125 лет назад в пробах руды из Туя-Муюнского месторождения был обнаружен уран

Здесь, в отрогах Алайского хребта, около перевала Туя-Муюн (в дословном переводе «верблюжья шея»), в палеозойских (нижнедевонских) известняках раньше добывали медь, а в 1900 году петербургские ученые минералог Антипов и химик Карпов в руде из заброшенной медной шахты в Туя-Муюне обнаружили довольно большое содержание урана.

Спустя 20 лет из этого урана был получен первый отечественный радий в промышленных граммовых количествах.

Замечательный элемент

Уран в виде его окислов и солей был известен химикам с конца XVIII века, в 1840 году они получили его в чистом металлическом виде, а в 1874 году Менделеев поместил его в самую последнюю клеточку своей Периодической системы. С радиоактивностью урана ученые тоже уже сталкивались, например, изобретатель фотографии Ньепс пробовал использовать его невидимые лучи, засвечивающие светочувствительные материалы, но из этого ничего не вышло, потому что данном случае ему был нужен как раз свет. Так что явление радиоактивности открыл и исследовал Беккерель в 1896 году, тоже, кстати, пытаясь найти что-то общее у радиации и засвечивая пленку рентгеновского излучения. Радиоактивностью вплотную занялись физики, и, чем это закончилось, все знают.

Но тогда, в самом конце XIX века, супруги Пьер и Мария Кюри, работавшие с урановой рудой из рудников чешского города Иоахимсталя (ныне г. Яхимов), обнаружили, что отходы этой руды после выделения из нее урана, так называемая урановая смолка, намного радиоактивнее, чем сам уран. Источник этой радиоактивности они выделили в 1898 году, и это были бариевые соли новых химических элементов — радия и полония. А сотрудник их лаборатории Андре-Луи Дебьерн тогда же нашел там третий сильно радиоактивный элемент — актиний.

Все эти элементы были выделены в чистом виде в 1910-е годы, когда Пьер и Мария Кюри уже получили Нобелевскую премию по физике 1903 года «за исследования явлений радиации, открытой профессором Анри Беккерелем», а Мария Кюри получила в 1911 году еще Нобелевскую премию по химии (Пьер Кюри умер в 1906 году), «за открытие элементов радия и полония, выделение радия и изучение природы и соединений этого замечательного (remarkable — в оригинале.— “Ъ-Наука”) элемента».

«Замечательным» радий стал по одной-единственной причине. Его радиоактивность в миллионы раз превышала радиоактивность урана. Сейчас мы знаем, что это объяснятся коротким периодом полураспада радия, который сам представляет собой продукт распада урана-238. Граммов и даже миллиграммов радия вполне хватало ученым на изучение радиоактивности и на в общем-то здравые мечты о неиссякаемом источнике энергии. Столь же радиоактивные полоний и актиний «замечательными» не стали, потому что в урановой руде их было слишком мало: полония на четыре порядка меньше, чем радия, а актиний вообще один из самых редких элементов на Земле.

Правда, и радия по сравнению с ураном в руде было крайне мало. Супругам Кюри пришлось обработать практически вручную 11 тонн «хвостов» иоахимстальской руды после добычи из них урана, который чехи добавляли в богемское стекло и глазурь. Доставку «радиевого сырья» к Кюри в Париж частично оплатила Французская академия наук, частично — барон Ротшильд. Выход радия в виде хлорида с 1 тонны урановой руды составлял 0,17 г. Радий и трудность его получения были на слуху. Маяковский писал: «Поэзия — / та же добыча радия. / В грамм добыча, / в год труды. / Изводишь единого слова ради / тысячи тонн / словесной руды». И его метафору неученый народ воспринимал с полным пониманием.

Но игра, как говорится, стоила свеч. В развитых странах открывались «радиевые» НИИ. Оживились и далекие от науки предприниматели, открывшие для народа «всегда бьющий фонтан юности и красоты», а для себя фонтан прибыли от продажи косметики и продуктов питания, включая хлеб, с микродобавками радия. Потребовалось два десятилетия, чтобы законодательно заткнуть этот денежный фонтан. В медицине тоже предпринимались попытки того, что сейчас называют лучевой терапией, и тут тоже царил радиевый энтузиазм.

