RU2563511C2 - Microbiological method of transmutation of chemical elements and conversion of isotopes of chemical elements - Google Patents
Microbiological method of transmutation of chemical elements and conversion of isotopes of chemical elements Download PDFInfo
- Publication number
- RU2563511C2 RU2563511C2 RU2014119570/10A RU2014119570A RU2563511C2 RU 2563511 C2 RU2563511 C2 RU 2563511C2 RU 2014119570/10 A RU2014119570/10 A RU 2014119570/10A RU 2014119570 A RU2014119570 A RU 2014119570A RU 2563511 C2 RU2563511 C2 RU 2563511C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- elements
- isotopes
- uranium
- radioactive
- thorium
- Prior art date
Links
- 229910052729 chemical element Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 66
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 238000009377 nuclear transmutation Methods 0.000 title claims description 44
- 238000013048 microbiological method Methods 0.000 title claims description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 129
- JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N uranium(0) Chemical compound [U] JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 108
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 74
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 claims abstract description 44
- ZSLUVFAKFWKJRC-IGMARMGPSA-N 232Th Chemical compound [232Th] ZSLUVFAKFWKJRC-IGMARMGPSA-N 0.000 claims abstract description 38
- 229910052776 Thorium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 38
- 229910052699 polonium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 36
- HZEBHPIOVYHPMT-UHFFFAOYSA-N polonium atom Chemical compound [Po] HZEBHPIOVYHPMT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 36
- 229910052705 radium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 36
- HCWPIIXVSYCSAN-UHFFFAOYSA-N radium atom Chemical compound [Ra] HCWPIIXVSYCSAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 36
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 36
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 claims abstract description 25
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- -1 protactinium Chemical compound 0.000 claims abstract description 17
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims abstract description 13
- SYUHGPGVQRZVTB-UHFFFAOYSA-N radon atom Chemical compound [Rn] SYUHGPGVQRZVTB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229910052704 radon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229910052781 Neptunium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- LFNLGNPSGWYGGD-UHFFFAOYSA-N neptunium atom Chemical compound [Np] LFNLGNPSGWYGGD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 229910052695 Americium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- LXQXZNRPTYVCNG-UHFFFAOYSA-N americium atom Chemical compound [Am] LXQXZNRPTYVCNG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 241000605118 Thiobacillus Species 0.000 claims abstract description 9
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N ytterbium Chemical compound [Yb] NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Substances BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000002901 radioactive waste Substances 0.000 claims abstract description 5
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 4
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 claims abstract description 3
- 241000242759 Actiniaria Species 0.000 claims description 12
- 239000012857 radioactive material Substances 0.000 claims 1
- 229910052767 actinium Inorganic materials 0.000 abstract description 14
- QQINRWTZWGJFDB-UHFFFAOYSA-N actinium atom Chemical compound [Ac] QQINRWTZWGJFDB-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 13
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 229910052730 francium Inorganic materials 0.000 abstract 1
- KLMCZVJOEAUDNE-UHFFFAOYSA-N francium atom Chemical compound [Fr] KLMCZVJOEAUDNE-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 230000002779 inactivation Effects 0.000 abstract 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 84
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 38
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 33
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 26
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 25
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 21
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 21
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 21
- 230000002906 microbiologic effect Effects 0.000 description 20
- 229910052778 Plutonium Inorganic materials 0.000 description 19
- 239000000047 product Substances 0.000 description 19
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 18
- OYEHPCDNVJXUIW-UHFFFAOYSA-N plutonium atom Chemical compound [Pu] OYEHPCDNVJXUIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 16
- 230000005255 beta decay Effects 0.000 description 16
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 14
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 12
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 12
- QQINRWTZWGJFDB-IGMARMGPSA-N actinium-227 Chemical compound [227Ac] QQINRWTZWGJFDB-IGMARMGPSA-N 0.000 description 10
- XLROVYAPLOFLNU-IGMARMGPSA-N protactinium-231 Chemical compound [231Pa] XLROVYAPLOFLNU-IGMARMGPSA-N 0.000 description 10
- ZSLUVFAKFWKJRC-YPZZEJLDSA-N thorium-230 Chemical compound [230Th] ZSLUVFAKFWKJRC-YPZZEJLDSA-N 0.000 description 10
- JFALSRSLKYAFGM-OIOBTWANSA-N uranium-235 Chemical compound [235U] JFALSRSLKYAFGM-OIOBTWANSA-N 0.000 description 10
- 229910052768 actinide Inorganic materials 0.000 description 9
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 9
- 230000005271 beta minus decay Effects 0.000 description 9
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 9
- HCWPIIXVSYCSAN-IGMARMGPSA-N Radium-226 Chemical compound [226Ra] HCWPIIXVSYCSAN-IGMARMGPSA-N 0.000 description 8
- 150000001255 actinides Chemical class 0.000 description 8
- 230000005262 alpha decay Effects 0.000 description 8
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 8
- ZSLUVFAKFWKJRC-UHFFFAOYSA-N thorium Chemical compound [Th] ZSLUVFAKFWKJRC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 8
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 8
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- HZEBHPIOVYHPMT-OUBTZVSYSA-N Polonium-210 Chemical compound [210Po] HZEBHPIOVYHPMT-OUBTZVSYSA-N 0.000 description 7
- LXQXZNRPTYVCNG-YPZZEJLDSA-N americium-241 Chemical compound [241Am] LXQXZNRPTYVCNG-YPZZEJLDSA-N 0.000 description 7
- 230000005266 beta plus decay Effects 0.000 description 7
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 7
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 230000004992 fission Effects 0.000 description 7
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 7
- 230000000155 isotopic effect Effects 0.000 description 7
- LFNLGNPSGWYGGD-IGMARMGPSA-N neptunium-237 Chemical compound [237Np] LFNLGNPSGWYGGD-IGMARMGPSA-N 0.000 description 7
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 7
- JFALSRSLKYAFGM-FTXFMUIASA-N uranium-233 Chemical compound [233U] JFALSRSLKYAFGM-FTXFMUIASA-N 0.000 description 7
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 6
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 6
- 239000003758 nuclear fuel Substances 0.000 description 6
- 241000605222 Acidithiobacillus ferrooxidans Species 0.000 description 5
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 5
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 5
- ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N beryllium atom Chemical compound [Be] ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 5
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 5
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 5
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 5
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 5
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 5
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 5
- 241000219278 Annwoodia aquaesulis Species 0.000 description 4
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 4
- JBKVHLHDHHXQEQ-UHFFFAOYSA-N epsilon-caprolactam Chemical compound O=C1CCCCCN1 JBKVHLHDHHXQEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- HZEBHPIOVYHPMT-IGMARMGPSA-N polonium-209 atom Chemical compound [209Po] HZEBHPIOVYHPMT-IGMARMGPSA-N 0.000 description 4
- 230000005258 radioactive decay Effects 0.000 description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 4
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 4
- 229910052716 thallium Inorganic materials 0.000 description 4
- BKVIYDNLLOSFOA-UHFFFAOYSA-N thallium Chemical compound [Tl] BKVIYDNLLOSFOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OYEHPCDNVJXUIW-FTXFMUIASA-N 239Pu Chemical compound [239Pu] OYEHPCDNVJXUIW-FTXFMUIASA-N 0.000 description 3
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052789 astatine Inorganic materials 0.000 description 3
- RYXHOMYVWAEKHL-UHFFFAOYSA-N astatine atom Chemical compound [At] RYXHOMYVWAEKHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 description 3
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000005264 electron capture Effects 0.000 description 3
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 3
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 3
- 230000005865 ionizing radiation Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000009629 microbiological culture Methods 0.000 description 3
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 3
- OYEHPCDNVJXUIW-VENIDDJXSA-N plutonium-238 Chemical compound [238Pu] OYEHPCDNVJXUIW-VENIDDJXSA-N 0.000 description 3
- OYEHPCDNVJXUIW-OIOBTWANSA-N plutonium-241 Chemical compound [241Pu] OYEHPCDNVJXUIW-OIOBTWANSA-N 0.000 description 3
- HZEBHPIOVYHPMT-BJUDXGSMSA-N polonium-208 atom Chemical compound [208Po] HZEBHPIOVYHPMT-BJUDXGSMSA-N 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- HCWPIIXVSYCSAN-NJFSPNSNSA-N radium-228 Chemical compound [228Ra] HCWPIIXVSYCSAN-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 3
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 3
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 3
- ZSLUVFAKFWKJRC-AHCXROLUSA-N thorium-228 Chemical compound [228Th] ZSLUVFAKFWKJRC-AHCXROLUSA-N 0.000 description 3
- ZSLUVFAKFWKJRC-NJFSPNSNSA-N thorium-234 Chemical compound [234Th] ZSLUVFAKFWKJRC-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 3
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 3
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241001290773 Acidiphilium acidophilum Species 0.000 description 2
- DJHGAFSJWGLOIV-UHFFFAOYSA-K Arsenate3- Chemical class [O-][As]([O-])([O-])=O DJHGAFSJWGLOIV-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N Heavy water Chemical compound [2H]O[2H] XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N 0.000 description 2
- 241000282412 Homo Species 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 2
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 2
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 2
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 2
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 2
- 230000036541 health Effects 0.000 description 2
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 2
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 238000004949 mass spectrometry Methods 0.000 description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- LFNLGNPSGWYGGD-BJUDXGSMSA-N neptunium-236 Chemical compound [236Np] LFNLGNPSGWYGGD-BJUDXGSMSA-N 0.000 description 2
- LFNLGNPSGWYGGD-OUBTZVSYSA-N neptunium-238 Chemical compound [238Np] LFNLGNPSGWYGGD-OUBTZVSYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-RNFDNDRNSA-N nickel-63 Chemical compound [63Ni] PXHVJJICTQNCMI-RNFDNDRNSA-N 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- OYEHPCDNVJXUIW-QQVBLGSISA-N plutonium-236 Chemical compound [236Pu] OYEHPCDNVJXUIW-QQVBLGSISA-N 0.000 description 2
- XLROVYAPLOFLNU-AKLPVKDBSA-N protactinium-234 Chemical compound [234Pa] XLROVYAPLOFLNU-AKLPVKDBSA-N 0.000 description 2
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 description 2
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- ZSLUVFAKFWKJRC-FTXFMUIASA-N thorium-227 Chemical compound [227Th] ZSLUVFAKFWKJRC-FTXFMUIASA-N 0.000 description 2
- ZSLUVFAKFWKJRC-BJUDXGSMSA-N thorium-231 Chemical compound [231Th] ZSLUVFAKFWKJRC-BJUDXGSMSA-N 0.000 description 2
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 2
- JFALSRSLKYAFGM-VENIDDJXSA-N uranium-232 Chemical compound [232U] JFALSRSLKYAFGM-VENIDDJXSA-N 0.000 description 2
- JFALSRSLKYAFGM-AHCXROLUSA-N uranium-234 Chemical compound [234U] JFALSRSLKYAFGM-AHCXROLUSA-N 0.000 description 2
- JFALSRSLKYAFGM-YPZZEJLDSA-N uranium-236 Chemical compound [236U] JFALSRSLKYAFGM-YPZZEJLDSA-N 0.000 description 2
- LSGOVYNHVSXFFJ-UHFFFAOYSA-N vanadate(3-) Chemical class [O-][V]([O-])([O-])=O LSGOVYNHVSXFFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004876 x-ray fluorescence Methods 0.000 description 2
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 2
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 1
- 229910052580 B4C Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000192091 Deinococcus radiodurans Species 0.000 description 1
- 241000219236 Guyparkeria halophila Species 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001212 Plutonium Chemical class 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-NJFSPNSNSA-N Strontium-90 Chemical compound [90Sr] CIOAGBVUUVVLOB-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000605176 Thermithiobacillus tepidarius Species 0.000 description 1
- 241000605268 Thiobacillus thioparus Species 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-OUBTZVSYSA-N Yttrium-90 Chemical compound [90Y] VWQVUPCCIRVNHF-OUBTZVSYSA-N 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 238000000516 activation analysis Methods 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003708 ampul Substances 0.000 description 1
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000003945 anionic surfactant Substances 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- LULLIKNODDLMDQ-UHFFFAOYSA-N arsenic(3+) Chemical compound [As+3] LULLIKNODDLMDQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HAYXDMNJJFVXCI-UHFFFAOYSA-N arsenic(5+) Chemical compound [As+5] HAYXDMNJJFVXCI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001651 autotrophic effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- UQVOJETYKFAIRZ-UHFFFAOYSA-N beryllium carbide Chemical compound [Be][C][Be] UQVOJETYKFAIRZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N boron carbide Chemical compound B12B3B4C32B41 INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 1
- 239000003093 cationic surfactant Substances 0.000 description 1
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IKNAJTLCCWPIQD-UHFFFAOYSA-K cerium(3+);lanthanum(3+);neodymium(3+);oxygen(2-);phosphate Chemical compound [O-2].[La+3].[Ce+3].[Nd+3].[O-]P([O-])([O-])=O IKNAJTLCCWPIQD-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- TVFDJXOCXUVLDH-RNFDNDRNSA-N cesium-137 Chemical compound [137Cs] TVFDJXOCXUVLDH-RNFDNDRNSA-N 0.000 description 1
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000005274 electronic transitions Effects 0.000 description 1
- 239000002158 endotoxin Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- XMBWDFGMSWQBCA-AKLPVKDBSA-N iodane Chemical compound [130IH] XMBWDFGMSWQBCA-AKLPVKDBSA-N 0.000 description 1
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 1
- PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N iodine Chemical compound II PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 1
- ZCYVEMRRCGMTRW-NJFSPNSNSA-N iodine-129 atom Chemical compound [129I] ZCYVEMRRCGMTRW-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 239000002563 ionic surfactant Substances 0.000 description 1
- 229910052747 lanthanoid Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002602 lanthanoids Chemical class 0.000 description 1
- 229920006008 lipopolysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003211 malignant effect Effects 0.000 description 1
- 235000013372 meat Nutrition 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052976 metal sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 229910052590 monazite Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000002850 nasal mucosa Anatomy 0.000 description 1
- 238000001956 neutron scattering Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 239000002367 phosphate rock Substances 0.000 description 1
- 150000003904 phospholipids Chemical class 0.000 description 1
- OJMIONKXNSYLSR-UHFFFAOYSA-N phosphorous acid Chemical class OP(O)O OJMIONKXNSYLSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005293 physical law Methods 0.000 description 1
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- XLROVYAPLOFLNU-NJFSPNSNSA-N protactinium-233 Chemical compound [233Pa] XLROVYAPLOFLNU-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 238000011363 radioimmunotherapy Methods 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002915 spent fuel radioactive waste Substances 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 description 1
- 230000008022 sublimation Effects 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
- JFALSRSLKYAFGM-NOHWODKXSA-N uranium-231 Chemical compound [231U] JFALSRSLKYAFGM-NOHWODKXSA-N 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области трансмутации химических элементов и превращения радиоактивных изотопов, то есть к искусственному получению одних химических элементов из других химических элементов. В частности, способ позволяет получать редкие и ценные элементы: полоний, радон, франций, радий и актиниды - актиний, торий, протактиний, уран, нептуний, а также различные изотопы перечисленных и иных элементов.The invention relates to the field of transmutation of chemical elements and the conversion of radioactive isotopes, that is, to the artificial production of certain chemical elements from other chemical elements. In particular, the method allows to obtain rare and valuable elements: polonium, radon, France, radium and actinides - sea anemone, thorium, protactinium, uranium, neptunium, as well as various isotopes of these and other elements.
