Итак, только бомбардировка нейтронами и их столкновение с ядром атома 235 взорвет его, раздробляя на два новых. Эти движущиеся обломки, оказывается, обладают огромной энергией. Но их легко остановить некоторыми преградами и уловить всю их энергию в виде обыкновенного тепла.
В очень схематизированном виде атом урана и летящие в него нейтроны изображены на чертеже. Здесь ясно видно, что быстро двигающийся нейтрон может пролететь мимо цели, а медленный «снаряд» будет как бы «всосан» ядром урана. При этом ядро расщепится на два новых, которые разлетятся с катастрофической силой. Некоторые «остаточные части» в виде трех или четырех нейтронов останутся от атомного расщепления и свободно вылетят также с громадной силой. Энергия разрыва будет в несколько миллиардов раз больше энергии употребленного снаряда. Получаются такие же соотношения, как при взрыве некоторого количества динамита небольшим детонатором.
Атом урана 235, состоящий из 92 протонов (+) и 143 нейтронов (-) в ядре, электрически уравновешивающих 92 электрона (—) во внешних орбитах. Атомный вес 29+143=235
Первый нейтроновый снаряд должен быть пущен извне. А затем нейтрбновые осколки первого взрыва взорвут несколько новых ядер, и дальнейшее расщепление атомов будет продолжаться само собой по схеме цепной реакции (подобно тому, как поставленные кости домино падают друг за другом, если толкнуть первую кость).
Возникает вопрос: как управлять этим взрывом? Но особенности этого явления сами приходят на помощь человеку. Оказывается, что нейтроны, выброшенные атомным взрывом, двигаются слишком быстро, чтобы попадать в другие ядра и их взрывать. Их полет для этого должен быть искусственно замедлен. В качестве такого замедлителя могут служить водородные атомы. Именно это обстоятельство делает особенно ценным новое открытие физиков, создавая возможность искусственно регулировать скорость разрушения атомов урана и тем самым рационально использовать освобождающуюся при этом энергию. Надо создать замедленную цепную реакцию, подобную горению каменного угля на воздухе, что может быть достигнуто пропитыванием урановой массы водородом или водой.
После начала реакции вода в соответствующей дозировке уничтожит избыток энергии, и реакция будет протекать с желаемой скоростью.
Расчеты показали, что полная энергия, которую можно получить при расщеплении атомов, содержащихся в 1 кг урана, эквивалентна энергии 5000 т сжигаемого угля.
Вот почему ученые видят теперь в уране источник энергии будущего и увлекаются заманчивой и близкой идеей создания атомных силовых установок!
Естественно, что вновь появился большой интерес к месторождениям урана, которые рассматриваются теперь не только как источники радия, но и как сырьевые базы, обеспечивающие возможность получения изотопа урана 235.
Мировые запасы урана в недрах составляют в настоящее время приблизительно 120ЭЭ т (в пересчете на U8O8). Из них на долю Европы приходятся 600 т, на долю Бельгии (Конго) — около 3000 т, Англии принадлежит свыше 6000 т, (Канада) и США обладают примерно 2400 т.
Всего за 40 лет на всем земном шаре добыто около 1,2–1,3 кг радия, главным образом при переработке урановых руд. Лишь за последние годы у нас в СССР стали получать радий также из некоторых нефтяных вод путем очень простых и остроумных технологических приемов. Обычно содержание радия в руде находится в строго определенной зависимости от содержания в ней урана. Примерно на каждые 3 т урана (при условии радиоактивного равновесия) приходится 1 г радия.
В мировой практике известны три различных типа месторождений урана. Два из них дают первичные руды урана, представленные преимущественно тяжелым смоляно-черным минералом уранинитом (смесь закиси и окиси урана с некоторым количеством свинца) или его коллоидальней разновидностью — урановой смоляной рудой. Эти руды отлагались или в так называемых пегматитовых жилах, близких по составу к граниту, сопровождающих гранитные внедрения, или в рудных жилах, отложившихся из горячих водных растворов. Первичные урановые минералы легко изменяются вблизи дневной поверхности, переходят в растворы, из которых выпадают под действием таких кислот, как фосфорная, ванадиевая и др. В этом случае образуются вторичные урановые месторождения, представленные яркозелеными минералами — урановыми слюдками или яркожелтыми урано-ванадатами — карнотитом и тюямунитом.
Долина р. Майли-су. Справа пласт рудоносного известняка.
Фото Д. И. Щербакова
Куполовидная складка, прорезанная р. Майли-су
Фото Д. И. Щербакова
В Средней Азии, как уже указывалось выше, было найдено несколько месторождений урана. Наиболее обещающее и интересное находится в Карамазарских горах — юго-западных отрогах Тянь-шаня. Здесь горными выработками вскрыты рудные жилы, обогащенные в верхней зоне урановыми слюдками. Ниже, под зеркалом грунтовых вод, появились своеобразные землистые «урановые черни», напоминающие по составу урановую смоляную руду, и местами среди сернистых руд свинца, цинка и мышьяка встречены уже настоящие первичные урановые смоляные руды.
Месторождения совсем другого типа обнаружены в Северной Фергане, где они приурочены или к континентальным отложениям песчаников и галечников, или к морским известнякам нижнетретичной эпохи.
В местности Уйгурсай на правобережье р. Сыр-дарьи в пласте песчаника залегают яркожелтые скопления карнотита, осевшие, повидимому, на границе карбонатной нижележащей среды и сульфатных растворов, спускающихся с гор. Они очень сходны с карнотитами западных штатов США.
«А по среднему течению р. Майли-су яркожелтые фос-фаты и ванадаты урана пропитывают пласт известняка, залегающий в куполе нефтеносной складки.
В Средней Азии известны и другие точки с урановым оруденением. Здесь намечается существование своеобразной «урановой провинции» с многочисленными месторождениями урана разного типа.
Именно в Средней Азии наша молодая урано-радиевая промышленность получит в первую очередь необходимое ей минеральное сырье, которое будет применено как в технике, так и в научно-исследовательских институтах Союза ССР для решения ведущих вопросов современной физики и энергетики.
III. ЖЕЛЕЗНЫЕ ХРЕБТЫ
Курская магнитная аномалия
Свойства магнита известны с очень давних времен. Китайские путешественники 3000 лет тому назад брали с собой фигурку, стоящую на палубе легкой лодочки, в которой был скрыт магнит. Пущенная в миску с водой, она указывала направление на север. В Европе первый компас был построен более 600 лет назад итальянцем — Флавио Джойо, заимствовавшим его идею у арабов.
Обладавшие богатым воображением древние греки думали, что на полюсе высится магнитная гора, притягивающая к себе конец магнитной стрелки. По их легендам, мореплаватели, неосторожно приближаясь к этой горе, погибали, потому что притяжение гигантского магнита вытаскивало гвозди из деревянного корабля, и он рассыпался.
Но в XVI в. знаменитый физик Джильберт на опыте, выяснил причину того, что стрелка компаса показывает всегда одним концом на север. Он сделал из магнитного железняка модель земного шара. Она была круглым магнитом, имевшим два полюса. Помещая на его поверхности маленький, компас, Джильберт нашел, что стрелка всегда указывала одним концом на северный, а другим на южный полюс модели, т. е. вела себя так же, как и на поверхности земного шара. Отсюда он сделал вывод, что. Земля — огромный шарообразный магнит, имеющий два полюса — северный и южный, которые притягивают концы магнитной стрелки.