Цезий для чего нужен

Цезий. Свойства цезия. Применение цезия

Тает в руках, но не снег – загадка из раздела «химия». Отгадка – цезий. Температура плавления этого металла равна 24,5 градусам Цельсия. Вещество, буквально утекающее сквозь пальцы, открыто в 1860-ом году. Цезий стал первым элементом, обнаруженным с помощью спектрального анализа.

Для начала выделили его хлороплатинат. Ради 50 граммов переработали 300 тонн минеральной воды. С названием нового металла мудрить не стали. С латинского «цезий» переводится как «голубой».

Химические и физические свойства цезия

Из металлов элемент самый редкий и рассеянный в земной коре. В природе встречается лишь один изотоп – цезий 133. Он полностью устойчив, то есть не подвержен радиоактивному распаду.

Радиоактивные изотопы металла получены искусственно. 135-ый цезий – долгожитель. Период его полураспада приближается к 3 000 000 лет. Цезий 137 наполовину распадается за 33,5 года. Изотоп признан одним из основных источников загрязнения биосферы.

В нее нуклид попадает из сбросов заводов, атомных станций. Период полураспада цезия позволяет ему проникать в воды, почву, растения, накапливаться в них. Особенно много 137-го изотопа в пресноводных водорослях и лишайниках.

Будучи самым редким из металлов, цезий является еще и самым активным. Элемент щелочной, расположен в главной подгруппе 1-ой группы периодической системы, что уже обязывает вещество легко вступать в химические реакции. Их течение усиливает присутствие воды. Так, на воздухе атом цезия взрывается из-за нахождения ее паров в атмосфере.

Взаимодействия легко запускаются по 2-м причинам. Первая – сильный отрицательный электрохимический потенциал. То есть, атом заряжен отрицательно, стремится притянуть к себе иные частицы.

Вторая причина – площадь поверхности цезия при реакциях с другими веществами. Тая в комнатных условиях, элемент растекается. Получается, что для взаимодействия открыто большее число атомов.

Применение цезия

Цезий, формула которого обеспечивает низкую работу выхода электрона, пригождается при изготовлении фотоэлементов. В приборах на основе 55-го вещества затраты на получение тока минимальны. Чувствительность же к излучению, напротив, максимальна.

Применяют 55-ый металл и в счетчиках заряженных частиц. Для них закупают йодит цезия. Активированный таллием, он регистрирует почти любые излучения. Цезиевые детекторы приобретают для атомных предприятий, геологической разведки, медицинских клиник.

Пользуются приборами и космической отрасли. В частности, «Марс-5» изучил элементарный состав поверхности красной планеты именно благодаря гамма-спектрометру на основе цезия.

Способность улавливать инфракрасные лучи – причина для применения в оптике. В нее добавляют бромид цезия и оксид цезия. Он есть в биноклях и очках ночного видения, оружейных прицелах. Последние, срабатывают даже из космоса.

Обрабатывать 137-ым изотопом можно и медицинские инструменты, лекарства. Нуклид нужен и в самом лечении, если дело касается опухолей. Метод называется радиотерапией. Препараты с цезием дают и при шизофрении, дифтерии, язвенных заболеваниях, некоторых видах шока.

Растет и прочность на разрыв, стойкость к коррозии. Правда, промышленники ищут альтернативу 55-му элементу. Слишком уж он дефицитен, не выгоден в цене.

Добыча цезия

Металл выделяют из поллуцита. Это водный алюмосиликат натрия и цезия. Минералов, содержащих 55-ый элемент единицы. В поллуците процентовка цезия делает добычу экономически обоснованной. Немало металла и в авогардите. Однако, этот камень сам столь же редок, как и цезий.

Промышленники вскрывают поллуцит хлоридами или сульфатами. Цезий из камня выделяют, погружая его в подогретую соляную кислоту. Туда же засыпают хлорид сурьмы. Образуется осадок.

Его промывают горячей водой. Итог операций – хлорид цезия. При работе с сульфатом, поллуцит погружают в серную кислоту. На выходе образуются алюмоцезиевые квасцы.

В лабораториях применяют другие методы получения 55-го элемента. Их 3, все трудоемки. Можно нагреть дихромат и хромат цезия с цирконием. Но, для этого требуется вакуум. Он нужен и для разложения азида цезия. Без вакуума обходятся лишь при нагреве специально подготовленного кальция и хлорида 55-го металла.