Известны превращения химических элементов, образование новых изотопов элементов и новых химических элементов при ядерных распадах и синтезах химических элементов, применяемые в традиционных атомных ректорах, на атомных электростанциях (АЭС), в научных ядерных реакторах, например, при облучении химических элементов нейтронами, или протонами, или альфа-частицами.The known transformations of chemical elements, the formation of new isotopes of elements and new chemical elements during nuclear decays and syntheses of chemical elements, used in traditional nuclear reactors, nuclear power plants (NPPs), in scientific nuclear reactors, for example, when irradiating chemical elements with neutrons, or protons, or alpha particles.
Известен способ получения радионуклида никель-63 в реакторе из мишени, предусматривающий получение обогащенной по никелю-62 никелевой мишени, облучение мишени в реакторе с последующим обогащением облученного продукта по никелю-63 при извлечении из продукта изотопа никель-64 (RU 2313149, 2007). Преимуществом способа является получение продукта высокого качества, который предназначен для использования в автономных источниках электрической энергии, в детекторах взрывчатых веществ и пр. Воспроизводимость результатов подтверждена данными анализа изотопного состава элементов методами масс-спектрометрии.A known method of producing a nickel-63 radionuclide in a reactor from a target is provided for producing a nickel-rich nickel target, irradiating the target in the reactor, followed by enrichment of the irradiated product with nickel-63 upon extraction of nickel-64 isotope from the product (RU 2313149, 2007). The advantage of the method is to obtain a high-quality product, which is intended for use in autonomous sources of electrical energy, in explosive detectors, etc. The reproducibility of the results is confirmed by analysis of the isotopic composition of the elements by mass spectrometry.
Однако, способ является сложным и небезопасным, требует промышленной степени безопасности.However, the method is complex and unsafe, requires an industrial degree of safety.
Известен также способ трансмутации элементов - долгоживущих радиоактивных нуклидов, в том числе возникающих в облученном ядерном топливе (RU 2415486, 2011). Способ заключается в облучении нейтронным потоком трансмутируемого материала, причем облучение проводят нейтронами, полученными в реакциях ядерного синтеза в сформированной предварительно плазме нейтронного источника, при определенном размещении рассеивающей нейтроны среды. Данный способ основан на реакциях ядерного синтеза в токомаке, также является сложным и требует специального оборудования.There is also a method of transmutation of elements - long-lived radioactive nuclides, including those arising in irradiated nuclear fuel (RU 2415486, 2011). The method consists in irradiating a transmuted material with a neutron flux, the irradiation being carried out by neutrons obtained in nuclear fusion reactions in a preformed plasma of a neutron source, with a specific arrangement of the neutron scattering medium. This method is based on nuclear fusion reactions in a tokomak, is also complex and requires special equipment.
Известен способ получения радионуклидов Th-228 и Ra-224, который также реализуется в условиях реакторной технологии. Технология является достаточно сложной и имеет ограничения по безопасности (RU 2317607, 2008).A known method of producing radionuclides Th-228 and Ra-224, which is also implemented in the conditions of reactor technology. The technology is quite complex and has security restrictions (RU 2317607, 2008).
Таким образом, при получении химических элементов и их изотопов, в основном, традиционно используют ядерные реакции с применением ядерных реакторов и другого сложного оборудования при высоких энергетических затратах.Thus, in the production of chemical elements and their isotopes, nuclear reactions using nuclear reactors and other sophisticated equipment are traditionally mainly used at high energy costs.
Известны попытки решить проблему получения радиоактивных изотопов в процессе ядерной трансмутации элементов более безопасным способом, используя микроорганизмы. Известен, в частности, способ преобразования изотопов с использованием микроорганизмов, предусматривающий выращивание микробиологической культуры Deinococcus radiodurans на питательной среде, содержащей необходимые для трансмутации исходные изотопные компоненты, а также дефицитной по близкому химическому аналогу целевого элемента. В состав среды вводят такие исходные изотопные компоненты, которые радиоактивны и в процессе трансмутации способны привести к образованию целевого химического элемента в виде стабильного или радиоактивного изотопа, который усваивается микробиологической культурой, а затем остается стабильным или остается радиоактивным или распадается до необходимого стабильного изотопа (RU 2002101281 A, 2003). Данный способ не обеспечивает высокого выхода целевого изотопа, а также требует применения ионизирующего излучения как пускового и поддерживающего реакцию фактора.There are known attempts to solve the problem of producing radioactive isotopes in the process of nuclear transmutation of elements in a safer way using microorganisms. Known, in particular, is a method for converting isotopes using microorganisms, involving the cultivation of a microbiological culture of Deinococcus radiodurans on a nutrient medium containing the necessary isotopic components necessary for transmutation, and also deficient in the close chemical analogue of the target element. The initial isotopic components are introduced into the composition of the medium, which are radioactive and in the process of transmutation can lead to the formation of the target chemical element in the form of a stable or radioactive isotope, which is absorbed by the microbiological culture, and then remains stable or remains radioactive or decays to the necessary stable isotope (RU 2002101281 A, 2003). This method does not provide a high yield of the target isotope, and also requires the use of ionizing radiation as a trigger and reaction-supporting factor.
Также известен способ получения стабильных изотопов за счет ядерной трансмутации типа низкотемпературного ядерного синтеза элементов в микробиологических культурах (RU 2052223, 1996). Способ заключается в том, что на клетки микроорганизмов, выращиваемые в питательной среде, дефицитной по целевому изотопу (целевым изотопам) воздействуют факторами, способствующими разрушению межатомных связей и приводящими к увеличению в ней концентрации свободных атомов или ионов изотопов водорода. Питательную среду готовят на основе тяжелой воды и вводят в нее дефицитные для среды нестабильные изотопы, распадающиеся в конечном итоге с образованием целевых стабильных изотопов. В качестве фактора, разрушающего межатомные связи используют ионизирующее излучение. Данный способ основан на применении ионизирующего излучения, не предназначен для промышленного масштабирования, требует высоких энергетических и финансовых затрат.Also known is a method for producing stable isotopes due to nuclear transmutation of the type of low-temperature nuclear fusion of elements in microbiological cultures (RU 2052223, 1996). The method consists in the fact that the cells of microorganisms grown in a nutrient medium deficient in the target isotope (target isotopes) are affected by factors that contribute to the destruction of interatomic bonds and lead to an increase in the concentration of free atoms or ions of hydrogen isotopes in it. The nutrient medium is prepared on the basis of heavy water and unstable isotopes that are deficient in the medium are introduced into it, which eventually decay with the formation of target stable isotopes. As a factor that destroys interatomic bonds using ionizing radiation. This method is based on the use of ionizing radiation, is not intended for industrial scaling, requires high energy and financial costs.
Все перечисленные химические элементы, их изотопы и побочные продукты доныне получаются сложными и небезопасными традиционными методами путем традиционных ядерных реакций в малых (иногда - в микро) количествах, явно недостаточных для обеспечения энергетических, технических, промышленных, технических и научных нужд человечества. Описываемый микробиологический способ трансмутации химических элементов позволяет получать все вышеперечисленные химические элементы и их изотопы практически в неограниченных количествах, простым в исполнении, безопасным для персонала и населения, экологически чистым способом, не требующим больших расходов материалов, воды, тепла, электроэнергии и нагрева, обеспечивая при этом энергетические, промышленные, технические и научные проблемы цивилизации. Данные элементы и изотопы несут колоссальные запасы энергии, имеют чрезвычайно высокую ценность и продажную цену на рынке.All of the listed chemical elements, their isotopes and by-products to this day are obtained by complex and unsafe traditional methods by means of traditional nuclear reactions in small (sometimes in micro) quantities that are clearly insufficient to meet the energy, technical, industrial, technical and scientific needs of mankind. The described microbiological method of transmutation of chemical elements allows you to get all of the above chemical elements and their isotopes in virtually unlimited quantities, simple to perform, safe for staff and the public, environmentally friendly method that does not require large expenditures of materials, water, heat, electricity and heating, providing at this is the energy, industrial, technical and scientific problems of civilization. These elements and isotopes carry enormous energy reserves, have extremely high value and selling price in the market.
Предлагается микробиологический способ трансмутации химических элементов и превращения изотопов химических элементов, характеризующийся тем, что радиоактивное сырье, содержащее радиоактивные химические элементы или их изотопы, обрабатывают водной суспензией бактерий рода Thiobacillus в присутствии любых s, p, d, f-элементов с переменной валентностью. Подбор элементов с переменной валентностью осуществляется по принципу создания высокого окислительно-восстановительного потенциала. То есть ключевым фактором такого подбора, или просто ориентации на те или иные элементы с переменной валентностью, привносимые в реакционную среду, является окислительно-восстановительный потенциал, величина которого оптимальна в диапазоне 400-800 мв (например, в примерах 1, 2, 3, 4 Eh=635 мв, 798 мв, 753 мв и 717 мв, соответственно).A microbiological method for the transmutation of chemical elements and the conversion of isotopes of chemical elements is proposed, characterized in that the radioactive raw materials containing radioactive chemical elements or their isotopes are treated with an aqueous suspension of bacteria of the genus Thiobacillus in the presence of any s, p, d, f elements with variable valency. Variable valency elements are selected according to the principle of creating a high redox potential. That is, the key factor of this selection, or simply orientation to certain elements with variable valency introduced into the reaction medium, is the redox potential, the value of which is optimal in the range of 400-800 mV (for example, in examples 1, 2, 3, 4 Eh = 635 mV, 798 mV, 753 mV and 717 mV, respectively).
Элементы с переменной валентностью, как в восстановленной, так и в окисленной формах, создающие стандартный окислительно-восстановительный потенциал, участвуют в осуществлении пусковых и контролирующих механизмов инициирования и ускорения альфа-, бета-минус и бета-плюс распадов радиоактивных изотопов элементов любой группы бактериями рода Thiobacillus.Elements with variable valency, both in reduced and in oxidized forms, creating a standard redox potential, participate in the implementation of triggering and controlling mechanisms for initiating and accelerating alpha, beta minus and beta plus decay of radioactive isotopes of elements of any group by bacteria of the genus Thiobacillus
Способ ведет к получению полония, радона, франция, радия, актиния, тория, протактиния, урана, нептуния, америция и их изотопов, а также никеля, марганца, брома, гафния, иттербия, ртути, золота, платины и их изотопов. В качестве радиоактивного сырья, содержащего радиоактивные химические элементы, можно использовать руды или радиоактивные отходы ядерных циклов.The method leads to the production of polonium, radon, France, radium, sea anemone, thorium, protactinium, uranium, neptunium, americium and their isotopes, as well as nickel, manganese, bromine, hafnium, ytterbium, mercury, gold, platinum and their isotopes. As radioactive raw materials containing radioactive chemical elements, you can use ores or radioactive waste from nuclear cycles.
По заявленному способу получены из сырья, содержащего природные уран-238 и торий-232, следующие элементы:According to the claimed method, the following elements are obtained from raw materials containing natural uranium-238 and thorium-232:
1. Протактиний, актиний, радий, полоний и различные изотопы данных элементов (таблицы 1, 2, 3, 4; схемы 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7; фигуры от 1 до 17).1. Protactinium, sea anemone, radium, polonium and various isotopes of these elements (tables 1, 2, 3, 4;
2. Франций (фигуры 4, 5, 6, 7, 9, 14).2. France (figures 4, 5, 6, 7, 9, 14).
3. Иттербий, гафний, галлий, никель (таблица 1; фигуры 2, 3, 4, 5, 6, 7), золото (таблица 1; фигуры 6, 7), ртуть (таблицы 1, 2; схемы 9, 10; фигуры 4, 5, 11), платина (таблица 1; схемы 9, 10; фигуры 4, 5, 6, 7).3. Ytterbium, hafnium, gallium, nickel (table 1; figures 2, 3, 4, 5, 6, 7), gold (table 1; figures 6, 7), mercury (tables 1, 2;
4. Содержание железа в среде уменьшается, появляется никель (в исходной руде никеля не было), причем содержание никеля увеличивается в динамике (Таблица 1), так как железо принимает на себя альфа-частицы, переносимые бактериями с альфа-радиоактивных элементов, превращаясь в никель. Отрыв протона от ядра железа приводит к увеличению содержания марганца в среде (превращение железа в марганец) и, соответственно, к уменьшению содержания железа (Таблица 1).4. The iron content in the medium decreases, nickel appears (there was no nickel in the original ore), and the nickel content increases in dynamics (Table 1), since iron takes on alpha particles transferred by bacteria from alpha-radioactive elements, turning into nickel. Detachment of the proton from the iron core leads to an increase in the manganese content in the medium (conversion of iron to manganese) and, accordingly, to a decrease in the iron content (Table 1).
5. Из полония, являющегося продуктом распада актинидов в микробиологическом процессе трансмутации элементов, получены различные изотопы таллия, ртути, золота, платины, в том числе, стабильные (таблицы 1, 2; схемы 10, 11; таблицы 1, 2; фигуры 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 11).5. From polonium, which is a decay product of actinides in the microbiological process of transmutation of elements, various isotopes of thallium, mercury, gold, platinum, including stable ones, were obtained (tables 1, 2;
6. Из плутония-239 получены редкие изотопы: уран-235, торий-231, протактиний-231, актиний-227 (схема 12).6. Rare isotopes obtained from plutonium-239: uranium-235, thorium-231, protactinium-231, actinium-227 (Scheme 12).
7. Из плутония-241, являющегося побочным продуктом сгорания урана в реакторе, получены редкие в природе и промышленности, и дефицитные изотопы америция и нептуния, 241Am и 237Np (схема 13).7. From plutonium-241, which is a by-product of uranium combustion in the reactor, rare in nature and industry, and deficient isotopes of americium and neptunium, 241 Am and 237 Np are obtained (Scheme 13).
Таким образом, описываемый микробиологический способ решает проблемы обеспечения энергией и редкими дефицитными материалами различных областей промышленности, науки и техники.Thus, the described microbiological method solves the problem of providing energy and rare scarce materials to various fields of industry, science and technology.
Ранее, все перечисленные элементы и их различные изотопы были получены искусственно в небольших и микро-количествах (в граммах, миллиграммах, микрограммах и меньше) при ядерных реакциях и процессах, в ядерных реакторах, как продукты распада урана и тория, а также плутония, радия. Искусственным путем при ядерных реакциях были также получены изотопы тория и урана. Авторами получены данным способом следующие элементы: полоний, радон, франций, радий и актиниды - актиний, торий, протактиний, уран, нептуний, плутоний, америций и различные изотопы перечисленных элементов, а также различные изотопы тория и урана - торий-227, торий-228, торий-230, торий-234; уран-231, уран-232, уран-233, уран-234, уран-235, уран-236, уран-239, а также марганец, никель, галлий, бром, гафний, иттербий, таллий, ртуть, золото, платина (см. схемы 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 и таблицы 1, 2, 3, 4).Previously, all of the above elements and their various isotopes were obtained artificially in small and micro quantities (in grams, milligrams, micrograms and less) during nuclear reactions and processes, in nuclear reactors, as decay products of uranium and thorium, as well as plutonium, radium . Artificially during nuclear reactions, thorium and uranium isotopes were also obtained. The authors obtained in this way the following elements: polonium, radon, France, radium and actinides - actinium, thorium, protactinium, uranium, neptunium, plutonium, americium and various isotopes of these elements, as well as various isotopes of thorium and uranium - thorium-227, thorium- 228, thorium-230, thorium-234; uranium-231, uranium-232, uranium-233, uranium-234, uranium-235, uranium-236, uranium-239, as well as manganese, nickel, gallium, bromine, hafnium, ytterbium, thallium, mercury, gold, platinum ( see
Заявляемый способ трансмутации химических элементов позволяет получать все вышеперечисленные химические элементы и их изотопы практически в неограниченных количествах.The inventive method of transmutation of chemical elements allows you to get all of the above chemical elements and their isotopes in virtually unlimited quantities.
