Плутоний в девичьих руках

К разработке металлургических процессов плутония были привлечены еще несколько крупных специалистов-металлургов: профессор Антон Николаевич Вольский, профессор Александр Семенович Займовский, кандидаты наук Федор Григорьевич Решетников и Яков Михайлович Стерлин. Перед академиком Ильей Ильичом Черняевым, доктором наук Анной Дмитриевной Гельман, кандидатом наук Всеволодом Дмитриевичем Никольским была поставлена задача — разработать технологию аффинажа плутония от стабильных и радиоактивных элементов, получить диоксид плутония высочайшей степени чистоты с минимальными потерями плутония. И.В. Черняев, А.Д. Гельман в это время работали в Институте общей и неорганической химии АН СССР. Они

были крупными специалистами по изучению свойств платины, имели большой опыт работы с микрограм-мовыми и миллиграммовыми количествами вещества, разрабатывали технологию очистки благородных металлов от сопутствующих примесей. Именно такие специалисты необходимы были для решения проблемы аффинажа плутония. В сороковых годах одним из немногих специалистов, работающих в области радиохимии, был Б.Д. Никольский.

Научным руководителем проблемы аналитического контроля радиохимического и химико-металлургического заводов был назначен академик Александр Павлович Виноградов, под руководством которого было разработано большое количество методов анализа следовых количеств редких и рассеянных элементов в различных породах земной коры.

К разработке аналитического контроля химико-металлургического завода были дополнительно привлечены крупные специалисты: кандидат технических наук Лев Викторович Липис для разработки спектрального метода анализа плутония, доктора наук Лев Ильич Русинов и Василий Григорьевич Кузнецов — для разработки физических методов контроля металлического плутония, доктор химических наук Петр Николаевич Палей, кандидат химических наук Иван Васильевич Моисеев — для разработки физико-химических методов определения урана и плутония в растворах.

К разработке технологии аффинажа плутония ученые приступили в 1947 г. одновременно в двух научных коллективах — в НИИ-9 и в ИОНХе. Никто из ученых, кому была поручена эта работа, не знал о плутонии почти ничего.

Не были известны его химические и физические свойства. О свойствах плутония судили только по расположению его в таблице Менделеева. Зная, в какой группе плутоний находится, могли предполагать какими он должен обладать свойствами. В качестве имитатора при разработке аффинажа плутония использовали торий, соединения которого по ряду свойств должны были быть сходными с четырехвалентным плутонием.

А.Д. Гельман в Институте общей и неорганической химии разрабатывала оксалатно-карбонатную схему осаждения из азотнокислого раствора оксалата тория, при этом железо, хром, марганец, алюминий, никель, кобальт, молибден, кальций, магний, натрий, калий оставались в фильтрате. Осадок оксалата тория тщательно промывался раствором азотной кислоты с добавкой щавелевой кислоты, после чего он растворялся в двадцатипроцентном растворе карбоната аммония. Часть примесей, в том числе и редкоземельные элементы, оставались в осадке на носителе лантане и отделялись от раствора карбонатного комплексного соединения тория. Работами А.Д. Гельман было установлено, что путем повторных переосаждений осадка оксалата тория из растворов карбоната аммония можно получить хорошие результаты по очистке тория, а значит, и плутония, от большинства примесей [5] .

В НИИ-9 под руководством В.Д. Никольского на миллиграммовых количествах плутония разрабатывались две схемы: лантан-сульфатная и пероксидно-эфирная. Лантан-сульфатный метод очистки плутония от примесей основан на способности четырех- и трех-

валентного плутония соосаждаться с двойным сульфатом лантана и калия. Большинство элементов, в том числе и уран, не образуют нерастворимых соединений в этих условиях и остаются в растворе. В окислительной среде, где плутоний должен находиться в шестивалентном состоянии, при осаждении двойного сульфата лантана и калия происходит отделение плутония от лантана и очистка его от редкоземельных элементов, циркония, бария, частично цезия [6] . Пероксидно-экстракционная схема основана на способности четырехвалентного плутония образовывать с перекисью водорода труднорастворимые осадки в азотной кислоте, тогда как большинство элементов, в том числе уран и редкоземельные элементы, таких осадков не образуют.

Экстракция плутония этиловым эфиром давала дополнительную очистку плутония от большинства элементов. По пероксидно-эфирной схеме качество плутония получалось наивысшим. Но этиловый эфир относится к легковоспламеняющимся жидкостям, поэтому для производственных целей эта технология была малоприемлемой.