Немецкий химик Фридрих Гизель, использовавший несколько иную методику выделения солей радия из урановой руды по сравнению с методикой Кюри, получил самую чистую на то время соль радия — гидрат бромистого радия, содержащий 50% чистого элемента. Его начала выпускать «Хининфабрик» в Брауншвейге, где работал профессор Гизель, и продавать по сравнительно умеренным ценам — 1 фунт стерлингов за 1 мг. «Я приобрел 30 мг, и Рамзай сделал то же»,— вспоминал Резерфорд годы спустя. Так что можно точно оценить, во сколько ядерной физике обошлись открытия радона-220, цепочки распада радия и тория, закона распада, - и -излучений. Все это стоило 30 фунтов из кармана Резерфорда. И первый радий, попавший к ученым в России, Менделеев купил тоже у Гизеля.

Но цены на радий, в 1902 году возросшие до 5 тыс. золотых рублей за 1 г (в российских ценах того времени), сбить продукция «Хининфабрик» не смогла, спрос сильно превышал предложение. «Немного позднее радий стоил уже 12 фунтов стерлингов за 1 мг»,— вспоминал Резерфорд, явно радуясь, что купил его вовремя. Цена грамма радия превысила 10 тыс. золотых руб. и продолжала увеличиваться, стимулируя усиленные поиски и добычу урана по всему миру, тем более что Австро-Венгрия запретила экспорт урановой руды из Иоахимсталя.

Посылка из Туркестана

В радиевую гонку Российская империя включилась почти сразу, но потом темп был потерян. В 1899 году от Среднеазиатской железной дороги была отведена ветка через Ферганскую долину. При строительстве дороги в ее окрестностях попутно велись геологоразведочные работы, где посменно работали геологи. На завершающем этапе строительства Ферганской ветки Геолкомом горного департамента Министерства государственных имуществ сюда был командирован химик Борис Карпов. Он и нашел здесь урановую руду, а точнее, руда нашла его.

В Ташкенте его разыскали то ли родственники, то ли знакомые некоего господина Спечева из города Нового Маргелана (ныне город Фергана) и передали ему образы горных пород с просьбой Спечева проверить их на содержание меди и оценить перспективность с промышленной точки зрения. В Российской империи в последние десятилетия XIX века на фоне промышленной революции начался бурный рост акционерных обществ и компаний в железнодорожном строительстве и добывающих отраслях, сравнимый по темпам роста, наверное, только с «пузырем доткомов» в конце прошлого века. Господин Спечев, по некоторым данным юрист по образованию, относился как раз к таким энергичным предпринимателям, который обратил внимание на заброшенную медную шахту в 30 км к востоку от Нового Маргелана, где, по местным поверьям, добывали медь еще китайцы, и решил ее реанимировать.

Карпов отвез пробы в Санкт-Петербург и передал их и просьбу Спечева профессору Горного института Ивану Александровичу Антипову, а тот нашел в двух образцах налеты кристаллов хальколита, или медного уранита. Тогда сам Карпов провел анализы и подтвердил присутствие в образцах урана. В 1900 году на заседании Петербургского минералогического общества профессор Антипов сообщил: «До сих пор урановые соединения встречались в России как величайшая редкость. Минерал, доставленный Карповым, в практическом отношении представляет интерес как богатая урановая руда». Оставалась малость — найти точное место этого месторождения «богатой урановой руды».

Ферганское ЗАО

По какой-то странной причине эти поиски длились четыре года. Точнее, причины, вероятно, были самые прозаичные, но историки атомной отрасли пока не нашли времени их исследовать, чтобы понять почему первое в империи месторождение урана нашло и занялось его судьбой частное лицо, а не Министерство государственных имуществ или, на худой конец, Императорская академия наук. Этим частным лицом был горный инженер Христофор Иванович Антунович из херсонских дворян, который, как и профессор Антипов, окончил Горный институт, только 15 годами позже него.

В 1904 году Антунович прибыл на перевал Туя-Муюн и увидел там заброшенную шахту — пещеру длиной 16 м и шириной и высотой по 8 м, полную сталактитов. Вернее, из Ферганы его туда, как говорится, язык довел. На свои средства Антунович начал разведочные работы. Сталактиты состояли из ванадиевых и урановых соединений. Судьба заявки на эту шахту господина Спечева покрыта мраком тайны, зато точно известно, что организованное Антуновичем «Ферганское общество для добычи редких металлов» в 1908 году построило в Петербурге «пробный завод» для переработки туя-муюнской руды.