Цена цезия

В России добычей и переработкой поллуцита занимается Завод редких металлов в Новосибирске. Продукцию предлагает и Горно-обогатительный комбинат Ловозерска. Последний предлагает цезий в ампулах по 10 и 15 миллиграммов.

Они идут в пачках по 1000 штук. Минимальная цена – 6000 рублей. Севредмет тоже торгует ампулами, но готов осуществлять поставки меньших объемов, — от 250-ти граммов.

Источник

ЦЕЗИЙ — металл со взрывным характером

Цезий — самый активный металл в мире.

Отличить цезий от любого другого элемента легко — это чрезвычайно легкоплавкий металл. Не стоит брать его в руки — он взрывается от соприкосновения со льдом, воздухом, водой, спиртом…

Как открыли элемент

История цезия начинается в XIX веке. Ученые (химики Кирхгоф и Бунзен) исследовали минеральные источники Шварцвальда с помощью спектрального анализа и нашли небесно-голубые линии неизвестного элемента. Элемент получил название по цвету линий на спектрограмме (caesius — голубой).

Свойства

Цезий (Caesium) относится к щелочным металлам.

Химические свойства цезия:

28,44 °C[4]Температура кипения667,6 °C[2]; 688 °C[3]; 669,2 °C[4]Уд. теплота плавления2,09 кДж/мольУд. теплота испарения68,3 кДж/мольМолярная теплоёмкость32,21[4] Дж/(K·моль)Молярный объём70,0 см³/мольКристаллическая решётка простого веществаСтруктура решёткикубическая объёмноцентрированнаяПараметры решётки6,140 ÅТемпература Дебая39,2 KПрочие характеристикиТеплопроводность(300 K) 35,9 Вт/(м·К)Номер CAS7440-46-2

Добыча

Нахождение в природе затруднено ввиду «распыленности» цезиевых руд.

Добыча цезия из руды

Производство металла затруднено сложностью извлечения металла высокой очистки из руд.

Способы получения предполагают ректификацию, очистку от мехпримесей, удаление следов газов (O2, H2, N2), ступенчатая кристаллизация.

Сплавы

В состав сплавов и соединений обычно входят: барий, сурьма, таллий. Эти сплавы получают методом электролиза.

Плюсы и минусы

К достоинствам металла можно отнести его невероятную активность. По чувствительности к свету ему нет равных. Из цезия легче всего получить (энергетически малозатратно) плазму.

Недостатками можно считать сложность работы с металлом и ограниченный запас цезийсодержащих руд.

Использование цезия

Металл используют в двигателях орбитальных спутников, в МГД-генераторах.

Купить соединения металла

Цены на соединения металла:

Мне 42 года и я специалист в области минералогии. Здесь на сайте я делюсь информацией про камни и их свойства — задавайте вопросы и пишите комментарии!

Источник

Цезий – полезные свойства и особенности редкого металла

Это вещество – одно из редких на планете. Потребности превышают предложение в разы. Цезий востребован наукой, атомщиками, промышленниками, врачами.

Что представляет собой

Цезий – химический элемент, в таблице Д.Менделеева занимает ячейку №55.

Это весьма мягкое (0,2 по Моосу), вязкое вещество цвета бледного золота. Относится к металлам щелочной группы.

Цезий – самый мягкий элемент периодической таблицы, но самый тяжелый из устойчивых щелочных металлов.

Структура кристаллической решетки металла – куб.

Полное международное обозначение – Cesium, краткое и формула – Cs.

История открытия

Вещество обнаружили немецкие ученые Вильгельм Бунзен и Роберт Кирхгоф, испробовав оптико-спектроскопический метод.

К 1860 году это было новейшее средство исследования:

Цезий – первый в истории химический элемент, открытый методом спектрального анализа.

Через 22 года удалось получить чистый металл. Это заслуга шведского химика Карла Сеттерберга. Он экспериментировал с цианистым цезий-бариевым расплавом.

Нахождение в природе

Типичные для цезия формы нахождения в природе – рассеянность в толще других пород либо в составе минералов. Промышленный интерес представляют минералы поллуцит и лепидолит.

Природный элемент по составу – это единственный стабильный изотоп цезий-133. При работе реакторов атомных станций формируется изотоп цезий-137. В отличие от природного аналога, это сильный и суперопасный загрязнитель окружающей среды.