Описываемый способ трансмутации элементов позволяет также инактивировать и обезвреживать ядерные отходы, например, отходы сгорания ядерного топлива (урана) с АЭС, содержащие уран, плутоний, их изотопы и продукты деления и распада (продукты изотопных переходов): изотопы урана и плутония (см. схему 13), радия и полония, радиоактивнее изотопы стронция, йода, цезия, радона, ксенона и других продуктов альфа- и бета-распада, и спонтанного деления урана и плутония.The described method of transmutation of elements also makes it possible to inactivate and neutralize nuclear waste, for example, waste from the combustion of nuclear fuel (uranium) from nuclear power plants containing uranium, plutonium, their isotopes and fission and decay products (products of isotopic transitions): uranium and plutonium isotopes (see diagram 13), radium and polonium, are more radioactive than isotopes of strontium, iodine, cesium, radon, xenon and other products of alpha and beta decay, and spontaneous fission of uranium and plutonium.
Необходимо отметить, что известные традиционные ядерные реакторные методы получения и выделения полония, радия, актиния, протактиния, нептуния, америция, их изотопов и ценных изотопов тория и урана технологически трудно исполнимы, высокозатратны, требуют сложного дорогостоящего оборудования и опасны для здоровья человека и для окружающей среды, в отличие от заявляемого способа. Также известные традиционные ядерные реакторные методы получения и выделения полония, радия, актиния, протактиния, нептуния, америция, их изотопов и ценных изотопов тория и урана не обеспечивают потребностей энергетики и других различных областей науки и техники в данных химических элементах и в их изотопах.It should be noted that the well-known traditional nuclear reactor methods for the production and separation of polonium, radium, sea anemone, protactinium, neptunium, americium, their isotopes and valuable isotopes of thorium and uranium are technologically difficult to execute, costly, require sophisticated expensive equipment and are dangerous to human health and the environment environment, in contrast to the proposed method. Also known are the traditional nuclear reactor methods for producing and isolating polonium, radium, sea anemone, protactinium, neptunium, americium, their isotopes and valuable isotopes of thorium and uranium do not satisfy the needs of energy and other various fields of science and technology for these chemical elements and their isotopes.
В заявленном способе бактерии рода Thiobacillus (например, видов Thiobacillus aquaesulis или Thiobacillus ferrooxidans) в присутствии элементов с переменной валентностью, инициируют и ускоряют естественные природные процессы радиоактивного распада и изотопных переходов радиоактивных элементов. При этом время естественных ядерных реакций и изотопных переходов ускоряется в тысячи, миллионы и миллиарды раз - в зависимости от естественного периода полураспада исходных изотопов тех или иных химических элементов.In the claimed method, bacteria of the genus Thiobacillus (for example, species Thiobacillus aquaesulis or Thiobacillus ferrooxidans) in the presence of elements with variable valency, initiate and accelerate the natural processes of radioactive decay and isotopic transitions of radioactive elements. At the same time, the time of natural nuclear reactions and isotope transitions is accelerated by thousands, millions and billions of times, depending on the natural half-life of the initial isotopes of certain chemical elements.
В качестве исходного сырья используется любое сырье и материалы, содержащие радиоактивные элементы, а именно: 1. Природный уран и торий в виде руд: урановые и/или ториевые руды, или пески, например, монацитовые пески, содержащие торий, фосфаты/фосфориты; любые руды, содержащие примеси тория, урана, плутония в любых количествах и соотношениях друг к другу. 2. Плутоний (см. схемы 12, 13), уран, торий и другие радиоактивные элементы, полученные в ядерных реакторах, в том числе, являющиеся отходами ядерных циклов. 3. Любые другие промышленные компоненты и отходы, содержащие в себе любые актиниды, главным образом, торий, уран, или плутоний, как более распространенные, доступные и дешевые на рынке, любые из этих элементов в любом соотношении между собой. 4. Радиоактивные продукты распада рядов плутония, урана, тория: радий, радон, полоний. 5. Полоний, являющийся продуктом распада актинидов в микробиологическом процессе трансмутации элементов, для получения различных редких изотопов таллия, ртути, золота, платины, в том числе, их стабильных изотопов. 6. Радиоактивные продукты (осколки) деления плутония и урана - радиоактивные изотопы стронция, иттрия, цезия, йода и других элементов; их трансмутация целесообразна с целью их превращения в нерадиоактивные и неопасные для человека элементы и изотопы, для улучшения экологии. 7. Все перечисленные виды исходного сырья (элементы) для микробиологической обработки используются как по отдельности, так и вместе, в любых соотношениях друг с другом.As raw materials, any raw materials containing radioactive elements are used, namely: 1. Natural uranium and thorium in the form of ores: uranium and / or thorium ores, or sands, for example, monazite sands containing thorium, phosphates / phosphorites; any ores containing impurities of thorium, uranium, plutonium in any quantities and ratios to each other. 2. Plutonium (see
Сырье, содержащее любой из вышеперечисленных радиоактивных элементов, обрабатывается водным раствором бактерий рода Thiobacillus, например, вида Thiobacillus aquaesullis или Thiobacillus ferrooxidans, или их смесью в любой пропорции по отношению друг к другу, или любыми видами сероокисляющих бактерий, в присутствии элементов с переменной валентностью, в обычных условиях жизнедеятельности микроорганизмов.Raw materials containing any of the above radioactive elements are treated with an aqueous solution of bacteria of the genus Thiobacillus, for example, the species Thiobacillus aquaesullis or Thiobacillus ferrooxidans, or a mixture thereof in any proportion to each other, or any kind of sulfur-oxidizing bacteria, in the presence of elements with variable valency, in ordinary conditions of the life of microorganisms.
Способ не требует дорогостоящих и опасных для людей и экологии ядерных реакторов, проводится в обычных условиях, в обычных емкостях, при обычной температуре окружающей среды (вполне приемлемые значения от 4 до 60 градусов Цельсия), при обычном атмосферном давлении, не требует расхода пресной воды.The method does not require expensive and dangerous nuclear reactors for people and the environment, it is carried out under ordinary conditions, in ordinary containers, at ordinary ambient temperature (quite acceptable values from 4 to 60 degrees Celsius), at ordinary atmospheric pressure, does not require fresh water consumption.
МеханизмыThe mechanisms
В нашем способе микроорганизмы инициируют и ускоряют альфа-распад (-α), бета-минус (-β), и бета-плюс (+β) распад (электронный захват). Микроорганизмы захватывают в ядрах тяжелых элементов (главным образом, в любых f-элементах и в тяжелых s-элементах) протоны, альфа-частицы (два протона и два нейтрона) и электроны (бета-минус распад), перенося при этом захваченные протоны, альфа-частицы и электроны на другие элементы, главным образом, на d- и p-элементы, например, на мышьяк и железо. Также микроорганизмы могут переносить протоны, альфа-частицы, электроны и позитроны на другие элементы, например, на f-элемент иттербий, в случае его наличия в среде. Бактериальный захват и отрыв протонов, альфа-частиц и электронов происходит у радиоактивных элементов f-группы и s-группы (согласно классификации периодической системе элементов). Также бактерии инициируют и укоряют бета-плюс (+β) распад (электронный захват) в ядрах бета-плюс радиоактивных изотопов элементов любой группы, перенося в ядро данных элементов электрон, полученный в процессе бета-минус (-β) распада других изотопов, подвергнутых бета-минус распаду, или захваченный у присутствующих в среде элементов переменной валентности (не радиоактивных) в процессе их бактериального окисления.In our method, microorganisms initiate and accelerate alpha decay (-α), beta minus (-β), and beta plus (+ β) decay (electron capture). Microorganisms capture protons, alpha particles (two protons and two neutrons) and electrons (beta minus decay) in the nuclei of heavy elements (mainly in any f-elements and in heavy s-elements), transferring trapped protons, alpha -particles and electrons to other elements, mainly to d- and p-elements, for example, to arsenic and iron. Microorganisms can also transfer protons, alpha particles, electrons and positrons to other elements, for example, to the f-element of ytterbium, if it is present in the medium. Bacterial capture and detachment of protons, alpha particles and electrons occurs in the radioactive elements of the f-group and s-group (according to the classification of the periodic system of elements). Bacteria also initiate and shorten beta-plus (+ β) decay (electron capture) in the beta-plus nuclei of radioactive isotopes of elements of any group, transferring to the nucleus of these elements an electron obtained during beta-minus (-β) decay of other isotopes subjected to beta minus decay, or captured from elements of variable valency (not radioactive) present in the medium during their bacterial oxidation.
Бактериальный перенос протонов (P), альфа-частиц (α) и электронов (e-) осуществляется на элементы d-группы (например, на железо и другие), на элементы p-группы (например, на мышьяк и на другие) и на элементы s-группы (стронций, цезий, радий и на другие).Bacterial transfer of protons (P), alpha particles (α) and electrons (e - ) is carried out on the elements of the d-group (for example, iron and others), on the elements of the p-group (for example, on arsenic and others) and s-group elements (strontium, cesium, radium, and others).
Бактериальный захват и отрыв протонов, альфа-частиц и электронов происходит у альфа- и бета-радиоактивных изотопов элементов f-группы, s-группы и p-группы, которые сами по себе естественно (природно) альфа- или бета-радиоактивны, при этом бактерии инициируют и в миллионы и миллиарды раз ускоряют процессы альфа- и бета-распада.Bacterial capture and detachment of protons, alpha particles and electrons occurs in alpha and beta radioactive isotopes of elements of the f-group, s-group and p-group, which themselves are naturally (naturally) alpha or beta-radioactive, while bacteria initiate and accelerate the processes of alpha and beta decay, millions and billions of times.
Био-альфа-распад (-α)Bio-alpha decay (-α)
В процессе альфа-распада, при потере ядрами двух протонов, элементы f- и s-групп превращаются в более легкие элементы (переход на две клетки вперед по таблице периодической системы элементов).In the process of alpha decay, when nuclei lose two protons, the elements of f and s groups turn into lighter elements (moving two cells forward according to the table of the periodic system of elements).
После захвата и отрыва от f- и s-элементов протонов и альфа-частиц, бактерии переносят эти протоны и альфа-частицы на различные элементы d-, p- и s-групп, превращая их другие элементы - следующие по расположению в периодической системе химических элементов (переход на одну или две клетки вперед по таблице периодической системы элементов).After capture and detachment of protons and alpha particles from the f- and s-elements, bacteria transfer these protons and alpha-particles to various elements of the d-, p- and s-groups, transforming them to other elements - the next in their position in the periodic system of chemical elements (transition one or two cells forward according to the table of the periodic system of elements).
При бактериальном переносе альфа-частиц от f-элементов на железо, железо превращается в никель (см. Таблицу 1); при бактериальном переносе протонов и альфа-частиц от f-элементов на мышьяк, мышьяк превращается в бром (см. Таблицу 1); при бактериальном переносе протонов и альфа-частиц от f-элементов на иттербий, иттербий превращается в гафний (см. Таблицу 1).During the bacterial transfer of alpha particles from f-elements to iron, iron turns into nickel (see Table 1); during bacterial transfer of protons and alpha particles from f-elements to arsenic, arsenic turns into bromine (see Table 1); during bacterial transfer of protons and alpha particles from f-elements to ytterbium, ytterbium turns into hafnium (see Table 1).
Био-бета-распад (-β, +β)Bio-beta decay (-β, + β)
Бактерии провоцируют и во много раз ускоряют оба вида бета-распада: бета-минус распад и бета-плюс распад.Bacteria provoke and accelerate both types of beta decay many times: beta minus decay and beta plus decay.
Бета-минус распад (-β) - это испускание ядром электрона, в результате чего происходит превращение нейтрона в протон с превращением элемента в следующий по расположению в периодической системе химических элементов (переход на одну клетку вперед по таблице периодической системы элементов).Beta-minus decay (-β) is the emission of an electron by the nucleus, resulting in the conversion of a neutron into a proton with the conversion of the element to the next chemical element in the periodic system (moving one cell forward according to the table of the periodic system of elements).
Бета-плюс распад (+β) - захват ядром электрона, в результате происходит превращение протона в нейтрон с превращением элемента в предыдущий по расположению в периодической системе химических элементов (переход на одну клетку назад по таблице периодической системы элементов).Beta-plus decay (+ β) is the capture of an electron by the nucleus, resulting in the conversion of a proton to a neutron with the conversion of the element to the previous one in the location in the periodic system of chemical elements (going back one cell according to the table of the periodic system of elements).
В процессе спровоцированного и ускоренного бактериями бета-распада, в ряде случаев, происходит последующее испускание так называемого запаздывающего нейтрона - уже самопроизвольно, естественным путем согласно физическим законам изотопных распадов и переходов, с получением более легкого изотопа данного элемента. Использование механизма испускания запаздывающего нейтрона позволяет еще более расширить список получаемых элементов и изотопов, а также прогнозировать и регулировать процесс био-трансмутации (останавливать его в нужное время).In the process of beta decay provoked and accelerated by bacteria, in a number of cases, the subsequent emission of the so-called delayed neutron occurs - already spontaneously, naturally, according to the physical laws of isotope decays and transitions, to obtain a lighter isotope of this element. Using the mechanism of delayed neutron emission allows us to further expand the list of obtained elements and isotopes, as well as to predict and regulate the process of bio-transmutation (stop it at the right time).
Бактерии инициируют и ускоряют бета-распад - испускание ядром электрона или внедрение электрона в ядро (электронный захват) бета-радиоактивных химических элементов. Бактерии инициируют и ускоряют бета-распад изотопов элементов, как первично содержащихся в сырье, в среде, так и изотопов элементов, полученных искусственно в биопроцессе, после спровоцированного бактериями альфа-распада. Последний факт - бета-распад, происходящий после бактериально-индуцированного альфа-распада имеет большую практическую значимость с целью получения ценных дефицитных энергетически-важных элементов и изотопов.Bacteria initiate and accelerate beta decay - the emission of an electron by the nucleus or the introduction of an electron into the nucleus (electron capture) of beta-radioactive chemical elements. Bacteria initiate and accelerate beta decay of isotopes of elements, both primarily contained in raw materials, in the environment, and isotopes of elements obtained artificially in a bioprocess, after alpha decay provoked by bacteria. The last fact is beta decay, which occurs after bacterially induced alpha decay, is of great practical importance in order to obtain valuable scarce energy-important elements and isotopes.
