Új Szó - Vasárnapi kiadás, 1986. január-június (14. évfolyam, 1-26. szám)
1986-04-25 / 17. szám
TUDOMÁNY TECHNIKA* A periódusos rendszer második csoportjába tartozó berilliumot a szakirodalom fémként, illetve félfémként tartja nyilván. A második csoportba tartozó többi elemhez viszonyítva a berilli- um tulajdonságaiban bizonyos eltérést, az alumíniummal pedig átlós rokonsági kapcsolatot mutat. A berillium szerepe az utóbbi időben, mintegy 20-30 éve az űrhajózás, űrrepülés, a légi közlekedés és a műszaki tudományok rohamos fejlődése következtében annyira megnövekedett, hogy a legfontosabb elemek közt emlegetik. ELŐFORDULÁSA A FÖLDKÉREGBEN A berillium ritka félfém, amely a legfelső földkéregben csak 0,001 %-ban vegyületeiben fordul elő. Ásványai közül fontosak a be- rill, a fenakit, a krizoberill, amelyek főleg Brazíliában, a Szovjetunióban az Uraiban és Norvégiában találhatók. Az olivinekben, gabb- rókban, diabázokban kb. 0-1 g/tonna, a gránitokban 1—4,7 g/tonna; a sötét színű alkáli kőzetekben kb. 360 g/tonna mennyiségben is feldúsulhat. Némely be- riliumot tartalmazó területen a kőszénhamuban és a búzaszalma hamujában 2 % berilliumot is kimutattak. A költők a berillium ásványokról szép színük miatt verseket is írtak, például a kevés króm (lll)-oxiddal szennyezett élénkzöld színű smaragdról, a zöldeskék akvamarinról. FELFEDEZÉSE Berillium-oxidot legelőször 1798-ban Vauquelin francia vegyész állított elő. Nevét a berill ásványról adta meg és glicinföld- nek nevezte. Tiszta berilliumot 1828-ban Wöhler és tőle függetlenül, ugyanabban az időben Bussy állított elő berillium-kloridból káliummal történő redukcióval. A franciák a berilliumot 1953-ig glucinium néven ismerték, amelyet véglegesen csak 1957-ben töröltek. A BERILLIUM FONTOSABB TULAJDONSÁGAI A berillium vegyjele Be. Köny- nyen oxidálható. Keménysége 6-7 között van. Mechanikai tulajdonságaira jellemző, hogy nehezen munkálható, vörös izzáson azonban nyújtható. Atomtömege is viszonylag alacsony: 9,0122, rendszáma 4, ami a periódusos rendszerben elfoglalt helyére is utal, vegyületeiben kétértékű. Érdekes viszont az, hogy kétértékű kationokat (Be2+) nem képez, amely azzal magyarázható, hogy az ionizációs energiája magas, ionsugár mérete kicsi, ezért nagy polarizációs tulajdonságokkal is rendelkezik, vagyis más elemek elektronfelhőjét nagymértékben képes eltorzítani. Vizes oldatban azonban komplex kationokat is kimutattak. A berillium kristályszerkezete hatszöges szoros illeszkedésé. Magas olvadáspontja és igen magas forráspontja (2970°C) megkülönbözteti a többi alkáli földfémektől. Érdekessége, hogy a könnyű fémek közé tartozik, sűrűsége 1,848 g/cm3. Hideg vízzel és forró vízzel nem lép reakcióba, a poralakú berillium azonban a vízben is oldódik. A BERILLIUM GYÁRTÁSA A tiszta nukleáris berillium az atomerőművek építése szempontjából igen előnyös sajátosságokkal rendelkezik. Gyártása berillböl történik. A berillium-oxid vagy berilli- um-hidroxid félkésztermékeket, berillium-fluoriddá vagy berillium- kloriddá alakítják és magnéziummal redukálják, s az olvadékot elektrolizálják. A BERILLIUM FELHASZNÁLÁSI TERÜLETEI A berillium nehezen megmunkálható, szívós fém. Tulajdonságaiból adódóan nem