Это редкий элемент: подтвержденные глобальные резервы цезия – всего 70 тысяч тонн.

Физико-химические характеристики

Металл наделен неординарными физическими и химическими свойствами.

Это самое активное из известных веществ:

Данные характеристики позволяют отличить цезий от других металлов.

Цезий сопоставим с францием. Но франций еще неустойчивее, поэтому пока существует умозрительно.

Месторождения

Крупных месторождений руды единицы:

Цезий редок, годовая глобальная добыча обогащенной руды измеряется 20-22 тоннами, металла – 9 тонн. Потребность – вчетверо больше.

Литр морской воды содержит 0,000005 г цезия. Тонна земной коры – 3,7 г, самые «богатые» минералы – до 15 г.

Химическая активность вещества усложняет добычу.

Технология получения

Металлический цезий получают лабораторно и промышленными методами:

Получение металла чистоты выше 99% (четыре либо пять девяток) – одна из технологически сложнейших проблем металлургии металлов редкого сегмента.

Кристаллы цезия

Где используется

Химические особенности ограничивают применение цезия. При использовании он рассеивается, что исключает повторные циклы. Несмотря на эти недостатки, материал идет нарасхват.

Достоинствами металла обусловлена его востребованность ядерной энергетикой, радиоэлектроникой, электро- и рентгенотехникой, химпромом, медициной.

Цезий как металл либо его соединения содержит разная продукция:

Цезием-137 стерилизуют продукты питания (консервы, мясо), медицинский инструментарий, аптечный ассортимент.

Спектрометром на основе цезия исследовалась структура поверхности Марса.

«Сердце» атомных часов – атом цезия-9193. Эта частота – «цезиевый стандарт» – эталон времени для определения секунды в Сети, инфраструктуре сотовой связи, GPS.

В России продают металл и соединения. Цена цезия чистоты 99,9% – 4,3-4,5 тыс. руб. за грамм.

Значение для человека

Микродозы цезия обнаружены в большинстве организмов. В химических соединениях токсичность металла минимальна.

Жизненные процессы

Солями металла лечат гипотонию. Их свойство стабилизировать давление и работу сосудов открыл светило мировой науки русский врач Сергей Боткин в 1888 году.

Значение цезия как биологического компонента еще выясняется:

Установлено, что вещество:

Суточная потребность человека в цезии не определена.

Попавшее в организм вещество всасывается кровью, усваивается ЖКТ. Выводится естественным путем.

4/5 цезия аккумулируется мышцами, остальное делят скелет, сердце, печень, кровь.

Питание

Цезием насыщенны пресноводная растительность, полярная флора и фауна (лишайники, оленина, мясо гагар, других птиц).

Симптомы дефицита

О нехватке вещества у детей сигнализирует плохой аппетит, задержка физического и умственного развития.

Предупреждение

Угрозу представляет цезий-137, продукт ядерного синтеза. Даже микродозы вызывают лучевую болезнь.

Как примесь металл присутствует в морганите, амазоните, пеццоттаите (цезиевом берилле), лепидолите, других самоцветах. Это нужно учитывать собирателям минералогических коллекций. То есть хранить экспонаты в соответствующих условиях.

Источник

Цезий: факты и фактики

Цезий — это первый элемент, открытый благодаря спектроскопии: в 1860 году, изучая спектр свечения образца минеральной воды из Шварцшильда, Роберт Бунзен и Густав Кирхгофф обнаружили в нем яркие синие линии. Порождающий их элемент назвали цезием от латинского caesius, что можно перевести как ‘небесно-голубой’. Медики сразу же попытались использовать новый элемент, но без особых успехов. В XX веке выяснили, что цезий легко возбудить светом, поэтому его стали применять в различных оптических приборах, в том числе в детекторах, которые используют для анализа продуктов распада заряженных частиц. Наличие единственного природного изотопа — цезия-133, большая атомная масса и простая конфигурация электронной оболочки сделали газ цезия рабочим телом сверхточных часов, которые теперь задают мировое время. Проявил он себя и как катализатор. Однако время идет вперед, и по мере роста объемов производства ему находят новые области применения, порой весьма спорные.

