Plütonyum, oluşturmak veya yok etmek için kullanılabilen radyoaktif, gümüş bir metaldir. Yapıldıktan kısa bir süre sonra yıkım için kullanılırken, bugün element çoğunlukla dünya çapında enerji yaratmak için kullanılıyor.
Plütonyum ilk olarak 1940 yılında üretildi ve izole edildi ve II. Dünya Savaşı'nın sonunda Nagasaki'ye atılan "Şişman Adam" atom bombasını yapmak için kullanıldı. New Haven Üniversitesi'nde kimya mühendisliği.
Sadece gerçekler
Los Alamos Ulusal Laboratuvarı'na göre plütonyumun özellikleri şunlardır:
- Atom numarası: 94
- Atomik sembol: Pu
- Atom ağırlığı: 244
- Erime noktası: 640 C (1.184 F)
- Kaynama noktası: 3.228 C (5.842 F)
Keşif ve tarih
Plütonyum 1941'de bilim adamları Joseph W. Kennedy, Glenn T. Seaborg, Edward M. McMillan ve Arthur C. Wohl tarafından Kaliforniya Üniversitesi, Berkley'de keşfedildi. Keşif, ekip, bir nlotunyum-238 ve iki serbest nötron oluşturan bir siklotron cihazında hızlandırılmış deuteronlarla uranyum-238'i bombaladığında meydana geldi. Neptunyum-238 daha sonra beta bozunması yoluyla plütonyum-238'e bozunmuştur.
Bu deney, II.Dünya Savaşı'ndan sonra 1946'ya kadar bilim topluluğunun geri kalanıyla paylaşılmadı. Seaborg, keşifleri üzerine Mart 1941'de Fiziksel İnceleme dergisine bir makale gönderdi, ancak bir atom bombası oluşturmak için bir plütonyum izotopu olan Pu-239'un kullanılabileceği keşfedildiğinde kağıt çıkarıldı.
Los Alamos Ulusal Laboratuvarı'na göre, Seaborg, Chicago Üniversitesi'nde Met Laboratuarı olarak da bilinen Plütonyum Üretim Laboratuvarı'na liderlik etmek üzere gönderildi. Laboratuarın amacı Manhattan Projesi'nin bir parçası olarak plütonyum yaratmaktı. Manhattan Projesi, II.Dünya Savaşı sırasında sadece bir atom bombası geliştirmek için çalışan gizli bir girişimdi.
18 Ağustos 1942'de ilk büyük başarılarını elde ettiler. Gözle görülebilen eser miktarda plütonyum yaratabildiler. Sadece 1 mikrograma eşitti. Küçük örneklemden, bilim adamı plütonyumun atom ağırlığını belirledi.
Manhattan Projesi sonunda "Trinity Testi" için yeterli plütonyum üretti. Test sırasında, dünyanın ilk atom bombası veya "Gadget", Los Alamos Laboratuar direktörü Robert Oppenheimer ve Ordu Generali Leslie Groves tarafından 16 Temmuz 1945'te Socorro, New Mexico yakınlarında patladı.
Testten Oppenheimer, “Dünyanın aynı olmayacağını biliyorduk. Birkaç kişi güldü, birkaç kişi ağladı. Çoğu insan sessiz kaldı. Hindu kutsal kitabından Bhagavad-Gita'nın çizgisini hatırladım. Prensi görevini yerine getirmesi gerektiğine ikna etmek ve onu etkilemek için çok silahlı biçimini alır ve 'Şimdi ben dünyaların yok edicisi olan Ölüm oldum' diyor. Sanırım hepimiz öyle ya da böyle, "Kraliyet Kimya Derneği'ne göre.
Patlamanın enerji eşdeğeri yaklaşık 20.000 ton TNT idi. İlk savaş kullanımı atom bombası Japonya'nın Hiroşima kentine 6 Ağustos 1945'te düştü. Yine de "Küçük Çocuk" olarak adlandırılan bu atom bombasının uranyum çekirdeği vardı. 9 Ağustos 1945'te Nagasaki, Japonya'ya atılan ikinci bombanın plütonyum çekirdeği vardı. "Şişman Adam" olarak adlandırıldığı gibi, II. Dünya Savaşı'nın sonunu hızlandırdı.
Plütonyumun özellikleri
Taze hazırlanmış plütonyum metal gümüşi parlak bir renge sahiptir, ancak havada oksitlendiğinde donuk gri, sarı veya zeytin yeşili bir kararma alır. Metal konsantre mineral asitlerde hızla çözünür. Alfa bozunması tarafından verilen enerji nedeniyle büyük bir plütonyum dokunuşa sıcak gelir; daha büyük parçalar suyu kaynatmak için yeterli ısı üretebilir. Oda sıcaklığında alfa form plütonyum (en yaygın form) dökme demir kadar sert ve kırılgandır. Yumuşak ve sünek olan oda sıcaklığında stabilize delta formunu oluşturmak için diğer metallerle alaşımlanabilir. Çoğu metalin aksine, plütonyum iyi bir ısı veya elektrik iletkeni değildir. Düşük bir erime noktasına ve alışılmadık derecede yüksek bir kaynama noktasına sahiptir.