hengerelhető és esztergálható. Porkohászati úton azonban finom porrá őrlik, majd brikettezik és 1000 °C-on vákuumban hevítik. Ekkor rendkívül tömörré válik, felülete nyálkássá alakul és az így előállított fém már esztergályozható, megmunkálható. A berillium-bronz 2 % berillium- tartalmú rézötvözet, amely rendkívül kemény, edzhető, a közönséges acélnál jobb tulajdonságokkal rendelkező anyag. Korrózióálló rugókat gyártanak belőle. A berilliumötvözetekból szép csengésük miatt harangokat öntenek és óra ütőszerkezeteket is készítenek belőlük. A bányákban berilliumbronzból gyártott légkalapácsokat, csákányokat, vésőket használnak. A fontos nedvességmérő műszerekben neutronforrásként rádiumberilliumot használnak. Az ilyen jellegű mérések lényege a neutronsugárzás szóródásán és lassításán alapul. A nedvességtartalom meghatározásakor a neutronáramlás a hidrogén mennyiségével arányos. Ha a vizsgált anyag sok vizet tartalmaz, annál több neutront lelassít és a nedvességmérő mutatója a nedvességet közvetlenül százalékban jelzi. A berillium kiváló fizikai és nukleáris tulajdonságai miatt nélkülözhetetlen stratégiai elemmé vált. A repülőgépiparban 62 % berillium és 38 % alumíniumtartalmú ötvözeteket is használnak. A mangán-, az alumínium- és a titánöt- vözötekhez berilliumot is adagolnak, amelyekből repülőgép- és rakétaalkatrészek készülnek. Már régebben ismert az a tény, hogy a berillium a röntgensugár- fprrást alig nyeli el, éppen ezért jó róntgenablak, mert a röntgensugárzást tizenhétszer jobban átengedi, mint például az alumínium. Az atomiparban a berillium nemcsak neutronforrás, hanem a láncreakcióknál a lassú neutronokat könnyen átengedi, neutron- szűrőként szerepel és ugyanakkor a magas hőmérsékleten is stabil marad. A berillium-oxidot hőálló tégelyek préselésére is használják, amelyek még a 2500 °C hőmérsékleten is ellenállnak. A berillium- oxid némely szerves anyagok gyártásánál katalizátorként is szerepel. A kisebb teljesítményű atomreaktorokban grafit, vagy nehézvíz (DzO) helyett moderátorként is használják. A berillium gyártását a fejlett iparral rendelkező országok (a Szovjetunió, az Egyesült Államok) egyre inkább fokozzák. Ma az űrrepülés korában a berillium különös szerephez jut. A berillium-védöpajzsok védik az űrutasokat az űrhajó vagy űrrepülő Földre való visszatérésekor a súrlódás által keletkezett hőtől, vagy a meteoritok becsapódásával szemben. A berillium a számítógépek gyártásában is szerephez jut. Külön figyelmet érdemel a berillium-oxid, amely igen jó hővezető és nagy a villamos ellenállása is. Felhasználják repülőgép-gyújtógyertyák, tégelyek, radarcsövek szigetelő anyagának a gyártására és az atomreaktorokban is. Dr. SIMON LÁSZLÓ docens, kandidátus A kulcsfontosságú berillium új szú 17 586. IV. 25. • Az építőanyagok kutatásának az egyik legújabb módszere az építőanyagok összetételének, morfológiájának és reakcióinak vizsgálata. Felvételünkön a Mélyépítési Kutatóintézet mikroszkópja látható. Ezt a műszert cement, beton és burkolóanyagok vizsgálatára használják. (Stefan Nemcek felvétele) Dubna harminc éve Korszerű reaktor és gyorsan tovasikló lovas szánok, világhírű kutatók, nagy parkok és csend. Ez Dubna, nevezetessége pedig a 30 