Зачем взгляд создателей зеленой энергетики сконцентрировался на цезии? Огромные надежды материаловеды возлагают на цезиевый перовскитный солнечный элемент. Не так уж давно, в 2009 году, начала подниматься волна интереса к так называемым перовскитным солнечным элементам (см. «Химию и жизнь» № 7, 2019). Сейчас она превратилась в форменное цунами. Еще бы, ведь эффективность преобразования солнечного света в электричество у таких элементов выросла до вполне приемлемых 14%, а в тандеме с кремниевым элементом перовскитный дает вообще рекордные 28%. Технологов очень привлекает дешевый метод изготовления таких элементов, а эксперты предрекают резкое снижение цен на солнечные панели после запуска массового производства перовскита. И оно уже началось! В августе 2020 года китайская компания «Микрокванта» открыла в Цюйчжоу фабрику на площади в 70 га и к концу года обещает выпустить 200 тысяч квадратных метров чисто перовскитных элементов. В 2021 году в ФРГ начнется производство тандемных кремний-перовскитных элементов по технологии британской компании «Оксфорд фотовольтаикс».

Руководители компании «Микрокванта» Яо Цзичжун и Янь Буи держат первый серийно выпускаемый перовскитный элемент. Пока что органический, а не цезиевый. Фото: Microquanta

Однако все эти успехи достигнуты на органо-неорганических перовскитах, в молекулах которых к галогениду свинца приделан органический катион, например метиламмоний. Практика же показывает, что эти соединения не очень-то устойчивы к действию солнечного света и атмосферной влаги. Кроме того, технологи уже исчерпали арсенал средств для повышения эффективности таких соединений, вплотную приблизившись к теоретическим пределам. И вот в 2015 году возникла идея заменить органический катион металлом: в качестве такового выбрали именно цезий, поскольку его способность легко расставаться со своим внешним электроном давно известна физикам. Так появились неорганические перовскиты на основе цезия.

У них есть два направления использования: квантовые точки, то есть наночастицы, способные хорошо испускать и поглощать свет, и солнечные элементы. За пять лет эффективность преобразования света в электричество цезиевыми элементами выросла от 5 до почти 20% (это на лабораторных образцах), а если брать не данные экспериментаторов, а сертифицирующего органа — то до чуть менее 15%. До теоретического предела еще далеко, фактически пройдена лишь половина пути, так что простор для улучшений большой. Правда, со стабильностью у этих элементов пока не все в порядке. Так, лучшие элементы, подвергнутые ускоренным испытаниям по регламенту Международной электротехнической комиссии, показали снижение эффективности на 10% за 240 часов работы, тогда как по правилам они должны были продержаться не менее 1000 часов. Ну да у материаловедов есть много инструментов для увеличения стабильности. Главное — добиться, чтобы дешевый цезиевый перовскитный элемент сумел преобразовывать солнечный свет не хуже дорогого кремниевого, иначе все танцы вокруг него окажутся бесполезными.

Заметка фенолога

САЕ- в латинском названии цезия сaesium, возможно, взялось из слова caelestis, то есть ‘небесный’ (по другой версии от caesi-, то есть ‘уничтоженный’). Зная это, можно в слове сaesar найти небесного царя.

Почему нефтяники льют в скважины кубометры растворов соли цезия? Такие соли оказались уникальным компонентом современных буровых растворов, и на это уходит более половины из тех 50 тонн цезия, которыми эксперты оценивают его годовую добычу.

Раствор формиата цезия настолько плотный, что в нем может плавать алюминиевая деталька. Фото: Theodore W. Gray

История бурового раствора с формиатом цезия начинается в 1999 году. Тогда у компании «Тоталь» возникла проблема. Она с 1997-го бурила скважины на нефтяных полях Элгин-Франклин в британском секторе Северного моря. Нефть там залегает почти на шестикилометровой глубине, а давление и температура в пласте небывало велики — более тысячи атмосфер и до 205°С. К 1999 году было оборудовано семь скважин, в двух уже пробили отверстия в стенках для увеличения выхода нефти из пласта, нефтяники это называют перфорацией.