Plütonyum, diğer metallerin çoğuyla alaşımlar ve ara bileşikler ve çeşitli başka elementlere sahip bileşikler oluşturabilir. Bazı alaşımların süperiletken yetenekleri vardır ve diğerleri nükleer yakıt peletleri yapmak için kullanılır. Bileşikleri, oksidasyon durumuna ve çeşitli ligandların ne kadar karmaşık olduğuna bağlı olarak çeşitli renklerde gelir. Sulu çözeltide beş valance iyonik durumu vardır.
Plütonyum, diğer tüm transuranyum elementleri ile birlikte radyolojik bir tehlikedir ve özel ekipman ve önlemler ile ele alınmalıdır. Hayvan çalışmaları, kilogram doku başına birkaç miligram plütonyumun ölümcül olduğunu bulmuştur.
Kaynaklar
Plütonyum genellikle doğada bulunmaz. Plütonyumun eser elementleri doğal olarak oluşan uranyum cevherlerinde bulunur. Burada, neptunuma benzer bir şekilde oluşur: doğal uranyumun nötronlarla ışınlanması ve ardından beta bozunması.
Bununla birlikte, öncelikle plütonyum nükleer enerji endüstrisinin bir yan ürünüdür. Los Alamos Ulusal Laboratuvarı'na göre her yıl yaklaşık 20 ton plütonyum üretiliyor. Kullanılmış nükleer yakıtın yakıttaki diğer elementlerden ayrılması için kullanılmış nükleer yakıt da yeniden işlenebilir.
Dünya Nükleer Birliği'ne göre, 1950'lerde ve 1960'larda atmosfer silahları testi, bugün hala orada olan Dünya atmosferinde tonlarca plütonyum bıraktı.
Kullanımları
Çoğunlukla, plütonyum fazla kullanılmaz. Aslında, beş yaygın izotoptan, plütonyumun izotoplarından sadece ikisi, plütonyum-238 ve plütonyum-239, her şey için kullanılır.
Plütonyum-238, radyoizotop termoelektrik jeneratörleri kullanarak uzay probları için elektrik üretmek için kullanılır. Bu jeneratörler, problar yeterli güneş enerjisi elde edemediğinde açılır, çünkü güneşten çok uzaklara seyahat etmişlerdir. Plütonyum-238 kullanan bazı problar Cassini ve Galileo'dur.
Yeterince konsantre edildiğinde plütonyum-239 bir fisyon zinciri reaksiyonuna girer. Bu nedenle nükleer silahlarda ve bazı nükleer reaktörlerde kullanılır.
Aslında, plütonyumun en büyük kullanımlarından biri enerjidir. Dünya Nükleer Birliği'ne göre, çoğu nükleer santralde üretilen enerjinin üçte birinden fazlası plütonyumdan geliyor. Plütonyum hızlı nötron reaktörlerinde ana yakıttır.
Kim biliyordu?
Bilim adamları on yıllar boyunca neden plütonyumun grubundaki diğer metaller gibi davranmadığını merak ettiler. Örneğin, plütonyum zayıf bir elektrik iletkendir ve mıknatıslara yapışmaz. Şimdi araştırmacılar, "eksik manyetizma" nın nerede saklandığını ve elementin dış kabuğundaki elektronların tuhaf davranışı ile ilgili olduğunu anladılar. Dış kabuklarında belirli sayıda elektron bulunan diğer metallerin aksine, bir zemin durumundayken, plütonyum orada dört, beş veya altı elektrona sahip olabilir.
Bu dış kabuk elektron dalgalanma sayısı, plütonyumun neden manyetik olmadığını açıklar: Bir atomun mıknatıslarla etkileşime girmesi için, dış kabuğundaki eşleştirilmemiş elektronların manyetik bir alanda sıralanması gerekir.
Plütonyumun en kararlı izotopu olan plütonyum-244 uzun sürebilir. Yaklaşık 82 milyon yıllık bir yarılanma ömrüne sahiptir ve Jefferson Laboratuvarı'na göre alfa çürümesi ile uranyum-240'a bozunmaktadır.
Plütonyum, Plüton gezegeni adını almıştır. Bunun nedeni, Uranüs gezegeni adını alan Uranyum ve Neptün gezegeni adını taşıyan neptunyumdan sonra gelmesidir.
Plütonyum nötronlar, beta partikülleri ve gama ışınları yayar.
