Ученые НИТУ «МИСиС» с помощью новой технологии измерили количество микропримесей в слитках древнего свинца с затонувшего корабля древних римлян.
Оказалось, что свинец, пролежавший под водой 1500 лет, содержит так мало радиоактивных элементов — урана и тория, что его можно использовать без какой-либо дополнительной очистки в одной из самых «требовательных» областей — ядерной физике — изучении элементарные частицы.
Эксперимент по выделению и определению микропримесей проводился совместно с коллегами из Объединенного института ядерных исследований (Дубна) и Национального центра научных исследований (Франция).
Чем более точными и производительными становятся современные инструменты, тем больше чистых химикатов требуется для их изготовления.
Это так называемые «чрезвычайно чистые вещества» (УПС) – которые содержат примеси в настолько малых количествах, что они не влияют на основные специфические свойства исследуемых объектов.
Одной из наиболее «требовательных» областей применения ВПС является экспериментальная физика элементарных частиц.
Например, ускорители частиц, которые уже построены под землей для защиты от космических лучей, по-прежнему требуют дополнительной радиационной защиты в виде специальных щитов из сверхчистого свинца.
Одним из примеров таких ускорителей является Большой адронный коллайдер ЦЕРН.
Производство особо чистого свинца происходит в несколько этапов: растворение руды, плавка, разделение сплава на составные части, очистка щелочью и последовательное отделение каждого примесного вещества.
После многих этапов очистки необходимо проанализировать образец особо чистого свинца.
Допустимый максимум примесей радиоактивных элементов должен составлять не более 0,0000000001% (одна десятимиллиардная %) от общей массы.
При таком уровне радиоактивных примесей и ниже свинец можно использовать для защиты высокоточных приборов.
Однако даже самые современные методы прямого элементного анализа не позволяют определять столь малые количества примесей на фоне основного компонента - свинца.
Фрагмент свинцового слитка, найденный на месте крушения древнеримского корабля у берегов Франции
Ученые лаборатории разделения и концентрирования в химической диагностике функциональных материалов и объектов окружающей среды НИТУ «МИСиС» под руководством доктора химических наук.
Петр Федотов предложил новый метод отделения примесей для их последующего анализа.
Эксперимент проводился на образцах античного свинца – слитках возрастом более 1500 лет. Этот свинец когда-то добывали древние римляне в шахтах, расположенных на территории современной Англии.
При перевозке свинцовой руды судно затонуло и было обнаружено лишь в конце XX века у берегов Франции.
На момент эксперимента этот свинец уже несколько лет использовался Национальным центром научных исследований (Франция) как особо чистое вещество – за полторы тысячи лет значительная часть урана и тория естественным путем распался, а толща воды предохраняла свинцовые слитки от «налипания» новых радиоактивных примесей.
Уран и торий в этом свинце обнаружены не были, но предполагалось, что количество примесей могло быть просто ниже уровня «видимости» прямого инструментального анализа, то есть ниже 0,00000001% (стомиллионная доля процента).
Тогда ученые НИТУ «МИСиС» предложили собственный метод разделения примесей для последующего анализа.
С помощью так называемой планетарной центрифуги и системы двух несмешивающихся жидкостей (воды и хлороформа), содержащих специальные реагенты, они сначала растворили образец свинца в азотной кислоте высокой чистоты, а затем выделили и концентрировали примеси.
Планетарная центрифуга
Такой комбинированный подход, основанный на разделении примесей и последующем их определении, позволил ученым НИТУ «МИСиС» определять примеси урана и тория с необходимой точностью – 0,0000000001% (одна десятимиллиардная доля процента).
Однако содержание урана и тория оказалось ниже этого уровня.
Таким образом, оказывается, что древний свинец, добытый древними римлянами и поднятый из моря лишь 1500 лет спустя, настолько чист, что даже при самых высокоточных методах разделения и анализа примесей их невозможно увидеть и измерить.
Ученые НИТУ «МИСиС» планируют и дальше использовать свою новую систему разделения примесей в планетарной центрифуге, в основном для анализа ОВЧ.
«Среди преимуществ предлагаемой нами технологии — ее «гибкость»: в зависимости от примесей, элементы которых необходимо отделить, можно использовать разнообразные реагенты и несмешивающиеся жидкие фазы.Кроме того, потенциально при больших объемах разделительной колонны планетарной центрифуги можно очищать вещества таким способом – растворяя их и пропуская через цикл отделения примесей.Таким образом, можно отделять, концентрировать и анализировать мельчайшие ультрамикропримеси для определения «особой чистоты» веществ», — говорит руководитель исследования Петр Федотов.
Статья опубликована в журнале Таланта .
Фото РИА Новости
Теги: #Популярная наука #нанотехнологии #физика #Наука #Миссис.
#церн
-
Многофакторная Аутентификация Azure
19 Oct, 24 -
Выбор Подходящего Ноутбука
19 Oct, 24 -
Минуцион: И Счастье Кажется Таким Близким!
19 Oct, 24 -
It-Профессии Даются При Рождении
19 Oct, 24