éve alapított Egyesített Atomkutató Intézet, vagy ha annak hat kutatóintézetével számolunk, 180 év kutatási eredménye. Körülbelül kétórányi vonatút Moszkvától Dubna, három évtized számos mag- és részecskefizikai felfedézésének, reaktorfejlesztésének szülőhelye. Ez utóbbiak közé tartozik az EAI Neutronfizikai Laboratóriumának - igazgatója a Nobel-dijas I. M. Frank akadémikus - IBR-2 elnevezésű impulzusreaktora is. Az elmúlt ötéves tervidőszakban épült berendezés elve egyedülálló a világon. Az impulzusreaktorral a szokásos stacionárius reaktorok teljesítménye növelhető azon az áron, hogy csak szakaszosan érhető el ez az érték. A feladatokhoz általában erre van szükség, azaz a felhasználások impulzusszerűek, célravezetőbb is ilyen rendszert választani. A dubnai berendezés pedig a más elveken működőknél olcsóbban biztosítja az 1500 MW teljesítményű impulzusokat, méghozzá másodpercenként ötöt. A reaktor működése hasonló az atombombáéhoz, az aktív zóna előtt forgó tárcsa detektálja vissza a neutronokat, aminek következtében beindul a láncreakció. Az egész olyan, mintha egy lokális atombomba adná az impulzusokat. A reaktor megépítése azonban csak a feladatmegoldás egyik része- mondja Frank akadémikus -, biztosítani kellett a kísérleteket, illetve az azok elvégzéséhez szükséges automatikus és adatfeldolgozó rendszereket is ki kell fejleszteni.- A reaktor 14 nyalábjából ez idáig tízet használnak, és ezeken összesen 12 berendezés dolgozik - tájékoztatott az intézetnyi laboratórium tudományos osztályvezetője. - Hatszázan dolgoznak itt, közülük négynek van doktori, 55 munkatársnak pedig tudományos fokozata - mondja J. M. Osztenyevics. A berendezésekből kettőt magfizikai, a többi tízet pedig kondenzáltanyag-kutatásra használják. Az előbbiek tisztán alapkutatások, míg az utóbbiak között számos alkalmazott kutatás is akad. Kérésemre ezeket mutatja be röviden a kutató.- Az egyik kutatási témát az elemi összetétel vizsgálata jelenti. Olyan esetekben vagyunk versenyképesek, ha már a vegyészek kémiai analízise nehézkes. A neutron minden olyan esetben versenytárs, amikor nagy mennyiségű mintát kell vizsgálni, egy itteni mérés ugyanis 15 kémiai analízist helyettesít.- Konkrétan milyen összetétel-vizsgálatokat végeznek?- A geológusok felkérésére évente körülbelül 30 ezer mintát vizsgálunk meg. De vannak egzotikus feladatok is: például bronzedények elemösszetételét határoztuk meg és ebből a szakemberek következtetni tudtak az ókori bronz terjedési útjára. Gyakran kapunk megbízást városok, ipari központok levegőjének vizsgálatára, ilyenkor a beküldött levegőmintából határozzuk meg annak füst-, por-, cink-, ólom- és egyéb szennyeződéstartalmát.- Mi jelenti a másik kutatási területet?- A szerkezetvizsgálat jelenti a másodikat, a molekulák, atomok mozgásának tanulmányozása pedig a harmadik. Az előbbi során az anyagok többszintes struktúráltságának, a kristályok különböző orientáltságának az anyagok mechanikai tulajdonságaira gyakorolt hatásának megismerése a cél. Laboratóriumunk jelenleg az egyetlen hely a világon, ahol geológiai textúravizsgálatokat végeznek a kutatók. A másik témáról csak annyit, hogy a neutronokkal a molekulák, atomok mozgása is jól látható, sőt a mágneses anyagok szerkezetének és dinamikájának vizsgálatára is - ellentétben a röntgennel- alkalmasak.