Книга Хроники невозможного. Фактор "Х" для русского прорыва в будущее - Максим Калашников

Можно сколько угодно измываться над мечтами и планами собчаковского окружения в стиле грез Остапа Бендера и Кисы Воробьянинова, но сама задача получения больших объемов чистого осмия-187 представлялась тогда архитрудной и вовсе невозможной. Ведь в мэрии просили не какой-нибудь Os-187, а именно большой чистоты – не менее 99,4 %.

В общем, при получении сего изотопа все в мире шли обычным путем: брали осмий как таковой и из него выделяли те ничтожные количества изотопа-187, какие в нем содержатся. Теоретически, как и в случае с ураном-235, имелись три технологии добычи желаемого, основанные на разделении изотопов по массе их ядер: метод газовой диффузии, метод электромагнитного разделения изотопов и технология сепарации их на масс-центрифуге, вертящейся с бешеной скоростью.

Газодиффузинонный способ можно было сразу отмести: он отличается чудовищной затратностью. Но и электромагнитная сепарация, и центрифуги в данном случае не годились. Во-первых, требовалось собственно очень дорогое и сложное оборудование, годное для производства, кстати, ядерного оружия. Ибо что такое – масс-центрифуга? Чудо инженерной мысли и сверхточной (прецизионной) обработки металла. «Летающая тарелка» центрифуги вращается со скоростью в три тысячи оборотов в секунду. Она должна быть идеально сбалансированной. Малейшая разница в массе стенок – и центрифуга улетит в сторону, к чертовой матери, пробив заодно стенку цеха. Раскручиваясь, она сначала покоится на тонких, игольчатых осях. Каковые потом убираются, и агрегат вертится в магнитом поле, буквально левитируя в нем. Именно так сепарируются изотопы урана. Вот почему, кстати, настолько сложно и дорого овладеть технологиями производства атомной «взрывчатки».

Таковой машинерии у нашего героя просто не было, а получить доступ к тем же масс-центрифугам в ядерно-оружейном Минатоме можно было только через цепочку согласований и разрешений на самом «верху». Ибо центрифуги работают в системе ядерно-оружейного производства. Но даже и с ними процесс получения даже считанных граммов осмия-187 растягивался ой как надолго! Ведь этого изотопа в общей массе осмия мало: всего 1,7 %. Элементарные отчеты показывают, что для того, чтобы получить значительные количества осмия-187 чистотой 99,4 %, требовалось лет двадцать работы крупного предприятия с масс-центрифугами. Стоимость грамма осмия-187 желанной чистоты при этом доходила бы до 20–30 миллионов долларов. Да-да, вы не ослышались. Именно столько. 190 тысяч «баков» за грамм стоил Os-187 из Окриджа, где его добывают методом электромагнитного разделения изотопов, но его чистота у американцев не достигала и семидесяти одного процента. А вот дальше каждый новый процент чистоты вызывал рост затрат в геометрической прогрессии. То есть, в два, четыре, в восемь раз – и так далее. Ибо чем меньше осмия-187 остается в собственно осмии, тем труднее его извлекать.

Оставалось изобрести принципиально иной способ получить желанный чистый изотоп в больших количествах, не используя ни центрифуг, ни электромагнитной сепарации. Мастер нашел принципиальное решение очень быстро. Если все идут самым нетворческим путем и выделяют изотоп из обычного осмия (смеси изотопов), то нужно двинуться дорогой неторной. Причем совершенно с другой стороны. То есть искать аномальное месторождение, где имеются все металлы платиновой группы (к коей относится и осмий), но почему-то нет самого осмия! То есть такую руду, где осмия никогда не искали, но зато в которой может прятаться заветный изотоп. А его выделить, пустив в ход чисто химические способы. Тогда не нужно будет вертеть осмий в многочисленных центрифугах. Не потребуется, как привыкли все, сначала получать из руды осмий, эту смесь разных изотопов, а уж из него выделять сто восемьдесят седьмой.