Бактерии захватывают и отрывают электроны также у более легких, по сравнению с f-элементами, ядер, а именно у бета-минус радиоактивных изотопов - продуктов («осколков») деления урана и плутония, например, у ядер стронция-90, иттрия-90, йода-129, йода-130, цезия-133, цезия-137 и некоторых других элементов, которые превращаются в процессе данного бета-распада в стабильные элементы. При этом в ядре химического элемента происходит превращение нейтрона в протон, и смещение порядкового номера элемента на одну или две (в зависимости от исходного изотопа) клетки вперед по таблице периодической системы элементов. Данный процесс позволяет радикально и экологически чисто избавляться от высокорадиоактивных отходов ядерных производств и АЭС, т.е. от продуктов сгорания ядерного топлива, которые содержат радиоактивные элементы - «осколки» деления урана, плутония и других трансурановых элементов - актинидов, а также продукты деления тория, в случае его использования в ториевом ядерном цикле.Bacteria also capture and detach electrons from lighter nuclei, as compared to f-elements, namely beta minus radioactive isotopes - products (“fragments”) of fission of uranium and plutonium, for example, strontium-90, yttrium-90 nuclei , iodine-129, iodine-130, cesium-133, cesium-137 and some other elements that turn into stable elements during this beta decay. In this case, the neutron becomes a proton in the nucleus of a chemical element, and the element serial number is shifted by one or two (depending on the initial isotope) cells forward according to the table of the periodic system of elements. This process allows radically and environmentally friendly disposal of highly radioactive waste from nuclear industries and nuclear power plants, i.e. from nuclear fuel combustion products that contain radioactive elements - “fragments” of fission of uranium, plutonium and other transuranic elements - actinides, as well as thorium fission products, if used in the thorium nuclear cycle.
Электрон, захваченный бактериями при бета-минус распаде, бактерии переносят в ядра бета-плюс радиоактивных изотопов элементов (в случае их наличия в среде). В процессе идут также окислительно-восстановительные реакции. Например, при бактериальном переносе электронов на железо (III) последнее превращается в железо (II), при бактериальном переносе электронов на мышьяк (V) последний превращается в мышьяк (III). Поверхностный заряд клеток бактерий обуславливается диссоциацией ионогенных групп клеточной стенки, которая состоит из белков, фосфолипидов и липополисахаридов. При физиологическом значении pH микробных клеток, бактерии несут на своей поверхности избыточный отрицательный заряд, который образуется вследствие диссоциации ионогенных, преимущественно кислотных, групп клеточной поверхности. Отрицательно заряженная поверхность микробных клеток притягивает из окружающей среды противоположно-заряженные ионы, которые под воздействием электростатических сил стремятся приблизиться к ионизированным группам клеточной мембраны. В результате клетка оказывается окруженной двойным электрическим слоем (адсорбционным и диффузионным). Заряд клетки постоянно колеблется в зависимости от процессов, происходящих в окружающей среде. При воздействии альфа-частиц, отрицательный заряд клеток падает (по абсолютной величине) и превращается в положительный заряд, что ускоряет процессы бета-распада. Далее, при воздействии электронов, выделенных при бета-распаде из радиоактивных элементов, а также электронов, перешедших из элементов переменной валентности в восстановленной форме в адсорбционный слой микроорганизмов, отрицательный заряд микроорганизмов увеличивается (по абсолютной величине), переворачивается с положительного на отрицательный, что ускоряет процессы альфа-распада, оттягивания положительно-заряженных протонов и альфа частиц из атомов химических элементов. Эти ускоряющие процессы происходят за счет электрических взаимодействий отрицательно и положительно заряженных группировок поверхности клеток с альфа- и бета-частицами радиоактивных элементов, соответственно. В логарифмической стадии роста микроорганизмов отрицательный заряд клеток достигает максимального значения, что приводит к максимальной скорости трансформации, превращения элементов. Процессы превращения химических элементов могут происходить как внутри бактериальных клеток, так и на поверхности клеточной стенки в адсорбционном слое двойного электрического слоя.An electron captured by bacteria during beta-minus decay, bacteria are transferred to beta-plus nuclei of radioactive isotopes of elements (if they are present in the medium). Redox reactions also occur in the process. For example, with the bacterial transfer of electrons to iron (III), the latter is converted to iron (II), with the bacterial transfer of electrons to arsenic (V), the latter is converted to arsenic (III). The surface charge of bacterial cells is caused by the dissociation of ionogenic groups of the cell wall, which consists of proteins, phospholipids and lipopolysaccharides. At the physiological pH of microbial cells, bacteria carry on their surface an excess negative charge, which is formed due to the dissociation of ionogenic, mainly acidic, cell surface groups. The negatively charged surface of microbial cells attracts oppositely charged ions from the environment, which, under the influence of electrostatic forces, tend to approach the ionized groups of the cell membrane. As a result, the cell is surrounded by a double electric layer (adsorption and diffusion). The cell charge constantly fluctuates depending on the processes occurring in the environment. When exposed to alpha particles, the negative charge of the cells decreases (in absolute value) and turns into a positive charge, which accelerates the processes of beta decay. Further, under the influence of electrons released during beta decay from radioactive elements, as well as electrons transferred from elements of variable valency in reduced form to the adsorption layer of microorganisms, the negative charge of microorganisms increases (in absolute value), flips from positive to negative, which accelerates processes of alpha decay, the pulling off of positively charged protons and alpha particles from atoms of chemical elements. These accelerating processes occur due to electrical interactions of negatively and positively charged surface groupings of cells with alpha and beta particles of radioactive elements, respectively. In the logarithmic stage of the growth of microorganisms, the negative charge of the cells reaches a maximum value, which leads to a maximum speed of transformation, transformation of elements. The processes of transformation of chemical elements can occur both inside bacterial cells and on the surface of the cell wall in the adsorption layer of a double electric layer.
Таким образом, микробные клетки, лабильно меняя свои зарядные характеристики, являются регулирующей и ускоряющей системой нескольких видов радиоактивного распада и превращения одних элементов в другие.Thus, microbial cells, labilely changing their charging characteristics, are a regulatory and accelerating system of several types of radioactive decay and the conversion of some elements into others.
С целью ускорения процессов трансмутации химических элементов микроорганизмами, когда заряд микроорганизмов приближался к изоэлектрической точке в реакционном растворе, используются поверхностно-активные вещества (ПАВ). Полиамфолиты, ионогенные поверхностно активные вещества, как анионные, так и катионные ПАВ, введенные в реакционную среду, изменяя заряд клеток (сдвиг заряда от изоэлектрической точки в отрицательную или положительную сторону), способствуют бактериальной инициации и интенсификации процессов трансмутации химических элементов (пример 9).In order to accelerate the processes of transmutation of chemical elements by microorganisms, when the charge of microorganisms approached the isoelectric point in the reaction solution, surfactants are used. Polyampholytes, ionic surfactants, both anionic and cationic surfactants introduced into the reaction medium, changing the charge of cells (charge shift from the isoelectric point to the negative or positive side), contribute to the bacterial initiation and intensification of transmutation processes of chemical elements (example 9).
Промышленное и научно-техническое значение изобретенияIndustrial and scientific and technical significance of the invention
Микробиологический способ трансмутации элементов, ускорения ядерных реакций и изотопных переходов, позволяет в неограниченных количествах получать ценные и дефицитные радиоактивные элементы, которые пользуются повышенным спросом на рынке, в технике, промышленности и научных исследованиях. Данные элементы и изотопы несут колоссальные запасы энергии, имеют чрезвычайно высокую ценность и продажную цену на рынке. Ниже подчеркивается малое и редкое содержание в природе данных химических элементов и их изотопов, сложность их получения в ядерных реакторах, в результате чего их мировое производство ничтожно мало, а рыночная цена очень высока. Также описаны области применения получаемых элементов и мировая востребованность в них.The microbiological method of transmutation of elements, acceleration of nuclear reactions and isotopic transitions, allows to obtain in unlimited quantities valuable and scarce radioactive elements that are in high demand in the market, in technology, industry and scientific research. These elements and isotopes carry enormous energy reserves, have extremely high value and selling price in the market. Below is emphasized the small and rare content of these chemical elements and their isotopes in nature, the difficulty of obtaining them in nuclear reactors, as a result of which their world production is negligible and the market price is very high. Also described are the applications of the resulting elements and the global demand for them.
ПолонийPolonium
Полоний всегда присутствует в урановых и ториевых минералах, но в таких ничтожных количествах, что получение его из руд известными традиционными методами нецелесообразно и нерентабельно. Равновесное содержание полония в земной коре - около 2·10-14% по массе. Микроколичества полония извлекают из отходов переработки урановых руд. Выделяют полоний экстракцией, ионным обменом, хроматографией и возгонкой.Polonium is always present in uranium and thorium minerals, but in such insignificant quantities that obtaining it from ores by known traditional methods is impractical and unprofitable. The equilibrium content of polonium in the earth's crust is about 2 · 10 -14 % by weight. Micro amounts of polonium are recovered from uranium ore processing wastes. Polonium is isolated by extraction, ion exchange, chromatography and sublimation.
Основным промышленным способом получения полония является его искусственный синтез путем ядерных реакций, что дорого и небезопасно.The main industrial method for producing polonium is its artificial synthesis by nuclear reactions, which is expensive and unsafe.
Полоний-210 в сплавах с бериллием и бором применяется для изготовления компактных и очень мощных нейтронных источников, практически не создающих γ-излучения(но короткоживущих ввиду малого времени жизни 210Po: T1/2=138,376 суток) - альфа-частицы полония-210 рождают нейтроны на ядрах бериллия или бора в (α, n)-реакции. Это герметичные металлические ампулы, в которые заключена покрытая полонием-210 керамическая таблетка из карбида бора или карбида бериллия. Такие нейтронные источники легки и портативны, совершенно безопасны в работе и очень надежны. Например, советский нейтронный источник ВНИ-2 представлял собой латунную ампулу диаметром два и высотой четыре сантиметра, ежесекундно излучающую до 90 миллионов нейтронов.Polonium-210 in alloys with beryllium and boron is used for the manufacture of compact and very powerful neutron sources that practically do not generate γ radiation (but short-lived due to the short lifetime of 210 Po: T 1/2 = 138.376 days) - alpha particles of polonium-210 produce neutrons on the nuclei of beryllium or boron in the (α, n) reaction. These are sealed metal ampoules in which a polonium-210 coated ceramic tablet is made of boron carbide or beryllium carbide. Such neutron sources are light and portable, completely safe to use and very reliable. For example, the Soviet neutron source VNI-2 was a brass ampoule with a diameter of two and a height of four centimeters, emitting up to 90 million neutrons every second.
Полоний иногда применяется для ионизации газов, в частности воздуха. В первую очередь ионизация воздуха необходима для борьбы со статическим электричеством (на производстве, при обращении с особо чувствительной аппаратурой). Например, для прецизионной оптики изготавливаются кисточки удаления пыли.Polonium is sometimes used to ionize gases, in particular air. First of all, air ionization is necessary to combat static electricity (in production, when handling particularly sensitive equipment). For example, for precision optics, dust removal brushes are made.
Важной областью применения полония является его использование в виде сплавов со свинцом, иттрием или самостоятельно для производства мощных и весьма компактных источников тепла для автономных установок, например космических или полярных. Один кубический сантиметр полония-210 выделяет около 1320 Вт тепла. Например, у советских самоходных аппаратов космической программы «Луноход» для обогрева приборного отсека применялся полониевый обогреватель.An important area of application of polonium is its use in the form of alloys with lead, yttrium or independently for the production of powerful and very compact heat sources for stand-alone installations, for example space or polar. One cubic centimeter of polonium-210 emits about 1320 watts of heat. For example, in Soviet self-propelled vehicles of the Lunokhod space program, a polonium heater was used to heat the instrument compartment.
Полоний-210 может послужить в сплаве с легким изотопом лития (6Li) веществом, которое способно существенно снизить критическую массу ядерного заряда и послужить своего рода ядерным детонатором.Polonium-210 can serve in an alloy with a light lithium isotope ( 6 Li) as a substance that can significantly reduce the critical mass of a nuclear charge and serve as a kind of nuclear detonator.
До настоящего времени промышленными и коммерческими (рыночными) количествами полония являлись миллиграммы и граммы полония.Until now, industrial and commercial (market) quantities of polonium were milligrams and grams of polonium.
РадийRadium
В настоящее время радий используют в компактных источниках нейтронов, для этого небольшие его количества сплавляются с бериллием. Под действием альфа-излучения из бериллия выбиваются нейтроны: 9Be+4He→12C+1n.Currently, radium is used in compact neutron sources; for this, small amounts of it are fused with beryllium. Under the influence of alpha radiation, neutrons are knocked out of beryllium: 9 Be + 4 He → 12 C + 1 n.
В медицине радий используют как источник радона, в том числе, для приготовления радоновых ванн. Радий применяют для кратковременного облучения при лечении злокачественных заболеваний кожи, слизистой оболочки носа, мочеполового тракта.In medicine, radium is used as a source of radon, including for the preparation of radon baths. Radium is used for short-term exposure in the treatment of malignant diseases of the skin, nasal mucosa, and urogenital tract.
Малое применение радия связано, в том числе, с его ничтожно малым содержанием в земной коре и в рудах, и с дороговизной и сложностью получения искусственным путем в ядерных реакциях.The small use of radium is associated, inter alia, with its negligible content in the earth's crust and in ores, and with the high cost and difficulty of obtaining by artificial means in nuclear reactions.
За время, прошедшее с момента открытия радия - более столетия - во всем мире удалось добыть всего лишь 1,5 кг чистого радия. Одна тонна урановой смолки, из которой супруги Кюри получили радий, содержала лишь около 0,0001 грамма радия-226. Весь природный радий является радиогенным - он возникает при распаде урана-238, урана-235 или тория-232. В равновесии отношение содержания урана-238 и радия-226 в руде равно отношению их периодов полураспада: (4,468·109 лет)/(1617 года)=2,789·106. Таким образом, на каждые три миллиона атомов урана в природе приходится лишь один атом радия. Микробиологический способ трансмутации химических элементов позволяет получать из урана и тория радий-226 и другие изотопы радия практически в неограниченных количествах (килограммы, тонны) и расширить область применения радия и его изотопов.During the time that has passed since the discovery of radium - more than a century - all over the world managed to get only 1.5 kg of pure radium. One ton of uranium tar, from which the Curie spouses received radium, contained only about 0.0001 grams of radium-226. All natural radium is radiogenic - it occurs during the decay of uranium-238, uranium-235 or thorium-232. In equilibrium, the ratio of the content of uranium-238 and radium-226 in the ore is equal to the ratio of their half-lives: (4,468 · 10 9 years) / (1617 years) = 2,789 · 10 6 . Thus, for every three million uranium atoms in nature, there is only one atom of radium. The microbiological method for the transmutation of chemical elements makes it possible to obtain radium-226 and other radium isotopes from uranium and thorium in practically unlimited quantities (kilograms, tons) and to expand the scope of radium and its isotopes.