- Úgy tudom, biológusok is dolgoznak valamelyik nyalábnál.- Egy kis biológuscsoport foglalkozik a laboratóriumunkban a ra- diobiológiával. Élő sejtek sugárzási teherbírását és védekezésmódszerét vizsgálják. Ha ennek mechanizmusát sikerülne megismerni, roppant hasznos lenne. Ezzel a témával már évtizedek óta foglalkoznak. Dubnában, ha nem is erre jöttek rá, de ezen alapkutatás közben olyan eredményre bukkantak, amellyel külön is kezdtek foglalkozni. Rájöttek ugyanis, hogy vannak olyan növények, amelyek bizonyos neutronbesugárzásra két-háromszorosára növelik alkaloidtermelésüket. Ez a tavalyi felismerés, a többi között a gyógyszeriparnak hozhat gazdasági hasznot (például máktermelés). Jelenleg sejtkultúrákon folynak a kísérletek, közösen a Szovjet Tudományos Akadémia Növényfiziológiai Intézetével.- Hány kutatóintézettel vannak kapcsolatban?- Mivel a neutron egy olyan eszköz, amely a különböző tudományokban hatékonyan alkalmazható, kutatásaink interdiszciplinárisak, közösen végezzük biológusokkal, geológusokkal, régészekkel és metallurgiával foglalkozó kutatókkal. Mintegy 70 céggel, intézettel vagyunk kapcsolatban, melyek fele külföldi. Partnereink többsége az alap- és az alkalmazott kutatásokban egyaránt érdekelt. MAGOS KATALIN lllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllll ÍVAD AH BENZIN HELYETT GÁZ A Szovjetunióban ezer töltőállomás építésén dolgoznak a gépkocsik földgázzal való feltöltésére. A földgázüzemre átállított gépkocsik száma eléri majd az egymilliót a Szovjetunióban, és ezzel nyolcmillió tonna benzint takaríthatnak meg évente. A gáztartályok egyszerű feltöltésével átlagosan 230-250 kilométeres utat tehetnek meg a gépkocsik. A gázt a motorba betápláló rendszert szovjet mérnökök tervezték. A különleges megoldás révén földgázzal is, benzinnel is működhet a motor. KLÓR HELYETT ÓZON Helsinkiben klór helyett ózont használnak a víz tisztítására és fertőtlenítésére is. A nagyfeszültségű berendezésekben előállított ózon nem változtatja meg a víz izét. Csupán az erősen szennyezett vizet tisztítják még klórral is. KŐOLAJ AZ ANTARKTISZON Az NSZK-beli „Polarstem“ („Sarkcsillag") tudományos kutatóhajó rábukkant az első kétségbevonhatatlan geokémiai bizonyítékra, hogy kőolaj- és földgázleló- helyeket találhatnak a jeges hatodik kontinens körül. Az Antarktisz északi részén levő Bransfield-szo- ros mélyéről nyolc méter hosszú fúrómagot emeltek ki, amely — a Nature című tekintélyes angol természettudományos folyóiratban megjelent beszámolójuk szerint - jellegzetes olajszagot árasztott. Az Antarktiszon kitűnőek a feltételek a színhidrogénkészletek létrejöttéhez. A sok élőlényt tartalmazó tengervízből állandóan szerves maradványok süllyednek a tengerfenékre, ahol azután a kutatók feltevése szerint a vulkáni hőség kőolajjá és földgázzá alakítja őket. Az NSZK-beli sarkkutatók lelete újra felveti a kérdést, hogy ki aknázhatja ki az Antarktisz kőolaj-, és földgázielóhelyeit. Az 1959-ben megkötött Antarktisz-egyezmény, amelyhez immár 32 ország csatlakozott, a leghatározottabban tiltja a természeti kincsek kiaknázását az Antarktiszon. v
