Ри239, Сиборг и Перльман приближенно вычислили, что концентрация плутония в урановой смолке составляет приблизительно 1 часть на 1014 частей руды. В карнотите, действительно, было найдено а-активное вещество, имевшее химические свойства плутония, концентрация которого была приблизительно равна концентрации плутония в урановой смолке. [1]
Сцилард и Чалмерс [2] показали в 1934 г. на примере йодистого этила, облученного тепловыми нейтронами, что радиоактивные элементы, если они переходят благодаря эффекту отдачи в другую химическую форму, могут быть разделены, несмотря на их изотопию. [2]
Сцилард и Чалмерс подвергли йодистый этил C2H5J ( JJ1 - 7 действию нейтронов и обнаружили, что им удается извлечь часть получающегося активного J128 ( период полураспада 25 мин. Йодистый этил сам по себе в воде нерастворим. Этот опыт показывает, что в процессе радиационного захвата разрывается связь между иодом и органическим радикалом. В данном опыте несущественно, покидает ли иод исходную молекулу в виде иона или в виде атома, так как обмен электронами между ионами и атомами иода происходит весьма быстро. Для успешного разделения изотопов, однако, существенно, чтобы атомы в связанном состоянии достаточно медленно обменивались местами с освободившимися атомами. Этот обмен привел бы вновь к включению активного изотопа в исходную молекулу и смазал бы весь эффект. Условие очень малого обмена выполняется в недиссоциирующих ковалентных органических галоидах. [3]
Метод Сциларда использует тот факт, что при всех ядерных реакциях ядро-продукт испытывает отдачу от вылетающей частицы или у-кванта, в результате которой атом получает некоторую кинетическую энергию. При этом активный атом вырывается из молекулы в виде иона. При применении неорганических комплексных соединений активируемого элемента ( Ферми с сотрудниками), методом Сциларда при применении носителя достигается обогащение в 10 раз. С помощью введения неионизованных органических соединений удается достичь обогащения радиоактивными изотопами галоидов в 10 раз. Соответствующие соединения ( хлористый этил или йодистый этил) после облучения просто смешиваются х; водой, причем ионы переходят в раствор. Затем водный раствор очищается от остатков соединения, например бензолом. Если эти соединения свободны от выделенных ( например в результате фотохимической диссоциации) галоидов, то в конце концов водный раствор будет содержать меньше неактивных, чем активных атомов галоидов. Если соответствующие органические соединения гигроскопичны, то вместо того, чтобы смешивать их с водой, выделение можно выполнить адсорбционным методом, например углем; при этом особенно хорошо адсорбируются ионы элементов с большими порядковыми номерами. Простым кипячением угля в воде осуществляется десорбция. [4]
Цинн и Сцилард вводили поправки на быстрые нейтроны и получили т) 1 4 для тепловых нейтронов, однако это значение представляется слишком низким, если принять во внимание результаты Брадта, Хагивара и Тейлора. Наилучшим определением числа быстрых нейтронов, приходящихся на одно деление, вызванное медленными нейтронами, является, невидимому, определение Хагивара, хотя Брадт и Майкилс и др. также давали правильный учет поправки на деление от быстрых нейтронов. Сомнительно, чтобы поправка Брадта была достаточно точна, так как сведения о делении были в 1939 г. весьма скудными. Поправка Майкилса, возможно, была столь же правильна, как и у Хагивара, так как у обоих путь расчета был аналогичным, однако существуют другие причины ( см. ниже), заставляющие не придавать большого значения оценке Майхилса. Вычисления Тернера ( по данным Хальбана и др.) должны быть обязательно использованы. [5]
 |
Вещества, получающиеся в результате бомбардировки смесей нейтронами. [6] |
Модификация метода Сциларда и Челмерса с сохранением принципа была описана Глюкауфом и Феем ( 1936 г.) для получения органических соединений, содержащих радиоактивные атомы галоида. Метод может быть применен также для концентрирования радиоактивного элемента. Например, при действии нейтронов на йодистый метил значительная доля получающегося радиоактивного иода экстрагируется вместе с йодистым метиленом. Этилендибромид дает радиоактивный бромоформ, а бромо-форм дает с радиоактивным бромом четырехбромистый углерод. [7]