ФранцийFrance
В настоящее время франций и его соли практического применения не имеют, в связи с малым периодом полураспада. Из известных на сегодняшний день самый долгоживущий изотоп франция 223Fr имеет период полураспада 22 минуты. Тем не менее, получение франция микробиологическим способом трансмутации химических элементов и фиксация на приборах наличия франция в обработанных образцах (фигуры 4, 5, 6, 7, 9, 14), при отсутствии франция в исходном сырье, доказывает общий ход процессов превращения элементов. В будущем не исключено использование франция в научных и других целях.At present, France and its salts have no practical use, due to the short half-life. Of the currently known, the longest-lived isotope France 223 Fr has a half-life of 22 minutes. Nevertheless, obtaining France by the microbiological method of transmutation of chemical elements and fixing on the devices the presence of France in the processed samples (figures 4, 5, 6, 7, 9, 14), in the absence of France in the feedstock, proves the general course of the processes of transformation of elements. In the future, the use of France for scientific and other purposes is not ruled out.
АктинийActinium
Актиний является одним из самых малораспространенных в природе радиоактивных элементов. Общее его содержание в земной коре не превышает 2600 т, тогда как, например, количество радия более 40 млн. тонн. В природе найдено 3 изотопа актиния: 225Ac, 227Ac, 228Ac. Актиний сопутствует урановым рудам. Получение актиния из урановых руд известными традиционными методами нецелесообразно ввиду малого его в них содержания, а также большого сходства с присутствующими там редкоземельными элементами.Actinium is one of the most rare in nature radioactive elements. Its total content in the earth's crust does not exceed 2600 tons, while, for example, the amount of radium is more than 40 million tons. 3 actinium isotopes found in nature: 225 Ac, 227 Ac, 228 Ac. Actinium accompanies uranium ores. Obtaining actinium from uranium ores by known traditional methods is impractical due to its low content in them, as well as its great similarity to the rare earth elements present there.
Весомые количества изотопа 227Ac получают облучением радия нейтронами в реакторе. 226Ra(n, γ)→227Ra(-β)→227Ac. Выход, как правило, не превышает 2,15% от исходного количества радия. Количество актиния при данном способе синтеза исчисляется в граммах. Изотоп 228Ac получают облучением изотопа 227Ac нейтронами.Significant amounts of the 227 Ac isotope are obtained by irradiating radium with neutrons in a reactor. 226 Ra (n, γ) → 227 Ra (-β) → 227 Ac. The yield, as a rule, does not exceed 2.15% of the initial amount of radium. The amount of actinium in this synthesis method is calculated in grams. The 228 Ac isotope is obtained by irradiating the 227 Ac isotope with neutrons.
227Ac в смеси с бериллием является источником нейтронов. 227 Ac mixed with beryllium is a neutron source.
Ac-Be-источники характеризуются малым выходом гамма-квантов, применяются в активационном анализе при определении Mn, Si, Al в рудах.Ac-Be sources are characterized by a low yield of gamma rays; they are used in activation analysis to determine Mn, Si, Al in ores.
225Ac применяется для получения 213Bi, а также для использования в радиоиммунотерапии. 225 Ac is used to produce 213 Bi, as well as for use in radioimmunotherapy.
227Ac может использоваться в радиоизотопных источниках энергии. 227 Ac can be used in radioisotope energy sources.
228Ac применяют в качестве радиоактивного индикатора в химических исследованиях из-за его высокоэнергетического β-излучения. 228 Ac is used as a radioactive indicator in chemical research because of its high-energy β-radiation.
Смесь изотопов 228Ac-228Ra используют в медицине как интенсивный источник γ-излучения.A mixture of 228 Ac- 228 Ra isotopes is used in medicine as an intense source of gamma radiation.
Актиний может служить мощным источником энергии, что до сих пор не применяется ввиду дороговизны актиния и малого количества актиния, получаемого известными способами, а также ввиду сложности его получения известными способами. Все традиционные методы получение и выделения актиния высокозатратны, нерентабельны и опасны для здоровья человека и для окружающей среды. Получение актиния микробиологическим способом трансмутации химических элементов позволяет получать актиний и его изотопы дешевым по себестоимости и безопасным способом в неограниченных количествах (килограммы, тонны, тысячи тонн и т.д.).Actinium can serve as a powerful source of energy, which is still not used due to the high cost of actinium and the small amount of actinium obtained by known methods, and also because of the difficulty of obtaining it by known methods. All traditional methods for producing and isolating actinium are costly, unprofitable, and dangerous to human health and the environment. The production of actinium by the microbiological method of transmutation of chemical elements allows one to obtain actinium and its isotopes in a cheap and safe way in unlimited quantities (kilograms, tons, thousands of tons, etc.).
ПротактинийProtactinium
Ввиду малого содержания в земной коре (содержание от массы Земли составляет 0,1 миллиардную долю процента) элемент до настоящего времени имеет весьма узкое применение - добавка к ядерному горючему. Из природных источников - остатков от переработки урановой смолки - традиционными способами можно получить только протактиний-231 (231Pa). Кроме того, 231Pa традиционным способом можно получить облучением тория-230 (230Th) медленными нейтронами:Due to the low content in the earth's crust (the content of the Earth’s mass is 0.1 billionth of a percent), the element has very narrow application to date - an additive to nuclear fuel. Only protactinium-231 ( 231 Pa) can be obtained from natural sources — residues from the processing of uranium resin — by traditional methods. In addition, 231 Pa in the traditional way can be obtained by irradiating thorium-230 ( 230 Th) with slow neutrons:
Изотоп 233Pa также получают из тория:The 233 Pa isotope is also obtained from thorium:
В качестве добавки к ядерному горючему добавляют протактиний из расчета 0,34 грамма протактиния на 1 тонну урана, что очень существенно повышает энергетическую ценность урана и КПД сгорания урана (смеси урана и протактиния). Получение протактиния микробиологическим способом трансмутации химических элементов позволяет получать протактиний дешевым по себестоимости и безопасным способом в неограниченных количествах (килограммы, тонны, тысячи тонн и т.д.). Получение протактиния микробиологическим способом трансмутации химических элементов решает вопрос наличия дешевой энергии, энергетического сырья и продукта с высоким КПД, и обеспечивает потребности в протактинии в других областях науки и техники.As an additive to nuclear fuel, protactinium is added at the rate of 0.34 grams of protactinium per 1 ton of uranium, which greatly increases the energy value of uranium and the efficiency of combustion of uranium (a mixture of uranium and protactinium). Obtaining protactinium by the microbiological method of transmutation of chemical elements makes it possible to obtain protactinium in a cheap, cost-effective and safe way in unlimited quantities (kilograms, tons, thousands of tons, etc.). Obtaining protactinium by the microbiological method of transmutation of chemical elements solves the problem of the availability of cheap energy, energy raw materials and a high-efficiency product, and provides the need for protactinium in other fields of science and technology.
ТорийThorium
Различные изотопы тория (торий-227, торий-228, торий-230, торий-234 и другие), имеющие разные периоды полураспада, не содержащиеся в природном тории, полученные микробиологическим методом трансмутации химических элементов, представляют интерес для научно-исследовательских целей, а также представляют интерес как источники энергии и сырье для получения других изотопов и элементов.Various thorium isotopes (thorium-227, thorium-228, thorium-230, thorium-234, and others), having different half-lives not contained in natural thorium, obtained by the microbiological method of transmutation of chemical elements, are of interest for research purposes, and are also of interest as sources of energy and raw materials for the production of other isotopes and elements.
Уран и его изотопыUranus and its isotopes
На данный момент известно 23 искусственных радиоактивных изотопа урана с массовыми числами от 217 до 242. Наиболее важные и ценные изотопы урана - уран-233 и уран-235. Уран-233 (233U, T1/2=1,59·105 лет) получается при облучении тория-232 нейтронами и способен к делению под воздействием тепловых нейтронов, что делает его перспективным топливом для ядерных реакторов:At present, 23 artificial radioactive isotopes of uranium are known with mass numbers from 217 to 242. The most important and valuable isotopes of uranium are uranium-233 and uranium-235. Uranium-233 ( 233 U, T 1/2 = 1.59 · 10 5 years) is obtained by irradiation of thorium-232 with neutrons and is capable of fission under the influence of thermal neutrons, which makes it a promising fuel for nuclear reactors:
Уран широко распространен в природе. Содержание урана в земной коре составляет 0,0003% (вес.), концентрация в морской воде 3 мкг/л. Количество урана в слое литосферы толщиной 20 км оценивается в 1,3·1014 т. Мировое производство урана в 2009 году составило 50772 тонн, мировые ресурсы на 2009 год составили 2438100 тонн. Таким образом, мировые запасы урана и мировая добыча природного урана достаточно велики. Проблема в том, что основная доля запасов и добычи (99,27%) приходится на природный изотоп урана уран-238 (соответственно процентному содержанию изотопов в природном уране), т.е. на наименее полезный и наименее энергетический изотоп урана. К тому же традиционное разделение изотопов урана друг от друга (в данном случае, урана-235 от урана-238) чрезвычайно сложно, дорого и экологически небезопасно. Согласно данным ОЭСР, в мире функционирует 440 ядерных реакторов коммерческого назначения, которые потребляют в год 67 тыс. тонн урана. Это означает, что его производство обеспечивает лишь 60% объема его потребления (остальное извлекается из старых ядерных боеголовок). Наиболее ценны в этом случае изотопы урана - уран-233 и уран-235 (ядерное горючее), ради которых и используют повторно после переработки отработанные ТВЭЛы с АЭС и снятые с боевого дежурства ядерные боеголовки. Ядра 238U делятся при захвате только быстрых нейтронов с энергией не менее 1 Мэв. Ядра 235U и 233U делятся при захвате, как медленных (тепловых), так и быстрых нейтронов, а также делятся спонтанно, что является особенно важным и ценным.Uranium is widespread in nature. The uranium content in the earth's crust is 0.0003% (wt.), The concentration in sea water is 3 μg / l. The amount of uranium in the lithosphere layer with a thickness of 20 km is estimated at 1.3 · 10 14 tons. World production of uranium in 2009 amounted to 50772 tons, world resources for 2009 amounted to 2438100 tons. Thus, world uranium reserves and world natural uranium mining are quite large. The problem is that the main share of reserves and production (99.27%) is accounted for by the natural uranium isotope uranium-238 (corresponding to the percentage of isotopes in natural uranium), i.e. the least useful and least energy isotope of uranium. In addition, the traditional separation of uranium isotopes from each other (in this case, uranium-235 from uranium-238) is extremely difficult, expensive and environmentally unsafe. According to OECD data, 440 commercial nuclear reactors operate in the world, which consume 67 thousand tons of uranium per year. This means that its production provides only 60% of its consumption (the rest is extracted from old nuclear warheads). The most valuable in this case are uranium isotopes - uranium-233 and uranium-235 (nuclear fuel), for the sake of which they reuse after processing spent fuel elements from nuclear power plants and nuclear warheads removed from combat duty. The 238 U nuclei are fissioned upon the capture of only fast neutrons with an energy of at least 1 MeV. The nuclei of 235 U and 233 U divide upon capture of both slow (thermal) and fast neutrons, and also spontaneously divide, which is especially important and valuable.
Микробиологический способ трансмутации химических элементов позволяет практически в неограниченных количествах получать из природного урана (из изотопа урана-238) редкие и ценные изотопы урана - уран-232, уран-233, уран-234, уран-235, уран-236, а также другие ценные химические элементы и их изотопы: нептуний-236, нептуний-237, нептуний-238, плутоний-236, плутоний-238, америций-241, протактиний-231, протактиний-234, торий-227, торий-228, торий-230, актиний-227, радий-226, радий-228, радон-222, полоний-209, полоний-210. Промышленная, техническая и энергетическая ценность, а также продажная рыночная стоимость данных получаемых элементов гораздо выше исходного элемента - урана-238.The microbiological method of transmutation of chemical elements allows one to obtain, in unlimited quantities, from natural uranium (from the isotope of uranium-238) rare and valuable isotopes of uranium - uranium-232, uranium-233, uranium-234, uranium-235, uranium-236, as well as others valuable chemical elements and their isotopes: neptunium-236, neptunium-237, neptunium-238, plutonium-236, plutonium-238, americium-241, protactinium-231, protactinium-234, thorium-227, thorium-228, thorium-230 , actinium-227, radium-226, radium-228, radon-222, polonium-209, polonium-210. The industrial, technical and energy value, as well as the selling market value of these elements are much higher than the original element - uranium-238.
НептунийNeptunium
Нептуний встречается на Земле лишь в следовых количествах, он был получен искусственно из урана посредством ядерных реакций.Neptunium is found on Earth only in trace amounts, it was obtained artificially from uranium through nuclear reactions.
Содержание 237Np в облученном урановом топливе невелико и оценивается величиной, приблизительно равной 0,1-0,3% от образовавшегося плутония или 10-4·10-6% по массе от содержания урана. При использовании уранового топлива, обогащенного изотопами 235U и 236U, нептуний-237 образуется преимущественно по следующей ядерной реакции:The content of 237 Np in irradiated uranium fuel is small and is estimated to be approximately equal to 0.1-0.3% of the resulting plutonium or 10 -4 · 10 -6 % by weight of the uranium content. When using uranium fuel enriched in isotopes 235 U and 236 U, neptunium-237 is formed mainly by the following nuclear reaction:
Путем облучения нейтронами нептуния-237 получают весовые количества изотопно-чистого плутония-238, который используется в малогабаритных радиоизотопных источниках энергии, в РИТЭГах (РИТЭГ - радио-изотопный термоэлектрический генератор), в кардиостимуляторах, в качестве источника тепла в радиоизотопных источниках энергии и источниках нейтронов. Критическая масса нептуния-237 составляет около 57 кг для чистого металла, и таким образом этот изотоп может быть практически использован для производства ядерного оружия.By irradiation with neptunium-237 neutrons, weighted amounts of isotope-pure plutonium-238 are obtained, which is used in small-sized radioisotope energy sources, in RTGs (RTGs - radio-isotope thermoelectric generator), in pacemakers, as a heat source in radioisotope energy sources and neutron sources . The critical mass of Neptunium-237 is about 57 kg for pure metal, and thus this isotope can be practically used for the production of nuclear weapons.
АмерицийAmericium
Америций-241 получают путем облучения плутония нейтронами:Americium-241 is obtained by irradiating plutonium with neutrons:
Америций-241 - ценный редкий химический элемент и изотоп, его традиционное получение в ядерных реакторах сопряжено с обычными для получения актинидов сложностями и дороговизной, в результате америций имеет большую рыночную стоимость, востребован и может применяться в различных областях науки, промышленности и техники.Americium-241 is a valuable rare chemical element and isotope; its traditional production in nuclear reactors is associated with the usual difficulties and high cost for producing actinides; as a result of americium, it has a high market value, is in demand and can be used in various fields of science, industry and technology.
Микробиологический способ трансмутации химических элементов позволяет получать практически в неограниченных количествах нептуний-236, нептуний-237, нептуний-238, плутоний-236, плутоний-238, америций-241 и другие изотопы нептуния, плутония и америция.The microbiological method of transmutation of chemical elements allows to obtain practically unlimited quantities of neptunium-236, neptunium-237, neptunium-238, plutonium-236, plutonium-238, americium-241 and other isotopes of neptunium, plutonium and americium.
Общепринятые краткие обозначения в нижеприведенных схемах и таблицах:Common abbreviations in the diagrams and tables below:
Уран-238, 238U - здесь - 238 - это относительная атомная масса, то есть, общее число протонов и нейтронов.Uranium-238, 238 U - here - 238 is the relative atomic mass, that is, the total number of protons and neutrons.
P - протон.P is the proton.
N или n - нейтрон.N or n is a neutron.
