«Переоценка ценности» тория, однако, началась значительно раньше, почти тогда же, когда Мария Склодовская и независимо от нее Шмитд установили, что торий является радиоактивным элементом, хотя и с менее выраженной активностью, чем у радия. Оказалось, что атомы тория претерпевают ряд последовательных разрушений, превращаясь в конечном итоге в устойчивый свинец с атомным весом 208. Неустойчивость ядра атома тория нашла практическое применение в настоящее время как источник внутриатомной энергии.
Преимущество тория как ядерного «горючего» перед ураном состоит в том, что лишь при 1400–1500 °C кристаллическая решетка тория начинает претерпевать фазовые превращения. Это позволяет реактору на ториевом горючем работать при более высоких температурах.
Тория в природе значительно больше урана. Соединения тория содержатся в монацитовом песке. Тория в земной коре не так уж мало (6 · 10–5%). В ничтожных количествах он встречается даже в гранитах.
Торий по внешнему виду и температуре плавления напоминает платину, по удельному весу и твердости — свинец. В химическом отношении у тория много сходства с церием, а по структуре электронной оболочки атома — это равноправный член семейства актинидов.
Перспективы применения тория весьма широки: атомные двигатели и, как знать, может даже атомные станции для подогрева воды в северных реках получат для своей работы торий в качестве энергетического сырья.
«Предок» актиния
Существование протактиния было предсказано в 1871 г. Д. И. Менделеевым.
Этот элемент, максимальное количество которого в руках исследователей не превышало нескольких сотых долей грамма, является близким «родственником» актиния не только по положению в периодической системе, но и по совместному местонахождению в природе и своим свойствам. О том, как трудно было получить его в чистом виде, можно судить по тому, что в источнике этого элемента — уране — протактиний присутствует вместе с радием, причем приблизительно в одинаковых количествах. В тонне металлического урана содержится примерно по 0,3 грамма радия и протактиния. Но тонну металлического урана получить не так просто.
Радиоактивный протактиний является спутником урана и встречается как примесь к урановым рудам, а по происхождению — в одно и то же время «сыном» урана и «отцом» актиния. Излучая альфа-лучи, радиоактивный изотоп протактиния, встречающийся в природе, превращается в актиний. В этом случае он — «отец», а образуясь из урана, — «сын» последнего. Название элемента ближе всего соответствует буквальному переводу «первый луч» («протос» по-гречески «первый», «актинос» — «луч»), в более свободном переводе — «первый в ряду», т. е. родоначальник актиния.
Излучаемые протактинием альфа-частицы обладают малой энергией и, в связи с этим, — короткой длиной пробега, что позволяет определить содержание протактиния в сырье, не прибегая к химическим методам. Один из приемов выделения протактиния основан на способности соединения элемента адсорбироваться из растворов на стекле химической посуды.
Немецкие исследователи Отто Ган и Лиза Мейтнер открыли протактиний в 1917 г. Лишь через десять лет ученый Гроссе выделил несколько сотых грамма серебристо-белого металла — протактиния. Этот героизм нельзя не оценить, зная, что содержание протактиния в земной коре выражается дробью (в процентах от общего числа атомов), в которой значащая цифра начинается после одиннадцати нулей: 0,000 000 000 008 %. Из пяти с половиной тонн богатой богемской урановой смоляной руды можно получить полграмма относительно чистого протактиния.
О перспективах применения протактиния, стоя на пороге атомного века, следует говорить с осторожностью. Пока эти перспективы весьма узки, но … будущее может их неожиданно расширить.
Воплощение надежды и тревог
В греческой мифологии Ураном назывался бог неба, сын и одновременно супруг богини Земли — Геи, отец титанов и циклопов — одноглазых гигантов. Имя Урана было присвоено седьмой планете солнечной системы, которую сначала принимали за комету. В 1789 г. М. Клапрот при исследовании смоляной руды обнаружил новое вещество, которое в честь открытия планеты Уран также было названо ураном. В 1842 г. французский химик М. Пелиго доказал, что при обжиге с углем окислов урана из них получается не свободный уран, а … опять один из окислов. По внешнему виду этот окисел напоминал медь и был принят М. Клапротом за металл. Правда, осторожный Клапрот дипломатично назвал обнаруженное вещество «полуметаллом». Эта осторожность не лишила Клапрота авторства. Выделенный Пелиго в 1842 г. металл был уже действительно ураном.