И тут выяснилось: на всех скважинах установлены бракованные подвески лифтовых колонн, то есть труб, по которым нефть поступает на поверхность; подвески термообработали по неверному режиму. Что делать? Глушить скважины и бурить новые? Инженеры предложили другой путь: скважины временно заглушить, вынуть трубы, сменить подвески и заново все запустить в работу. Глушат скважину, заливая ее тем же буровым раствором, однако использовать буровую грязь в этом случае было нельзя. Нефтяной коллектор этого месторождения состоит из песчаных пород, и частицы глины, отлагаясь в порах, могли его забить. Значит, для ремонта требовался рассол: плотность ему обеспечивают не частицы твердого вещества, а растворенная соль. Однако на тот момент подходила лишь одна соль — бромид цинка. Ее раствор мало того что вызывает сильнейшую коррозию, так еще и вреден: цинк мог оказаться в море в таком количестве, которое вызвало бы гибель морских обитателей. Нужно искать какую-то безвредную жидкость.

Так выглядит производственная площадка в Канаде, где компания Sinomine Special Fluids добывает цезий и делает из него раствор формиата для нефтяников

С тех пор нефтяники часто используют формиат цезия как компонент бурового раствора: с ним пробурили почти сотню скважин, как правило, морских. Плотная и безопасная цезиевая жидкость сокращает время бурения на две-четыре недели (в зависимости от сложности проходки), снижает износ оборудования, скорость коррозии и повышает нефтеотдачу. Главное же в том, что благодаря своей безвредности для рабочих и окружающей среды такие буровые растворы задают новый стандарт бережного отношения к природе при проведении работ на нефтеприиске.

Как цезий оказывается в атомной установке и что он там делает? Цезий там может оказаться по двум причинам. Во-первых, радиоактивный цезий сам собой образуется при делении урана в атомном реакторе. Такой цезий лучше бы не появлялся. Ведь у него сильная радиоактивность и большое время жизни; из-за этого именно радиоцезий приводит к длительным негативным последствиям после ядерных инцидентов. А во-вторых, в атомную или термоядерную установку проектирующий ее инженер может вполне осознанно поместить цезий. Причина в том, что слой цезия, нанесенный на катод электронной лампы, резко снижает работу выхода электрона, то есть без дополнительных усилий увеличивает ток в такой лампе. Казалось бы, при чем тут атомные установки? А вот при чем.

Сторонники развития межпланетной космонавтики убеждены, что без атомной энергетической установки никакие полеты мало-мальски вместительных космических кораблей к планетам Солнечной системы невозможны. Однако такая установка никак не может использовать те принципы превращения тепла в электричество, которые применимы на Земле, — габариты не позволяют разместить в космосе паровую машину. Поэтому в 70-х годах советские инженеры из Физико-энергетического института им. А. И. Лейпунского и НПО «Красная звезда» сконструировали атомную установку «Топаз» на ином принципе: тепло напрямую превращалось в электричество за счет термоэмиссии. Соответствующее устройство представляет собой электронную лампу, у которой электроны вылетают из нагретого катода и летят к холодному аноду, обеспечивая электрический ток в цепи. Катод же нагревается теплом атомного реактора. Так вот, если на катоде находится слой цезия, ток электронов возрастает многократно.

Однако как удержать цезий на горячем катоде? Для этого придумали такую хитрость. Зазор между электродами очень мал, исчисляется сотней микронов. Поэтому цезий не нанесли на катод, а стали прокачивать газ из его атомов через этот зазор. Часть атомов оказывалась на поверхности катода и облегчала выход электронов из нее. Успешные испытания «Топазов» прошли на спутниках «Космос-1818» и «Космос-1867» соответственно в 1987 и 1988 году, однако после чернобыльской катастрофы работы такого рода свернули. Их было возобновили в сотрудничестве с американцами, но в конце 90-х и эта программа прекратилась.

Аналогичную роль цезий сыграл и в установках, которые тогда же придумали новосибирские физики из Института ядерной физики СО АН СССР, однако не для энергетики, а совсем для другой задачи. Им требовалось получить пучок отрицательно заряженных ионов водорода для использования в ускорителе. Как сделать положительный ион более или менее понятно, надо ионизировать атомы — оторвать электрон, скажем, светом. Но как сделать отрицательный ион? Такие ионы получатся, если бомбардировать молекулами водорода катод электронной трубки. Подцепив вышедший из него электрон, молекула теряет стабильность и вскоре распадается на атом водорода и отрицательный ион, который затем ловкими манипуляциями выводят в ускоритель. Оказалось, что и тут цезиевое покрытие на катоде в десятки раз облегчает выход электрона и производство ионов водорода.

