Синтез дорогоцінних металів

Синтез дорогоцінних металів передбачає використання або ядерних реакторів, або прискорювачів частинок для отримання цих елементів.

Рутеній і родій є дорогоцінними металами, які утворюються як невеликий відсоток продуктів поділу ядер урану. Ізотопи дорогоцінних металів мають короткі періоди напіврозпаду. Це робить можливим вилучення нерадіоактивного ізотопу з відпрацьованого ядерного палива після кількох років зберігання, хоча перед використанням екстракт необхідно перевірити на радіоактивність із слідових кількостей інших елементів^[1].

Кожен кілограм продуктів поділу ²³⁵U міститиме 63,44 грам ізотопів рутенію з періодом напіврозпаду більше доби. Оскільки типове використане ядерне паливо містить близько 3 % продуктів ділення, одна тонна використаного палива міститиме близько 1,9 кг рутенію. ¹⁰³Ru(інші мови) і ¹⁰⁶Ru(інші мови) зроблять розщеплений рутеній дуже радіоактивним. Якщо поділ відбувається миттєво, то утворений таким чином рутеній матиме активність завдяки ¹⁰³Ru 109 ТБк/гі ¹⁰⁶Ru 1,52 ТБк/г. ¹⁰³Ru має період напіврозпаду приблизно 39 днів, що означає, що протягом 390 днів він ефективно розпадеться до єдиного стабільного ізотопу родію, ¹⁰³Rh, задовго до того, як може відбутися будь-яка повторна обробка. ¹⁰⁶Ru має період напіврозпаду приблизно 373 дні, тобто якщо паливо залишити охолоджуватися протягом 5 років перед повторною обробкою, залишиться лише близько 3 % від початкової кількості; решта розпадеться^[1]. Для порівняння, активність природного калію (завдяки природному ⁴⁰
K) становить близько 30 Бк на грам^[2].

Видобути родій із використаного ядерного палива можна: 1 кг продуктів поділу(інші мови) ²³⁵U містить 13,3 грамів ¹⁰³Rh(інші мови). При 3 % маси продуктів ділення одна тонна використаного палива міститиме близько 400 грамів родію. Найдовше живучий радіоізотоп родію — ^102mRh з періодом напіврозпаду 2,9 року, тоді як основний стан (¹⁰²Rh(інші мови)) має період напіврозпаду 207 днів^[1].

Кожен кілограм родію з продуктів поділу міститиме 6,62 нг ¹⁰²Rh і 3,68 нг ^102mRh. Оскільки ¹⁰²Rh розпадається шляхом бета-розпаду або до ¹⁰²Ru (відбудеться позитронний розпад), або до ¹⁰²Pd(інші мови) (20 %) (генеруються деякі фотони гамма-променів з приблизно 500 кеВ), а збуджений стан розпадається шляхом бета-розпаду (захоплення електрона) до ¹⁰²Ru(інші мови) (генеруються фотони гамма-променів з приблизно 1 МеВ). Якщо поділ відбувається миттєво, то 13,3 грам родію міститиме 67,1 МБк (1,81 мКі) ¹⁰²Rh і 10,8 МБк (291 мКі) ^102mRh. Оскільки використане ядерне паливо витримується приблизно п'ять років перед повторною обробкою, більшість цих радіоактивних ізотопів розпадеться, залишаючи 4,7 МБк ¹⁰²Rh і 5,0 МБк ^102mRh. Якщо металевий родій був залишений протягом 20 років після поділу, 13,3 грам металевого родію містив би 1,3 кБк ¹⁰²Rh і 500 кБк ^102mRh. Родій має найвищу ціну з цих дорогоцінних металів (440 000 доларів США/кг у 2022 році^[3]), але також повинна враховуватися вартість відділення родію від інших металів, хоча останні високі ціни можуть створити можливість для розгляду^[1].

Хризопея(інші мови), штучне виробництво золота, є традиційною метою алхімії. Така трансмутація можлива в прискорювачах елементарних частинок або ядерних реакторах, хоча вартість виробництва, за оцінками, у трильйон разів перевищує ринкову ціну золота. Оскільки існує лише один стабільний ізотоп золота, ¹⁹⁷Au(інші мови), ядерні реакції повинні створити цей ізотоп, щоб отримати придатне для використання золото^[4].

Золото було синтезовано з ртуті бомбардуванням нейтронами у 1941 році, але всі отримані ізотопи золота(інші мови) були радіоактивними^[5]. У 1924 році німецький вчений Адольф Міте(інші мови) повідомив про те саме досягнення, але після різноманітних спроб повторення в усьому світі це було визнано експериментальною помилкою^[6][7][8].

У 1980 році Глен Сіборг перетворив кілька тисяч атомів вісмуту в золото в Лабораторії ім. Лоуренса в Берклі. Його експериментальна методика змогла видалити протони та нейтрони з атомів вісмуту. Техніка Сіборга була надто дорогою, щоб дозволити звичайне виробництво золота, але його робота є найближчою до наслідування аспекту міфічного філософського каменю^[9][10].

• Ядерна трансмутація

• Spallation Neutron Source
• Mercury 197
• Mercury 197 decays to Gold 197
• Kolarik, Zdenek; Renard, Edouard V. (2003). Recovery of Value Fission Platinoids from Spent Nuclear Fuel. Part I PART I: General Considerations and Basic Chemistry (PDF). Platinum Metals Review. 47 (2): 74—87. doi:10.1595/003214003X4727487. Архів оригіналу (PDF) за 9 червня 2011.
• Kolarik, Zdenek; Renard, Edouard V. (2003). Recovery of Value Fission Platinoids from Spent Nuclear Fuel. Part II: Separation Process (PDF). Platinum Metals Review. 47 (2): 123—131. doi:10.1595/003214003X473123131. Архів оригіналу (PDF) за 9 червня 2011.
• Kolarik, Zdenek; Renard, Edouard V. (2005). Potential Applications of Fission Platinoids in Industry. Platinum Metals Review. 49 (2): 79. doi:10.1595/147106705X35263.