Надо сказать, что «Ферганское общество» неохотно допускало отечественных специалистов к изучению этой руды и способов ее переработки. Исключение сделали только для молодого лаборанта Минералогического музея Академии наук Константина Ненадкевича, который выяснил, что основным носителем урана здесь является водный уранилванадат кальция, CaO·2UO3·V2O5·8H2O, который он предложил называть тюямунитом.

Зато «Ферганское общество» само предложило Марии Кюри заняться изучением туркестанского сырья. Но она отказалась и порекомендовала обществу своего ассистента, готовившего ей опыты для лекций в Сорбонне Яна Казимежа Даныша. Тот предложил свою технологию для извлечения радия, но владельцам петербургского завода она не понравилась. Более приемлемой для них была методика немецкого профессора Эмблера, которого они тоже озаботили проблемой выделения радия из тюямунитов. В итоге в Берлине было создано Международное акционерное общество для извлечения туркестанского радия, в которое на правах пайщика вошло «Ферганское общество». Так и не заработавший петербургский завод в 1913 году был закрыт, а имевшиеся запасы сырья были подготовлены к отправке в Германию. Начавшаяся война этому помешала.

Рябушинские капиталы и академические исследования

Вложился в международное (читай — «российско-германское») общество и крупный российский капитал в лице братьев Рябушинских. В 1913 году в московском доме Павла Павловича Рябушинского, старшего из братьев Рябушинских и главы их финансово-производственного клана, состоялось собрание с участием ученых, так или иначе причастных к радиевой проблеме. Рябушинского интересовал вопрос о запасах радия в России. Вернадский сделал такой научно-популярный доклад, рассказав, что радий ценится на вес золота и главным мировым его источником служит рудник в Иоахимстале, а в России благодаря организованным им, Вернадским, поискам уже найдено несколько урановых месторождений, «заслуживающих серьезного внимания, но не вполне выясненных». Но самым перспективным, по его словам, было Туя-Муюнское месторождение. На нем сам Вернадский уже был один раз в 1911 году.

Летом 1914 года Императорская академия отправила туда специальную Радиевую экспедицию. И там же с мая уже работала Московская радиевая экспедиция, посланная туда Рябушинским, вероятно, для пущей уверенности в разумности капиталовложений. В декабре 1914 года, когда уже шла война, в Петрограде была опубликована первая часть «Трудов Радиевой экспедиции Императорской академии наук» — очерк Вернадского «О необходимости исследования радиоактивных минералов Российской империи». По своей сути это был расширенный и более наукообразный доклад, сделанный им в доме Рябушинского годом раньше.

Первый радий

Выезжали научные экспедиции в Туя-Муюн в 1915 и 1916 годах, но не такие представительные. Первый отечественный радий был получен из туя-муюнских руд уже в советское время, в 1921 году. А в 1923 году, как только Ферганская долина была очищена от басмачей и отменено военное положение, в Туя-Муюне началась промышленная добыча руды. Как писал в своих мемуарах минеролог Николай Михайлович Федоровский, прибывший туда в 1923 году, ездили они в окрестностях шахты с винтовками, потому что басмачей вычистили далеко не полностью. Но саму шахту они не трогали, потому что работало там местное население за хорошую зарплату и дорожило своей работой. Работали там, вероятно, и сами басмачи.

Запасы месторождения оценивались в 15–20 г радия, 60 т урана и 120 т меди. Ферганская руда была довольно бедна ураном, но зато в ней отсутствовал торий, что было важно для установления отечественного эталона радия. Переработка руды и извлечения радия из нее шли на Бондюжском химическом заводе на берегу Камы (ныне Химический завод им. Л. Я. Карпова в городе Менделеевске), где получали 1,5 г радия в год. К 1925 году отечественного радия было уже достаточно для практического применения и для исследований в области радиоактивности.

Были разведаны и другие залежи урановых руд и началась их разработка. В 1930-е годы радиевый бум сошел на нет, наступала эпоха совсем другого использование урановых руд. Но это уже другая история. А Туя-Муюнское месторождение было закрыто в 1936 году, вновь открыто в 1940-е годы, а после того, как оттуда добрали остатки урановой руды, закрыто окончательно, входы в него были взорваны.

Ася Петухова