Однако мысленный эксперимент Сциларда не может служить основанием для каких-либо выводов. Дело в том, что использование одномолекулярного газа допустимо, пока процессы с ним не противоречат газовым законам. Но в момент введения поршня в цилиндр газ сжимается до половины своего объема без затраты работы, что является недопустимой идеализацией мысленного эксперимента Сциларда, вследствие чего этот эксперимент не может использоваться для проверки второго начала термодинамики. [8]
ОБУСЛОВЛЕННЫХ ЗАХВАТОМ МЕДЛЕННЫХ НЕЙТРОНОВ Сцилард и Чалмерс не только доказали наличие эффекта выбрасывания атомов иода, но и получили образец радиоиода со значительно более высокой удельной активностью, чем удельная активность йодистого этила. [9]
Для того чтобы реакция Сциларда - Чалмерса протекала, не обходимо, чтобы радиоактивный атом не рекомбинировал с алки-лом или с другим радикалом и чтобы он не обменивался с неактивным атомом в облучаемой молекуле-мишени. Реакции Сциларда - Чалмерса широко изучались для твердых, жидких и газообразных состояний алкилгалогенидов с использованием в основном ( п, у) - и ( у, п) - процессов. В результате этого изучения были предложены модели21 22, главным образом Либбеем с сотрудниками, для объяснения механизма реакций с участием так называемых горячих атомов. [10]
Для того чтобы реакция Сциларда - Чалмерса протекала, радиоактивный атом не должен рекомбинировать с алкилом или с другим радикалом и обмениваться с неактивным атомом в облучаемой молекуле-мишени. Реакции Сциларда - Чалмерса широко изучались для твердых, жидких и газообразных состояний алкилгалоге-нидов с использованием в основном ( п, у) - и ( у, п) - процессов. В результате этого изучения были предложены модели 21 22, главным образом Либбеем с сотрудниками, для объяснения механизма реакций с участием так называемых горячих атомов. Кроме того, были проведены работы по облучению неорганических соединений. [11]
Для того чтобы реакция Сциларда - Чалмерса протекала, необходимо, чтобы радиоактивный атом не рекомбинировал с алки-лом или с другим радикалом и чтобы он не обменивался с неактивным атомом в облучаемой молекуле-мишени. Реакции Сциларда - Чалмерса широко изучались для твердых, жидких и газообразных состояний алкилгалогенидов с использованием в основном ( п, у) - и ( у, л) - процессов. В результате этого изучения были предложены модели21 22, главным образом Либбеем с сотрудниками, для объяснения механизма реакций с участием так называемых горячих атомов. [12]
Для того чтобы реакция Сциларда - Чалмерса протекала, необходимо, чтобы радиоактивный атом не рекомбинировал с алки-лом или с другим радикалом и чтобы он не обменивался с неактивным атомом в облучаемой молекуле-мишени. Реакции Сциларда - Чалмерса широко изучались для твердых, жидких и газообразных состояний алкилгалогенидов с использованием в основном ( п, у) - и ( у, п) - процессов. В результате этого изучения были предложены модели21 22, главным образом Либбеем с сотрудниками, для объяснения механизма реакций с участием так называемых горячих атомов. [13]
С тех пор, как Сцилард и Чалмерс осуществили свой первый опыт ( в 1934 г.), многие галогенные органические соединения были подвергнуты действию медленных нейтронов. При этом было обнаружено, что значительная часть радиоактивных атомов, примерно 50 %, может быть извлечена из облученных соединений с помощью различных водных растворов, тогда как остальные радиоактивные атомы входят в состав органических веществ и поэтому не могут быть извлечены. Поскольку из рассмотрения значений энергии отдачи следует, что в результате отдачи при испускании f - квантов почти все образующиеся радиоактивные атомы должны выбрасываться из молекул и, следовательно, они должны извлекаться, много исследований было посвящено выяснению причин наблюдаемого неполного извлечения радиоактивных атомов из фазы органического соединения. [14]
По той же причине эксперимент Сциларда не может служить основанием для отождествления физической энтропии, используемой в термодинамике, с информационной энтропией, введенной Шенноном. В эксперименте Сциларда вообще не требуется никакой предварительной информации о местонахождении молекулы после введения в цилиндр поршня, поскольку само движение поршня указывает на ее местонахождение и превращение теплоты в работу будет происходить независимо от того, где находится молекула. [15]
Страницы: 1 2 3 4