Теперь же такой источник ионов хотят использовать термоядерщики. Их задача — нагреть топливо, то есть атомы дейтерия, так, чтобы при попадании в плазму они ее не охладили. А нагреть — это значит придать атомам высокую скорость движения. Однако ускорять нейтральные атомы гораздо сложнее, чем ионы. Поэтому возникла идея сделать ионы, их разогнать, а потом нейтрализовать. Нейтрализацию проводят в столкновениях с другими атомами, однако если заряд положительный, то чем больше скорость иона, тем меньше вероятность столкновения. А с отрицательными так не происходит. Поэтому по мере строительства ИТЕРА задача создания мощного источника отрицательных ионов водорода стала насущной, и без цезия здесь не обойтись. При предполагаемых огромных токах в таком источнике нужен не просто катод с цезием, а целая система постоянной регенерации его слоя. Ее разрабатывают.

Используют ли цезий в космических двигателях? Нет, попытки обеспечить движение космического аппарата за счет реактивной струи ускоренных ионов цезия предпринимали американцы, но не преуспели. Сейчас рабочим телом для космических ионных двигателей служит ксенон, столь же тяжелый, как цезий.

Что произошло с радиоактивным цезием после аварии на Фукусиме? Из числа радиоактивных изотопов, образующихся в атомном реакторе, цезий-137 оказывается самым зловредным: его, во-первых, много, а во-вторых, период полураспада 30 с лишним лет, то есть радиоактивное загрязнение обеспечено надолго. Например, при аварии на Фукусиме в 2011 году было выброшено около 20 кг радиоактивного цезия. Это чудовищно много; активность такого куска радиоцезия составляет 9–36 ПБк, то есть несколько десятков миллионов миллиардов распадов в секунду. Счетчик радиоактивности, окажись он рядом с этим куском не то что трещал бы беспрерывно. Нет, он не издал бы ни звука: акустические колебания, следующие с такой невероятной частотой, невозможны в атмосфере Земли, у них длина волны много меньше длины свободного пробега молекулы.

Фукусимская авария дала исследователям самые свежие данные о радиоактивном цезии. Оказалось, что цезий при взрыве реактора вылетает не в виде каких-то растворимых соединений, а в форме частиц, состоящих в основном из оксидов железа и кремния. Видимо, частицы эти весьма устойчивы. Во всяком случае, спустя год после аварии их легко нашли в образцах почвы, взятой со школьного двора Фукусимы. Одиночные частицы с радиоцезием обнаруживали и на поверхности побегов бамбука в сотне километров от места аварии, и на пластинках шляпки гриба шиитаке, однако больше всего их было в опаде бамбуковых листьев и на самом конце ножки, которой гриб присоединен к пеньку. А внутри побега бамбука и плодового тела гриба радиоактивного цезия не заметили. Это подсказывает: подвижность радиоцезия и его способность мигрировать в растительные ткани несколько преувеличены; видимо, путешествуют микрочастицы, содержащие цезий.

С помощью электронного микроскопа и Оже-спектрометрии можно построить карту распределения какого-либо элемента в образце. Изучение этим методом частиц, разлетевшихся после взрыва АЭС в Фукусиме, показало, что они в основном состоят из оксида железа с добавками кремния, хлора и цинка. В них и сосредоточен радиоактивный цезий. Фото: Scientific Reports, 30 августа 2013 года

Как быть с землей, загрязненной цезием? Небольшие территории можно рекультивировать, отправив загрязненные предметы и почву в могильники, но речь не об этом. Специалисты говорят, что атомная бомбардировка или крупная авария на атомной станции по своим последствиям прежде всего сельскохозяйственная катастрофа, ведь радиоактивные элементы рассеиваются по полям, лесам и неизбежно оказываются в продуктах питания. В случае с цезием это загрязнение достигает фонового значения лишь спустя многие десятилетия. Очистить огромные площади сельскохозяйственных земель практически невозможно, равно как и изъять их из использования, ведь тогда надо отселить огромное число людей, живущих трудом на этих землях. Поэтому производство на слабозагрязненных землях не останавливают, а полученную загрязненную продукцию могут смешивать с чистой для получения допустимого уровня радиоактивности, как это делали в СССР после чернобыльской аварии.