α - альфа-частица, т.е. два протона и два нейтрона.α is an alpha particle, i.e. two protons and two neutrons.
(-α) - альфа частица, испускаемая из атома (из элемента) в наших реакциях, при этом порядковый номер (заряд ядра) уменьшается на две единицы и элемент превращается в более легкий, расположенный через клетку в периодической таблице элементов Менделеева (сдвиг на две клетки назад). Относительная атомная масса при этом уменьшается на четыре единицы.(-α) is an alpha particle emitted from an atom (from an element) in our reactions, while the serial number (nuclear charge) decreases by two units and the element turns into a lighter one located through the cell in the periodic table of Mendeleev’s elements (shift by two cells back). The relative atomic mass is reduced by four units.
Бета-распад - превращение, при котором порядковый номер элемента (заряд ядра) меняется на единицу, а относительная атомная масса (общее число протонов и нейтронов) остается постоянной.Beta decay is a transformation in which the element serial number (nuclear charge) changes by one, and the relative atomic mass (total number of protons and neutrons) remains constant.
(+β) - испускание положительно заряженной частицы позитрона, или захват отрицательно заряженного электрона ядром: в обоих случаях порядковый номер (заряд ядра) элемента уменьшается на единицу.(+ β) - emission of a positively charged positron particle, or capture of a negatively charged electron by a nucleus: in both cases, the sequence number (nuclear charge) of an element decreases by one.
Наблюдаются явления испускания, так называемого, «запаздывающего нейтрона» (чаще одного или двух) после бета-распада. При этом, новый, образованный путем бета-распада химический элемент, после испускания запаздывающего нейтрона (нейтронов) сохраняет свое новое место и клетку в таблице периодической системы элементов, так как сохраняет заряд ядра (число протонов), но теряет в атомной массе, образуя новые, более легкие, изотопы.The phenomena of emission of the so-called “delayed neutron” (usually one or two) after beta decay are observed. At the same time, a new chemical element formed by beta decay, after emitting a delayed neutron (neutrons), retains its new place and cell in the table of the periodic system of elements, since it retains the nuclear charge (number of protons), but loses in the atomic mass, forming new lighter isotopes.
(-n) - «запаздывающий нейтрон», нейтрон, испускаемый из атома после бета-распада, при этом атомная масса нового элемента уменьшается на единицу.(-n) - “delayed neutron”, a neutron emitted from an atom after beta decay, while the atomic mass of the new element decreases by one.
(-2n) - два «запаздывающих нейтрона», испускаемые из атома после бета-распада, атомная масса нового элемента уменьшается на две единицы.(-2n) - two “delayed neutrons” emitted from an atom after beta decay, the atomic mass of a new element decreases by two units.
(ă) - «запаздывающая» альфа-частица (вид изотопного распада) испускаемая из атома (элемента) после бета-распада. При этом порядковый номер (заряд ядра) уменьшается на две единицы, а относительная атомная масса элемента уменьшается на 4 единицы.(ă) - “delayed” alpha particle (type of isotope decay) emitted from an atom (element) after beta decay. In this case, the serial number (nuclear charge) decreases by two units, and the relative atomic mass of the element decreases by 4 units.
Происходит очередная трансмутация химического элемента (сдвиг на две клетки назад по таблице периодической системы химических элементов).The next transmutation of the chemical element occurs (a shift two cells back according to the table of the periodic system of chemical elements).
T1/2 или T - период полураспада изотопа элемента.T 1/2 or T is the half-life of the isotope of the element.
Авторами проведена серия успешных воспроизводимых экспериментов с различными рудами и сырьем. Сырье, содержащее радиоактивные элементы, обрабатывалось водным раствором бактерий рода Thiobacillus в присутствии элементов с переменной валентностью любых s, p, d и f элементов, создающих стандартный окислительно-восстановительный потенциал (например, Sr2+, азот N5+/N3-, сера S6+/S2- мышьяк As5+/As3+, железо Fe3+/Fe2+, марганец Mn4+/Mn2+, молибден Mo6+/Mo2+, кобальт Co3+/Co2+, ванадий V5+/V4+ и другие). Были использованы различные бактерии рода Thiobacillus, железоокисляющие и сероокисляющие бактерии (термофильные и другие), участвующие в окислительно-восстановительных процессах металлов, всегда достигался положительный эффект. Авторами проведены 2536 экспериментов. Полученные экспериментальные данные статистически обработаны (см. таблицы 1, 2, 3, 4) и отражены в схемах получения микробиологическим способом из урана-238 (238U) и тория-232 различных ценных изотопов урана, протактиния, тория, актиния, радия, полония и других элементов (см. фигуры с 1 по 17, схемы 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13). Схемы реакций и изотопных переходов не противоречат, а подтверждают имеющуюся теорию радиоактивных распадов.The authors conducted a series of successful reproducible experiments with various ores and raw materials. Raw materials containing radioactive elements were treated with an aqueous solution of bacteria of the genus Thiobacillus in the presence of elements with variable valencies of any s, p, d and f elements that create a standard redox potential (for example, Sr 2+ , nitrogen N 5+ / N 3- , sulfur S 6+ / S 2- arsenic As 5+ / As 3+ , iron Fe 3+ / Fe 2+ , manganese Mn 4+ / Mn 2+ , molybdenum Mo 6+ / Mo 2+ , cobalt Co 3+ / Co 2+ , vanadium V 5+ / V 4+ and others). Various bacteria of the genus Thiobacillus were used, iron-oxidizing and sulfur-oxidizing bacteria (thermophilic and others) participating in the redox processes of metals, a positive effect has always been achieved. The authors conducted 2536 experiments. The obtained experimental data are statistically processed (see tables 1, 2, 3, 4) and are reflected in the microbiological schemes from uranium-238 (238U) and thorium-232 for various valuable isotopes of uranium, protactinium, thorium, sea anemone, radium, polonium and other elements (see figures 1 to 17,
Пример 1.Example 1
Для трансмутации химических элементов и получения новых элементов и изотопов в качестве сырья для микробиологической обработки использовали сульфидные руды Саудовской Аравии, содержащие уран и торий (таблица 1, фигуры 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7). Руда Саудовской Аравии, содержала также элементы фосфор, мышьяк, ванадий в основном в окисленной форме (фосфаты, арсенаты, ванадаты), а железо - как в окисленной, так и в восстановленной форме. Поэтому для создания высокого окислительно-восстановительного потенциала в ферментере сырье обрабатывалось микроорганизмами Thiobacillus acidophilus штамм DSM-700 в водном растворе элементов с переменной валентностью, находящихся в растворе в восстановленной форме: Mn+4, Co+2, Fe+2, N-3, S-2 (в форме солей), в их общей массе 0,01% от массы среды.To transmute chemical elements and obtain new elements and isotopes, Saudi Arabia sulfide ores containing uranium and thorium were used as raw materials for microbiological treatment (table 1, figures 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7). The ore of Saudi Arabia also contained elements of phosphorus, arsenic, vanadium mainly in the oxidized form (phosphates, arsenates, vanadates), and iron - both in the oxidized and reduced forms. Therefore, to create a high redox potential in the fermenter, the raw materials were treated with the microorganisms Thiobacillus acidophilus strain DSM-700 in an aqueous solution of elements with variable valencies in solution in reduced form: Mn +4 , Co +2 , Fe +2 , N -3 , S -2 (in the form of salts), in their total mass of 0.01% by weight of the medium.
При выращивании микроорганизмов Thiobacillus acidophilus штамм DSM-700 применяли стандартные питательные среды (например, среды Летена и Ваксмана для Thiobacillus ferrooxidans, среду 9К и среды для других железо- и сероокисляющих бактерий). В стандартные питательные среды добавляли элементы переменной валентности - трансэлементы (элементы переносящие электроны, например, Mg, Mn, Co, Mo, Zn, Cu, Fe в форме солей) в их общей массе 0,01% от массы среды, продукты гидролиза органического сырья, например, гидролиза отходов рыбо-, мясо-, или лесопереработки (2% масс, от среды) и сырье (уран- или торий содержащие руды или радиоактивные отходы в количестве 1,5% масс, от среды). В ферментационную среду, содержащую 10% сырья (руды), вносили 10% раствора культуральной среды с факультативно автотрофными микроорганизмами, отобранными в экспоненциальной стадии роста.When growing the microorganisms Thiobacillus acidophilus strain DSM-700, standard nutrient media were used (for example, Lethen and Waxmann media for Thiobacillus ferrooxidans, 9K medium, and media for other iron and sulfur oxidizing bacteria). Elements of variable valency were added to standard nutrient media - transelements (elements carrying electrons, for example, Mg, Mn, Co, Mo, Zn, Cu, Fe in the form of salts) in their total mass 0.01% by weight of the medium, products of hydrolysis of organic raw materials , for example, hydrolysis of fish, meat, or timber processing wastes (2% of the mass, from the environment) and raw materials (uranium or thorium containing ores or radioactive waste in the amount of 1.5% of the mass, from the environment). A 10% solution of the culture medium with optional autotrophic microorganisms selected at the exponential growth stage was introduced into the fermentation medium containing 10% of the raw material (ore).
Процесс трансмутации проводили в десяти ферментационных качалочных колбах. Регулировали pH раствора 10-ти нормальной серной кислотой, pH раствора в процессе поддерживали в пределах 0,8-1,0. Температура проведения процесса 28-32 градусов по Цельсию. Окислительно-восстановительный потенциал (Eh) в растворе процесса трансмутации в логарифмической стадии равен 635 мв. Скорость перемешивания 300 оборотов в минуту. Соотношение твердой фазы к жидкой составляло 1:10 (100 грамм руды в одном литре водного раствора). Ежедневно, через каждые 24 часа измеряли pH и Eh раствора, концентрацию химических элементов и изотопов в растворе, а также отслеживали жизнедеятельность микроорганизмов. Процесс проводили в течение девяти суток. Использовали методы анализа водных растворов и руды: для определения содержания элементов использовали рентгено-флуоресцентный метод, тип приборов: CYP-02 «Реном ФВ»; S2 PICOFOX. Также использовали атомно-адсорбционный метод. Изотопный состав определяли масс-спектроскопическим методом. Зарядные характеристики микробиологических клеток определяли по электрофоретической подвижности на автоматическом микроскопе Parmoquant-2. Согласно данным приборов, определяли качественный и количественный состав конечных продуктов. Результаты проведенных и статистически обработанных экспериментов в зависимости от времени проведения процесса приведены в таблице 1. На фиг. 1 приведена спектрограмма исходной руды Саудовской Аравии без микробиологической обработки и без трансформации химических элементов. На фигурах 2, 3, 4, 5, 6, 7 приведены спектрограммы анализов трансмутации химических элементов при микробиологической обработке руды Саудовской Аравии в зависимости от времени проведения процесса через 48 часов (2 сутки), 72 часа (3 суток), 120 часов (5 суток), через 120 часов (5 суток), через 168 часов (7 суток), через 192 часа (8 суток) соответственно.The transmutation process was carried out in ten fermentation rocking flasks. The pH of the solution was adjusted with 10 normal sulfuric acid, the pH of the solution in the process was maintained in the range of 0.8-1.0. The temperature of the process is 28-32 degrees Celsius. The redox potential (Eh) in the solution of the transmutation process in the logarithmic stage is 635 mV. Mixing speed 300 rpm. The ratio of solid to liquid was 1:10 (100 grams of ore in one liter of aqueous solution). Daily, every 24 hours, the pH and Eh of the solution were measured, the concentration of chemical elements and isotopes in the solution, and the vital activity of microorganisms was monitored. The process was carried out for nine days. We used the methods of analysis of aqueous solutions and ore: to determine the content of elements we used the X-ray fluorescence method, instrument type: CYP-02 "Renom FV"; S2 PICOFOX. The atomic adsorption method was also used. The isotopic composition was determined by mass spectroscopy. The charging characteristics of microbiological cells were determined by electrophoretic mobility using a Parmoquant-2 automatic microscope. According to the data of the devices, the qualitative and quantitative composition of the final products was determined. The results of the conducted and statistically processed experiments, depending on the time of the process, are shown in Table 1. In FIG. Figure 1 shows a spectrogram of the original ore of Saudi Arabia without microbiological treatment and without transformation of chemical elements. Figures 2, 3, 4, 5, 6, 7 show spectrograms of the analysis of transmutation of chemical elements during microbiological treatment of Saudi Arabia ore, depending on the time of the process after 48 hours (2 days), 72 hours (3 days), 120 hours (5 days), after 120 hours (5 days), after 168 hours (7 days), after 192 hours (8 days), respectively.
Схема 1. Получение микробиологическим способом из урана-238 (238U) различных ценных изотопов урана, протактиния, тория, актиния, радия, полония:Scheme 1. Microbiological preparation of various valuable isotopes of uranium, protactinium, thorium, sea anemone, radium, polonium from uranium-238 ( 238 U):
Схема 2. Получение протактиния-231 (231Pa) микробиологическим способом из урана-238 (238U) различными путями.
Схема 4. Получение тория-230 (230Th) микробиологическим способом из урана-238 (238U).Scheme 4. Obtaining thorium-230 ( 230 Th) microbiologically from uranium-238 ( 238 U).
Далее, процесс или останавливается (и выделяется 230Th), если торий-230 является конечной целью процесса. Или процесс продолжается до получения ценных и редких радиоактивных изотопов радия (226Ra), радона, астата, полония, висмута, свинца:Further, the process either stops (and 230 Th is released) if thorium-230 is the ultimate goal of the process. Or the process continues until valuable and rare radioactive isotopes of radium ( 226 Ra), radon, astatine, polonium, bismuth, lead are obtained:
Схема 5. Получение актиния-227 (227Ac) микробиологическим способом из урана-238 (238U) различными путями.Scheme 5. Obtaining actinium-227 ( 227 Ac) microbiologically from uranium-238 ( 238 U) in various ways.
Схема 6. Получение радия-226 (226Ra) и радия-228 (228Ra) микробиологическим способом из урана-238 (238U) (см. 6-1) и из природного тория-232 (232Th) (см. 6-2) соответственно:
Схема 7. Получение наиболее ценных и стабильных изотопов полония (210Po, 209Po, 208Po) микробиологическим способом из урана-238 (238U).Scheme 7. Obtaining the most valuable and stable isotopes of polonium ( 210 Po, 209 Po, 208 Po) by microbiological method from uranium-238 ( 238 U).