Почему требовалась именно такая аномальная руда? Потому что всегда рядом с платиноидами, такими, как иридий, есть сопутствующий металл – рений. У рения есть изотоп – слаборадиоактивный рений-187. Поэтому он за миллиарды лет распадается, давая в результате осмий-187. Почему пришлось искать руду, где есть платиноиды, исключая сам осмий? Потому что даже ничтожное количество этого металла поглощало бы тот осмий-187, который рождается в результате распада рения-187. И тогда бы Os-187 пришлось бы вытаскивать из него обычными, архидорогими методами. А если осмия в руде нет, то в ней сокрыты очень малые доли осмия-187, который можно добыть без сложнейшей техники.

И такая руда потом действительно отыскалась. В Казахстане, производящем рений. Есть всего две страны-производителя рения: Казахстан и Соединенные Штаты. Вернее, в Казахстане тогда делали рениевый концентрат из руды уникального Джезказганского месторождения. Кстати, очень древнего. Руда, которую добывают и обогащают на «Джезказганцветмете», как раз и не содержит осмия. Зато она богата рением.

В начале 90-х на этом комбинате стояли громадные чаны, где в каждом хранилось по пятьсот килограммов рениевого концентрата. Что это такое? В местной руде на тонну породы содержится от 20 до 30 килограммов рения. Поэтому из руды делают концентрат, извлекая из нее соли рения. Советские попытки наладить извлечения чистого рения в Джезказгане, увы, не увенчались успехом. (Этим долго занималась доктор технических наук Татьяна Грайер из питерского Горного института). Потому Казахстан в 90-е продавал за рубеж не собственно рений, а тот самый концентрат. Соли рения.

– Да и до сих пор продают, – поясняет Мастер. – А жаль. Я мог бы поставить технологию извлечения чистого, металлического рения…

Но в 1992–1993 годах такой задачи еще не стояло, а рениевый концентрат из Джезказгана требовался для того, чтобы вытащить из него заветный осмий-187. Для начала Мастеру привезли из Казахстана один килограмм рениевого концентрата, и из него он выделил первые четыре микрограмма заветного изотопа. Чисто химическими методами, без машинерии. Мастер использовал крайнюю летучесть тетроксида осмия, OsO4. (В данном случае была, конечно, четвероокись осмия-187). Окисел осмия газообразен и крайне опасен. Малейшее его попадание в глаза приводит к слепоте. Но именно летучесть тетроксида осмия позволила Мастеру окислить весь концентрат, и, подбирая температуру его нагрева, уловить окисленный осмий-187. После чего его нужно было только освободить от кислорода и получить чистый изотоп.

– Можно считать, это «детская химия», хотя ее очень долго не могли повторить в Институте геохимии РАН имени Вернадского, где этим занималась Галина Варшал, – рассказывает Мастер. – Мы же получали из оксида осмия сначала осьмат натрия, потом (с помощью серной кислоты) – в сульфид осмия, а потом с помощью водорода «выхватывали» оттуда серу и получали чистый осмий-187. Здесь целая цепочка изящных решений. Но это – тривиальная химия, никаких открытий…

В общем, Мастер наш разработал целый технологический цикл извлечения осмия-187 из рений-содержащей руды. Он получил отечественные патенты (№ 2039104 от 10 июля 1995 г., № 2061769 от 10 июня 1996 г.) в результате этих трудов.

Получив первые образцы осмия-187, Мастер отправил их в Данию, в лабораторию «Riso». 23 июня 1993 года она дала заключение: в присланной ампуле содержится 99,28 % осмия-187. Все остальное – незначительные примеси никеля, кобальта, меди, галлия, серебра и т. д. (Например, самая большая примесь – это 0,025 % никеля). В принципе, это уже можно было считать победой: Петрик оставил далеко позади Окридж. Но Мастер остается недоволен: явно произошла ошибка измерения. Осмий должен быть практически чистым.