Тем не менее есть и другие способы. Цезий не входит в число жизненно важных элементов, и его присутствие в тканях растения лишь игра случая; однако размах этой игры очень велик. Опыты, поставленные с разными видами и разными сортами кормовых трав, свидетельствуют: накопление ими цезия может различаться более чем десятикратно! Колебания аналогичного размаха наблюдают и в течение сезона — в начале лета, когда активно растут листья и стебли, цезия оказывается существенно меньше, чем к концу. Благодаря этому можно, не меняя привычного уклада хозяйства, за счет выбора сортов и правильной агротехники даже на загрязненных землях получать относительно чистую продукцию. Если же генетики приложат старания, то в распоряжении аграриев окажутся сорта, практически не всасывающие цезий из почвы. Поскольку и аварии на атомных станция неизбежны, и земель, загрязненных предыдущими инцидентами, не так уж мало, иметь такие семена было бы не лишне.

Однако не со всеми деревьями это будет работать, поскольку некоторые из них умеют и сами неплохо высасывать цезий из почвы. Об этом свидетельствуют немецкие опыты по изучения меда. Так, уже с 1988 года коэффициент перехода почвенного радиоцезия в рапсовый мед не превышал 2%. А у падевого меда, который пчелы собирают с тлей, пасущихся на побегах хвойных растений, коэффициент был гораздо больше. Последующий анализ еловых иголок и молодых побегов выявил высокое содержание радиоцезия в них. Самый большой коэффициент перехода радиоцезия из почвы в мед был замечен в вересковом меде: там наблюдали даже сорокакратное превышение по сравнению с содержанием в почве.

Насколько опасны пожары лесов на землях, загрязненных цезием? Сейчас, спустя 75 лет после американской бомбардировки Хиросимы и Нагасаки и 63 года после аварии на «Маяке», есть только два больших леса на загрязненной радиоцезием почве — в районах Чернобыля и Фукусимы. В первом случае их площадь составляет три тысячи квадратных километров, во втором — четыреста. Активность на площади фукусимских лесов в ноябре 2011 года составляла более 1 МБк с квадратного метра (естественный фон в сотни тысяч раз меньше). Логично ожидать, что выпавшие на леса радиоактивные элементы из леса никуда не делись и либо уже распались там, либо продолжают это делать. Цезий как раз и принадлежит к последним.

Предположительно он скапливается в лесной подстилке, откуда попадает в иголки, а с их отмиранием возвращается обратно в подстилку, фактически не перемещаясь с места. А случись возгорание, эта идиллия нарушится и радиоактивные частицы превратятся в пепел, с которым могут разлететься далеко от места пожара. Однако как далеко они улетят? Легко поставить опыт. Нужно собрать иголки сосен и елей, типичных обитателей обоих загрязненных лесов, опад под деревьями, пропитать их раствором соли цезия (конечно, нерадиоактивного), сжечь, а продукты сгорания выдуть сквозь трубу на высоту метров в пятнадцать — двадцать: так взвивается пламя при лесном пожаре.

Этот эксперимент провели в 2018 году на стенде Лаборатории пожаров Лесной службы США, что в городе Миссула, и получили очень важные результаты. В частности, оказалось, что с дымом уходит лишь ничтожная доля цезия — не более 3%, остальное остается в золе, рассыпанной на месте пожара. Да и цезиевые частицы дыма далеко не улетают: в подавляющем большинстве они крупные, диаметром в десять микрон. Поэтому наибольшей опасности подвергаются пожарные.

Похоже, этот вывод был подтвержден практикой во время страшного лесного пожара, полыхавшего в апреле — мае 2020 года в Чернобыльской зоне: по данным СМИ, превышения уровней радиации за пределами зоны замечено не было. А опыты, поставленные исследователями из Киотского университета, показали, что мусор из загрязненных районов нужно сжигать при высокой температуре: тогда радиоактивный цезий соберется в подовой золе, а при низкой температуре горения им будут обогащены частицы дыма.