Схема 8. Получение различных изотопов тория, актиния, радия, полония микробиологическим способом из природного тория-232 (232Th):
Пример 2.Example 2
Способ проведения процесса такой же, как и в примере 1. Для трансмутации химических элементов и получения новых элементов и изотопов в качестве сырья для микробиологической обработки использовали урановую руду Северо-Западной Африки, содержащую уран, торий, серу и мышьяк в восстановленной форме (сульфиды металлов, арсениды, сульфоарсениды). Поэтому для создания высокого окислительно-восстановительного потенциала сырье обрабатывалось микроорганизмами Thiobacillus aquaesulis штамм DSM-4255 в водном растворе элементов с переменной валентностью, находящихся в растворе в окисленной форме: N+5, Р+5 (в форме фосфатов), As+5, S+6, Fe+3, Mn+7, в их общей массе 0,01% от массы среды. Окислительно-восстановительный потенциал (Eh) в растворе процесса трансмутации в логарифмической стадии равен 798 мв. Температура проведения процесса 30-35 градусов по Цельсию, pH среды 2-2,5. Время проведения процесса двадцать суток. Результаты проведенных и статистически обработанных экспериментов в зависимости от времени проведения процесса приведены в таблице 2. Спектрограммы анализов трансмутации химических элементов при микробиологической обработке урановой руды Северо-Западной Африки в зависимости от времени проведения процесса, через 24 часа (1 сутки), через 144 часа (6 суток), через 168 часов (7 суток), через 192 часа (8 суток), через 480 часов (20 суток) приведены на фигурах 8, 9, 10, 11 соответственно.The method of carrying out the process is the same as in example 1. To transmute chemical elements and obtain new elements and isotopes, uranium ore of North West Africa containing uranium, thorium, sulfur, and arsenic in reduced form (metal sulfides) was used as a raw material for microbiological treatment , arsenides, sulfoarsenides). Therefore, to create a high redox potential, the raw materials were treated with microorganisms Thiobacillus aquaesulis strain DSM-4255 in an aqueous solution of elements with variable valency in solution in the oxidized form: N +5 , P +5 (in the form of phosphates), As +5 , S +6 , Fe +3 , Mn +7 , in their total mass 0.01% of the mass of the medium. The redox potential (Eh) in the solution of the transmutation process in the logarithmic stage is 798 mV. The temperature of the process is 30-35 degrees Celsius, the pH of the medium is 2-2.5. The process takes twenty days. The results of the conducted and statistically processed experiments depending on the time of the process are shown in Table 2. Spectrograms of the analysis of transmutation of chemical elements during microbiological treatment of uranium ore in North West Africa, depending on the time of the process, after 24 hours (1 day), after 144 hours ( 6 days), after 168 hours (7 days), after 192 hours (8 days), after 480 hours (20 days) are shown in figures 8, 9, 10, 11, respectively.
Схема 1. Получение микробиологическим способом из урана-238 (238U) различных ценных изотопов урана, протактиния, тория, актиния, радия, полония:Scheme 1. Microbiological preparation of various valuable isotopes of uranium, protactinium, thorium, sea anemone, radium, polonium from uranium-238 ( 238 U):
Схема 2. Получение урана-233 (233U) микробиологическим способом из урана-238 (238U) различными путями.
Схема 3. Получение протактиния-231 (231Pa) микробиологическим способом из урана-238 (238U) различными путями.Scheme 3. Obtaining protactinium-231 ( 231 Pa) microbiologically from uranium-238 ( 238 U) in various ways.
Схема 4. Получение тория-230 (230Th) микробиологическим способом из урана-238 (238U).Scheme 4. Obtaining thorium-230 ( 230 Th) microbiologically from uranium-238 ( 238 U).
Далее, процесс или останавливается (и выделяется 230Th), если торий-230 является конечной целью процесса. Или процесс продолжается до получения ценных и редких радиоактивных изотопов радия (226Ra), радона, астата, полония, висмута, свинца:Further, the process either stops (and 230 Th is released) if thorium-230 is the ultimate goal of the process. Or the process continues until valuable and rare radioactive isotopes of radium ( 226 Ra), radon, astatine, polonium, bismuth, lead are obtained:
Схема 5. Получение актиния-227 (227Ac) микробиологическим способом из урана-238 (238U) различными путями.Scheme 5. Obtaining actinium-227 ( 227 Ac) microbiologically from uranium-238 ( 238 U) in various ways.
Схема 6-1. Получение радия-226 (226Ra) микробиологическим способом из урана-238:Scheme 6-1. Obtaining radium-226 ( 226 Ra) microbiological method from uranium-238:
Схема 7. Получение наиболее ценных и стабильных изотопов полония (210Po, 209Po, 208Po) микробиологическим способом из урана-238 (238U).Scheme 7. Obtaining the most valuable and stable isotopes of polonium ( 210 Po, 209 Po, 208 Po) by microbiological method from uranium-238 ( 238 U).
далее путь превращений элементов и изотопов до 210Po, 209Po, 208Po идентичен схеме 7-1.Further, the path of transformations of elements and isotopes up to 210 Po, 209 Po, 208 Po is identical to the scheme 7-1.
Пример 3.Example 3
Способ проведения процесса такой же, как и в примере 1. Для трансмутации химических элементов и получения новых элементов и изотопов в качестве сырья для микробиологической обработки использовали урановую руду Иордании, содержащую элементы уран, торий, фосфор, мышьяк, железо, ванадий как в окисленной форме (фосфаты, арсенаты, ванадаты), так и в восстановленной форме. Поэтому для создания высокого окислительно-восстановительного потенциала сырье обрабатывалось микроорганизмами Thiobacillus halophilus штамм DSM-6132 в водном растворе элементов с переменной валентностью, обладающих окислительно-восстановительной способностью: Rb+1, Sr+2, S0/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 в их общей массе 0,01% от массы среды. Окислительно-восстановительный потенциал (Eh) в растворе процесса трансмутации в логарифмической стадии равен 753 мв. Температура проведения процесса 28-32 градуса по Цельсию, pH среды 2,0-2,5. Время проведения процесса двадцать суток. Результаты проведенных и статистически обработанных экспериментов в зависимости от времени проведения процесса приведены в таблице 3. Спектрограммы анализов трансмутации химических элементов при микробиологической обработке урановой руды Иордании в зависимости от времени проведения процесса, через 24 часа (1 сутки), через 120 часов (пять суток), через 192 часа (8 суток), приведены на фигурах 12, 13, 14 соответственно.The method of carrying out the process is the same as in example 1. To transmute chemical elements and obtain new elements and isotopes, Jordanian uranium ore containing elements of uranium, thorium, phosphorus, arsenic, iron, and vanadium as in oxidized form was used as a raw material for microbiological treatment (phosphates, arsenates, vanadates), and in reduced form. Therefore, to create a high redox potential, the raw materials were treated with microorganisms Thiobacillus halophilus strain DSM-6132 in an aqueous solution of elements with variable valency having redox ability: 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 in their total weight 0.01% by weight of the medium. The redox potential (Eh) in the solution of the transmutation process in the logarithmic stage is 753 mV. The temperature of the process is 28-32 degrees Celsius, the pH of the medium is 2.0-2.5. The process takes twenty days. The results of the conducted and statistically processed experiments depending on the time of the process are given in table 3. Spectrograms of analysis of transmutation of chemical elements during microbiological treatment of Jordanian uranium ore, depending on the time of the process, after 24 hours (1 day), after 120 hours (five days) , after 192 hours (8 days), are shown in figures 12, 13, 14, respectively.
Схема 3. Получение протактиния-231 (231Pa) микробиологическим способом из урана-238 (238U) различными путями.Scheme 3. Obtaining protactinium-231 ( 231 Pa) microbiologically from uranium-238 ( 238 U) in various ways.
Схема 4. Получение тория-230 (230Th) микробиологическим способом из урана-238 (238U).Scheme 4. Obtaining thorium-230 ( 230 Th) microbiologically from uranium-238 ( 238 U).
Далее, процесс или останавливается (и выделяется 230Th), если торий-230 является конечной целью процесса. Или процесс продолжается до получения ценных и редких радиоактивных изотопов радия (226Ra), радона, астата, полония, висмута, свинца:Further, the process either stops (and 230 Th is released) if thorium-230 is the ultimate goal of the process. Or the process continues until valuable and rare radioactive isotopes of radium ( 226 Ra), radon, astatine, polonium, bismuth, lead are obtained:
Схема 5. Получение актиния-227 (227Ac) микробиологическим способом из урана-238 (238U) различными путями.Scheme 5. Obtaining actinium-227 ( 227 Ac) microbiologically from uranium-238 ( 238 U) in various ways.
Схема 6-1. Получение радия-226 (226Ra) микробиологическим способом из урана-238:Scheme 6-1. Obtaining radium-226 ( 226 Ra) microbiological method from uranium-238:
Схема 7. Получение наиболее ценных и стабильных изотопов полония (210Po, 209Po, 208Po) микробиологическим способом из урана-238 (238U).Scheme 7. Obtaining the most valuable and stable isotopes of polonium ( 210 Po, 209 Po, 208 Po) by microbiological method from uranium-238 ( 238 U).
Пример 4.Example 4
Способ проведения процесса такой же, как и в примере 1. Для трансмутации химических элементов и получения новых элементов и изотопов в качестве сырья для микробиологической обработки использовали монацитовый торий содержащий песок побережья Индийского океана, содержащий элементы торий, фосфор, мышьяк, кремний, алюминий, а также церий и другие лантаноиды в основном в восстановленной форме. Поэтому для создания высокого окислительно-восстановительного потенциала сырье обрабатывалось микроорганизмами Thiobacillus ferrooxidans штамм DSM-14882 в водном растворе элементов с переменной валентностью, находящихся в растворе в окисленной форме: N+5, P+5, As+5, S+6, Fe+3, Mn+7, в их общей массе 0,01% от массы среды. Окислительно-восстановительный потенциал (Eh) в растворе процесса трансмутации в логарифмической стадии равен 717 мВ. Температура проведения процесса 28-32 градуса по Цельсию, pH среды 1,0-1,5. Время проведения процесса десять суток. Результаты проведенных и статистически обработанных экспериментов в зависимости от времени проведения процесса приведены в таблице 4. Спектрограммы анализов трансмутации химических элементов при микробиологической обработке торий содержащего песка побережья Индийского океана в зависимости от времени проведения процесса, через 24 часа (1 сутки), через 120 часов (пять суток), через 240 часов (десять суток) приведены на фигурах 15, 16, 17 соответственно.The method of carrying out the process is the same as in example 1. To transmute chemical elements and obtain new elements and isotopes, monocytic thorium containing sand from the Indian Ocean coast containing elements of thorium, phosphorus, arsenic, silicon, aluminum was used as raw material for microbiological treatment. also cerium and other lanthanides are mainly in reduced form. Therefore, to create a high redox potential, the raw material was treated with the microorganisms Thiobacillus ferrooxidans strain DSM-14882 in an aqueous solution of elements with variable valencies in solution in the oxidized form: N +5 , P +5 , As +5 , S +6 , Fe + 3 , Mn +7 , in their total mass of 0.01% by weight of the medium. The redox potential (Eh) in the transmutation process solution in the logarithmic stage is 717 mV. The temperature of the process is 28-32 degrees Celsius, the pH of the medium is 1.0-1.5. The process takes ten days. The results of the conducted and statistically processed experiments depending on the time of the process are given in table 4. Spectrograms of the analysis of transmutation of chemical elements during microbiological treatment of thorium containing sand of the Indian Ocean coast, depending on the time of the process, after 24 hours (1 day), after 120 hours ( five days), after 240 hours (ten days) are shown in figures 15, 16, 17, respectively.
Схема 6-2. Получение радия-228 (228Ra) микробиологическим способом из природного тория-232: 
Схема 8. Получение различных изотопов тория, актиния, радия, полония микробиологическим способом из природного тория-232 (232Th):
Пример 5.Example 5
Способ проведения процесса такой же, как и в примере 1. Для трансмутации химических элементов и получения новых элементов и изотопов в качестве сырья для микробиологической обработки использовали полоний-209, полученный в нашем процессе из актинидов, превращающийся (распадающийся) далее в изотопы ртути, золота и платины (схема 10). Сырье обрабатывалось микроорганизмами Thiobacillus aquaesulis штамм DSM-4255 в водном растворе элементов с переменной валентностью, обладающих окислительно-восстановительной способностью: Rb+1, Sr+2, S0/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 в их общей массе 0,01% от массы среды. Окислительно-восстановительный потенциал (Eh) в растворе процесса трансмутации в логарифмической стадии равен 698 мв. Температура проведения процесса 28-32 градуса по Цельсию, pH среды 2,0-2,5. Время проведения процесса двадцать суток.The method of carrying out the process is the same as in Example 1. To transmute chemical elements and obtain new elements and isotopes, polonium-209, obtained in our process from actinides, which is converted (decomposed) into mercury and gold isotopes, was used as a raw material for microbiological treatment and platinum (Scheme 10). The raw materials were treated with microorganisms Thiobacillus aquaesulis strain DSM-4255 in an aqueous solution of elements with variable valency, having redox ability: 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 in their total mass 0.01% of the mass of the medium . The redox potential (Eh) in the solution of the transmutation process in the logarithmic stage is 698 mV. The temperature of the process is 28-32 degrees Celsius, the pH of the medium is 2.0-2.5. The process takes twenty days.
На основании полученных экспериментальных и статистически обработанных данных авторами выведена следующая схема:Based on the obtained experimental and statistically processed data, the authors derived the following scheme:
Схема 10. Получение стабильных изотопов ртути и золота (197Au) микробиологическим способом с инициированием и ускорением реакций из полония-209 (209Po):
Пример 6.Example 6
Способ проведения процесса такой же, как и в примере 1. Для трансмутации химических элементов и получения новых элементов и изотопов в качестве сырья для микробиологической обработки использовали полоний-208, полученный в нашем процессе из актинидов, превращающийся (распадающийся) далее в изотопы ртути, золота и платины (схема 11). Сырье обрабатывалось микроорганизмами Thiobacillus ferrooxidans штамм DSM-14882 в водном растворе элементов с переменной валентностью, обладающих окислительно-восстановительной способностью: Rb+1, Sr+2, S0/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 в их общей массе 0,01% от массы среды. В растворе процесса трансмутации в логарифмической стадии Eh=753 мв. Применяли микроорганизмы Температура проведения процесса 28-32 градуса по Цельсию, pH среды 1,0-1,5. Время проведения процесса двадцать суток. На основании полученных экспериментальных и статистически обработанных данных авторами выведена следующая схема:The method of carrying out the process is the same as in Example 1. To transmute chemical elements and obtain new elements and isotopes, polonium-208, obtained in our process from actinides, which is converted (decomposed) into mercury and gold isotopes, was used as a raw material for microbiological treatment and platinum (Scheme 11). The raw materials were treated with microorganisms Thiobacillus ferrooxidans strain DSM-14882 in an aqueous solution of elements with variable valency, having redox ability: 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 in their total mass 0.01% of the mass of the medium . In the solution of the transmutation process in the logarithmic stage, Eh = 753 mV. Microorganisms were used. The temperature of the process is 28-32 degrees Celsius, the pH of the medium is 1.0-1.5. The process takes twenty days. Based on the obtained experimental and statistically processed data, the authors derived the following scheme:
Схема 11. Получение стабильных изотопов ртути, таллия, платины (195Pt) и золота (197Au) микробиологическим способом с инициированием и ускорением реакций из полония-208:
Пример 7.Example 7
Способ проведения процесса такой же, как и в примере 1. Для трансмутации химических элементов и получения новых элементов и изотопов в качестве сырья для микробиологической обработки использовали образцы плутония с целью превращения плутония-239 в уран-235, протактиний-231 и актиний-227 (схема 12).Сырье обрабатывалось микроорганизмами Thiobacillus thioparus штамм DSM-505 в водном растворе элементов с переменной валентностью, обладающих окислительно-восстановительной способностью: Rb+1, Sr+2, S0/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 в их общей массе 0,01% от массы среды. Окислительно-восстановительный потенциал (Eh) в растворе процесса трансмутации в логарифмическойThe method of carrying out the process is the same as in example 1. To transmute chemical elements and obtain new elements and isotopes, plutonium samples were used as raw materials for microbiological treatment in order to convert plutonium-239 to uranium-235, protactinium-231, and actinium-227 ( Scheme 12). The raw material was treated with the microorganisms Thiobacillus thioparus strain DSM-505 in an aqueous solution of elements with variable valency having redox ability: 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 in their total ccu 0.01% by weight of the medium. The redox potential (Eh) in the solution of the transmutation process in the logarithmic
стадии процесса трансмутации Eh=759 мв. Температура проведения процесса 28-32 градуса по Цельсию, pH среды 2,0-2,5. Время проведения процесса двадцать суток. На основании полученных экспериментальных и статистически обработанных данных авторами выведена следующая схема:stages of the transmutation process Eh = 759 mv. The temperature of the process is 28-32 degrees Celsius, the pH of the medium is 2.0-2.5. The process takes twenty days. Based on the obtained experimental and statistically processed data, the authors derived the following scheme:
Схема 12. Получение урана-235, тория-231, протактиния-231 и актиния-227 микробиологическим способом с ускорением реакций распада из плутония-239 (может, использоваться оружейный плутоний, или плутоний - побочный продукт ядерного сгорания ТВЭЛОВ АЭС, подлежащий утилизации):
Можно остановить процесс на любом этапе, с получением 235U, или 231Th, или 231Pa, или 227Ac, или их смеси в различных соотношениях. Или можно продолжить процесс превращении элементов и изотопов из актиния-227 до 210Po, 209Po, 208Po, с получением промежуточных элементов, по схеме 7-1.You can stop the process at any stage, with the receipt of 235 U, or 231 Th, or 231 Pa, or 227 Ac, or mixtures thereof in various ratios. Or you can continue the process of converting elements and isotopes from actinium-227 to 210 Po, 209 Po, 208 Po, to obtain intermediate elements, according to scheme 7-1.