Зачем нужен радиоактивный цезий и что бывает при неаккуратном обращении с ним? Цезий-137 используют в технике и медицине как источник мощного гамма-излучения. Медики применяют его для лечения рака предстательной железы, помещая горошинку радиоактивного препарата в область опухоли — гамма-лучи ее выжигают. А в технике гамма-лучи нужны для самых разных измерений — от поиска дефектов конструкций до определения уровня заполнения всевозможных резервуаров. Такое широкое распространение оборудования с радиоактивным цезием в совокупности с безграмотностью и разгильдяйством порой приводит к жутким последствиям. Дело в том, что время от времени безответственные хозяева списанного оборудования забывают изъять из него цилиндрик с радиоактивным элементом и тот попадает на свалку. Оттуда он в лучшем случае вместе с прочим металлоломом отправится на металлургический завод и попадет в плавку. Получившийся металл станет радиоактивным, что, скорее всего, заметят и забракуют опасную партию. В худшем же вызовет трагедию.

Самая страшная приключилась в 1985 году в бразильском городе Гояния. Там местная клиника переехала в новое здание, а в старом осталась часть оборудования. Рассказывают, что клиника задолжала владельцам здания и те, пока шли суды, оборудование арестовали. Однако об охране не позаботились. Этим воспользовались два человека с низким уровнем социальной ответственности: они украли оборудование, разобрали на запчасти и продали. А среди деталей была ампула с радиоактивным цезием. Воры ампулу продать не смогли и отнесли домой, на празднество. Где похвалились находкой — чудесными кристаллами, которые светятся ночью синим светом.

Кто-то из соседей попробовал чудесный порошок на зуб, кто-то втирал в кожу, кто-то просто положил в карман щепотку. И через некоторое, короткое, время люди начали болеть. Врачи особого внимания на симптомы не обратили, отделавшись привычным — это вы съели чего-нибудь, у вас аллергия. Однако болезни усугублялись, и кому-то из пострадавших пришло в голову выстроить цепочку событий. Порошок предъявили медикам, и те сразу всё поняли: стали опознавать у пострадавших лучевую болезнь разной степени тяжести. Всего пострадало две с лишним сотни человек, а четверо от лучевой болезни умерло.

Если бразильцы пострадали от собственной безалаберности и безграмотности, то жители дома в Краматорске стали безвинными жертвами чудовищного несчастного случая. Обитатели нескольких квартир долго жаловались на плохое самочувствие, несколько человек умерло от рака крови. В конце концов, в 1989 году, провели проверку. И нашли цилиндр с цезием, вмурованный в стену дома. Расследование показало, что этот цилиндр пропал в 70-х годах и, видимо, оказался в составе гравия, который использовали при изготовлении бетона (на цементном заводе цезиевые приборы имеются). Этот бетон и залили в злополучную стену.

А вот инцидент 1997 года к жертвам не привел. Тогда солдаты в Грузии демонтировали старую казарму Советской армии, и один из них нашел красивый, теплый цилиндр из полированного металла. К счастью, открывать его он не стал, а положил себе в карман. Природа находки раскрылась после того, как солдат получил радиационный ожог.

Служит ли цезий лекарством? Подобно рубидию (см. «Химию и жизнь» № 9, 2020), медики пытались применять его для лечения психических заболеваний, но, похоже, не преуспели. В литературе встречаются противоречивые данные. Так одни исследователи отмечают, что содержание цезия в крови пациентов, страдающих маниакально-депрессивным психозом, понижено по сравнению со здоровыми людьми, а также с теми пациентами, у которых состояние после лечения улучшилось. Другие, впрочем, никаких различий не находят. В любом случае эти работы выполнены во второй половине XX веке, а сейчас тема, похоже, потеряла актуальность. Однако среди онкологов цезий приобрел весьма скандальную славу.

Дело в том, что сторонники альтернативной медицины пропагандируют так называемый метод высокощелочной терапии рака, в ходе которой человек принимает хлорид цезия. Согласно адептам метода, цезий концентрируется в клетках опухоли и создает там щелочную среду, губительную для клетки. Критики метода отмечают, что никаких химических или биологических предпосылок у этого метода нет. Более того, регулярное потребление с пищей хлорида цезия в предлагаемой дозе, 6 граммов в день, а тем более его введение внутривенно, приводит к серьезным проблемам с работой сердца, вызывая тахикардию и даже его остановку, что зафиксировано документально. Ну а Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США не только не включило цезиевую терапию рака в число разрешенных методов, но и время от времени рассылает письма, предупреждающие об опасности этого метода. Однако сторонники утверждают: научная основа очень даже имеется, результаты ничуть не хуже, а порой и лучше, нежели у признанных препаратов. Впрочем, чтобы понять суть этой запутанной истории, следует углубиться в подробности.

Источник