Пример 8.Example 8
Способ проведения процесса такой же, как и в примере 1. Для трансмутации химических элементов и получения новых элементов и изотопов в качестве сырья для микробиологической обработки использовали образцы плутония с целью превращения плутония-241 в америций-241 и нептуний-237 (схема 13). 241Pu - побочный продукт ядерных реакций при сгорании ТВЭЛОВ АЭС, подлежащий утилизации, взят как ядерный отход и побочный продукт промышленного сгорания урана. Сырье обрабатывалось микроорганизмами Thiobacillus tepidarius штамм DSM-3134 в водном растворе элементов с переменной валентностью, обладающих окислительно-восстановительной способностью: Rb+1, Sr+2, S0/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 в их общей массе 0,01% от массы среды. Eh=736 мв. Температура проведения процесса 28-32 градуса по Цельсию, pH среды 2,0-2,5.The method of carrying out the process is the same as in Example 1. To transmute chemical elements and obtain new elements and isotopes, plutonium samples were used as raw materials for microbiological treatment in order to convert plutonium-241 to americium-241 and neptunium-237 (Scheme 13). 241 Pu - a by-product of nuclear reactions during the combustion of fuel elements of a nuclear power plant to be disposed of, taken as nuclear waste and a by-product of industrial combustion of uranium. The raw materials were processed by microorganisms Thiobacillus tepidarius strain DSM-3134 in an aqueous solution of elements with variable valency, having redox ability: 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 in their total mass 0.01% of the mass of the medium . Eh = 736 mv. The temperature of the process is 28-32 degrees Celsius, the pH of the medium is 2.0-2.5.
Схема 13. Получение америция-241 (241Am) и нептуния-237 (237Np) микробиологическим способом из плутония-241 с инициацией и ускорением реакций распада:
Процесс можно остановить или замедлить на этапе получения америция-241 с отбором последнего. Пример 9.The process can be stopped or slowed down at the stage of obtaining americium-241 with the selection of the latter. Example 9
В данном примере показана интенсификация процесса трансмутации химических элементов при ее замедлении при лимитирующих факторах. Способ проведения процесса и сырье такие же, как и в примере 2. Контрольный вариант: В качестве сырья также использовалась урановая руда Северо-Западной Африки, но отличие от примера 2 состояло в большем содержании руды в растворе: соотношение твердой фазы (руды) к жидкой фазе составляло 1:3 (100 грамм руды в 300 мл водного раствора). Сырье обрабатывалось микроорганизмами Thiobacillus aquaesulis штамм DSM-4255 в водном растворе элементов с переменной валентностью, находящихся в растворе в окисленной форме: N+5, P+5 (в форме фосфатов), As+5, S+6, Fe+3, Mn+7, в их общей массе 0,01% от массы среды, как в примере 2. Eh=410 мв. Температура проведения процесса 30-35 градусов по Цельсию, pH среды 2,0-2,5. Время проведения процесса двадцать суток. Заряд бактерий близок к нулевому значению. Электрофоретическая подвижность (ЭФП) микробных клеток равна 0,01 V-1 × см2 × сек-1. Изначальное содержание урана-238 в среде было 280 г/л. На пятые сутки процесса содержание урана-238 упало до 200,52 мг/л, но протактиний-231, актиний-227 и изотопы полония в среде не обнаружены, при этом обнаружены изотопы торий-234, протактиний-234, протактиний-233, уран-234 (первичные продукты трансмутации урана-238). Процессы трансмутации урана-238 и образования новых элементов и изотопов были замедлены во времени по сравнению с примером 2, в котором соотношение твердой фазы (руды) к жидкой фазе составляло 1:10 (100 грамм руды в 1000 мл водного раствора). Замедление процесса связано с повышенной концентрацией ионов металлов в растворе при малом количестве воды на руду. Опытный вариант: В такой же раствор, лимитированный по воде, в котором соотношение твердой фазы (руды) к жидкой фазе составляло 1:3 (100 грамм руды в 300 мл водного раствора), дополнительно ввели 0,001 г/л полиамфолита - полиакриловой кислоты капролактам (соотношение акриловой кислоты к капролактаму 9:1). Электрофоретическая подвижность (ЭФП) микробных клеток равна 0,89 V-1 × см2 × сек-1, заряд микроорганизмов сдвинулся от изоэлектрической точки, в отрицательную сторону. Eh=792 мв На пятые сутки содержание в растворе урана-238 стало равно 149,40 мг/л, появились изотопы - продукты дальнейшего распада: уран-232, уран-233, протактиний-231, актиний-227, радий-226, полоний-210, 209 и 208 - все в большом количестве. Произошло ускорение процесса. На основании экспериментальных данных получена общая схема различных направлений и цепочек распада урана-238 при получении из него микробиологическим способом различных ценных изотопов урана, протактиния, тория, актиния, радия, полония и других элементов (фигура 18).This example shows the intensification of the process of transmutation of chemical elements when it slows down under limiting factors. The method of carrying out the process and the raw materials are the same as in Example 2. Control variant: Uranium ore of North West Africa was also used as a raw material, but the difference from Example 2 was a higher content of ore in solution: ratio of solid phase (ore) to liquid the phase was 1: 3 (100 grams of ore in 300 ml of an aqueous solution). The raw materials were treated with microorganisms Thiobacillus aquaesulis strain DSM-4255 in an aqueous solution of elements with variable valencies in solution in oxidized form: N +5 , P +5 (in the form of phosphates), As +5 , S +6 , Fe +3 , Mn +7 , in their total mass 0.01% of the mass of the medium, as in example 2. Eh = 410 mv. The temperature of the process is 30-35 degrees Celsius, the pH of the medium is 2.0-2.5. The process takes twenty days. The charge of bacteria is close to zero. Electrophoretic mobility (EPP) of microbial cells is 0.01 V -1 × cm 2 × sec -1 . The initial content of uranium-238 in the medium was 280 g / l. On the fifth day of the process, the content of uranium-238 dropped to 200.52 mg / l, but protactinium-231, actinium-227 and polonium isotopes were not found in the medium, while the isotopes of thorium-234, protactinium-234, protactinium-233, and uranium were found -234 (primary products of transmutation of uranium-238). The processes of transmutation of uranium-238 and the formation of new elements and isotopes were slowed down in time compared to example 2, in which the ratio of solid phase (ore) to liquid phase was 1:10 (100 grams of ore in 1000 ml of an aqueous solution). The slowdown of the process is associated with an increased concentration of metal ions in solution with a small amount of water per ore. Experimental option: In the same water-limited solution in which the ratio of solid phase (ore) to liquid phase was 1: 3 (100 grams of ore in 300 ml of an aqueous solution), an additional 0.001 g / l polyampholyte - polyacrylic acid caprolactam was added ( the ratio of acrylic acid to caprolactam 9: 1). Electrophoretic mobility (EPP) of microbial cells is 0.89 V -1 × cm 2 × sec -1 , the charge of microorganisms has shifted from the isoelectric point to the negative side. Eh = 792 mv On the fifth day, the content in the solution of uranium-238 became equal to 149.40 mg / l, isotopes appeared - products of further decay: uranium-232, uranium-233, protactinium-231, actinium-227, radium-226, polonium -210, 209 and 208 - all in large numbers. The process has accelerated. Based on the experimental data, a general diagram of the different directions and decay chains of uranium-238 was obtained when microbiologically obtained from it various valuable isotopes of uranium, protactinium, thorium, sea anemone, radium, polonium and other elements (figure 18).
Энергия электронного перехода (keV), по которой определяли химические элементы рентгено-флуоресцентным методом (фигуры с 1 по 17), приведены в таблице 5.The energy of the electronic transition (keV), which was used to determine the chemical elements by the X-ray fluorescence method (figures 1 to 17), are shown in table 5.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014119570/10A RU2563511C2 (en) | 2014-05-15 | 2014-05-15 | Microbiological method of transmutation of chemical elements and conversion of isotopes of chemical elements |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014119570/10A RU2563511C2 (en) | 2014-05-15 | 2014-05-15 | Microbiological method of transmutation of chemical elements and conversion of isotopes of chemical elements |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2014119570A RU2014119570A (en) | 2015-04-20 |
| RU2563511C2 true RU2563511C2 (en) | 2015-09-20 |
Family
ID=53282831
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014119570/10A RU2563511C2 (en) | 2014-05-15 | 2014-05-15 | Microbiological method of transmutation of chemical elements and conversion of isotopes of chemical elements |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2563511C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2664005C2 (en) * | 2017-08-23 | 2018-08-14 | Виктор Михайлович Курашов | Microbiological method of obtaining chemical elements and their isotopes, including super-heavy transuranic elements |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2052223C1 (en) * | 1995-01-18 | 1996-01-10 | Товарищество с ограниченной ответственностью Научно-производственное объединение "Интер-Нарт" | Method for producing stable isotopes due to nuclear transmutation, such as low-temperature nuclear fusion of elements in microbiological cultures |
| RU2002101281A (en) * | 2002-01-22 | 2003-09-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научный Центр системных исследований и технологий 2000" | The method of isotope conversion using microorganisms |
| UA38062U (en) * | 2008-05-20 | 2008-12-25 | Михаил Владимирович Гавриш | Method for processing of solid low-radioative waste of mineral resource industry |
| CN103572047A (en) * | 2013-11-19 | 2014-02-12 | 东北大学 | Bacteria agitation leaching method for uranium ore |
-
2014
- 2014-05-15 RU RU2014119570/10A patent/RU2563511C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2052223C1 (en) * | 1995-01-18 | 1996-01-10 | Товарищество с ограниченной ответственностью Научно-производственное объединение "Интер-Нарт" | Method for producing stable isotopes due to nuclear transmutation, such as low-temperature nuclear fusion of elements in microbiological cultures |
| RU2002101281A (en) * | 2002-01-22 | 2003-09-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научный Центр системных исследований и технологий 2000" | The method of isotope conversion using microorganisms |
| UA38062U (en) * | 2008-05-20 | 2008-12-25 | Михаил Владимирович Гавриш | Method for processing of solid low-radioative waste of mineral resource industry |
| CN103572047A (en) * | 2013-11-19 | 2014-02-12 | 东北大学 | Bacteria agitation leaching method for uranium ore |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| VYSOTSKII V. I. et al. "Successful Experiments On Utilization Of High-Activity Nuclear Waste In The Process Of Transmutation In Growing Associations Of Microbiological Cultures", in Tenth International Conference on Cold Fusion. 2003. Cambridge, MA: LENR-CANR.org. Найдено в Интернет <URL: http://lenr-canr.org/acrobat/VysotskiiVsuccessful.pdf. VYSOTSKII V. I. et al. "Transmutation of stable isotopes and deactivation of radioactive waste in growing biological systems", Annals of Nuclear Energy, 2013, pp.1-8. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2664005C2 (en) * | 2017-08-23 | 2018-08-14 | Виктор Михайлович Курашов | Microbiological method of obtaining chemical elements and their isotopes, including super-heavy transuranic elements |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2014119570A (en) | 2015-04-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Heslop | Inorganic chemistry | |
| US6896716B1 (en) | Process for producing ultra-pure plutonium-238 | |
| Vanhaecke et al. | The isotopic composition of the elements | |
| Iwahashi et al. | Neutronic study on ac-225 production for cancer therapy by (n, 2n) reaction of ra-226 or th-230 using fast reactor joyo | |
| RU2563511C2 (en) | Microbiological method of transmutation of chemical elements and conversion of isotopes of chemical elements | |
| US20130114775A1 (en) | Economical production of isotopes using quantized target irradiation | |
| Luo | Nuclear Science and Technology | |
| Myasoedov et al. | Chemical Technologies for Closing the Nuclear Fuel Cycle | |
| RU2664005C2 (en) | Microbiological method of obtaining chemical elements and their isotopes, including super-heavy transuranic elements | |
| Blackett | Jean Frédéric Joliot, 1900-1958 | |
| Ebisuzaki et al. | Hadean primordial metabolism pathway driven by a nuclear geyser | |
| Cunningham | Berkelium and californium | |
| Ohya et al. | Simple separation of 67Cu from bulk zinc by coprecipitation using hydrogen sulfide gas and silver nitrate | |
| Robinson et al. | Processing and disposition of special actinide target materials | |
| Ramanujam et al. | Separation of 90Sr from PUREX High level waste and development of a 90Sr-90Y generator | |
| Seaborg | The synthetic actinides-from discovery to manufacture | |
| Kurashov et al. | ARTIFICIAL OBTAINING OF f-ELEMENTS–ACTINIDES AND OTHER VALUABLE RADIOACTIVE ELEMENTS AND THEIR ISOTOPES, AS WELL AS STABLE ISOTOPES OF PLATINUM AND GOLD WITH THE USE OF MICROORGANISMS | |
| AALTONEN et al. | Production of Neptunium-235 Tracer for Laboratory Use | |
| Marinsky | The search for element 61 | |
| Vysotskii et al. | Successful experiments on utilization of high-activity nuclear waste in the process of transmutation in growing associations of microbiological cultures | |
| EP3130566A1 (en) | Method for purifying water of radionuclides | |
| Chacon et al. | Perspective Chapter: The Dual Nature and Applications of | |
| Kornilova et al. | Joint transmutation of stable Cs and Sr isotopes in microbiological systems and prospects for accelerated deactivation of liquid radioactive waste | |
| Perlman | The transuranium elements and nuclear chemistry. | |
| GROMOVA et al. | Department of Physics, University of Jyväskylä PO Box 35, FIN-40351 Jyväskylä, Finland E-mail: dendooven@ phys. jyu. fi |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190516 |