La demi-vie du plutonium est de 238 années. Pas le plus lourd, mais le plus durable

Pour la première fois depuis environ 30 ans, des scientifiques américains ont produit de la poudre de plutonium 238. Selon eux, cela donnera une impulsion à la recherche espace profond menée par l'agence spatiale américaine NASA. Le produit est obtenu en combinant de l'oxyde de neptunium avec de l'aluminium, puis en pressant le résultat en granulés, qui sont ensuite irradiés. À la suite de toutes ces manipulations chimiques, les scientifiques ont créé un élément appelé neptunium-238, qui s’est ensuite rapidement désintégré en plutonium-238.

Le plutonium-238 (Pu-238) est un élément radioactif dont la désintégration en uranium-234 s'accompagne toujours d'un dégagement actif de chaleur, qui peut être utilisée comme source d'énergie. Par exemple, dans les années 70 du siècle dernier, 30 missions spatiales (y compris des navires de type Voyager) ont été lancées avec succès, dont le but était d'étudier planètes lointaines en dehors du système solaire, ils utilisaient une forme oxydée de l’isotope du plutonium comme combustible. (Un isotope est un atome d'un élément avec un nombre différent de neutrons.)

Pendant Guerre froide Usine de Savannah River État américain La Caroline du Sud exploitait du Pu-238. « Les réacteurs ont été fermés en 1988 et depuis lors, le gouvernement américain n'est plus en mesure de produire matériel requis», se souvient Bob Wham, directeur de projet du Département de sûreté nucléaire et de technologie isotopique du Laboratoire national d'Oak Ridge (ORNL) du Département américain de l'énergie, dans une interview.

Après l’arrêt de la production de cet isotope aux États-Unis, la Russie a fourni le plutonium 238 nécessaire aux missions spatiales, mais elle a rapidement suspendu la production de ce matériau. Deux ans plus tard, la NASA a commencé à financer de nouvelles tentatives de production. élément rare: en particulier, chaque année, le gouvernement américain alloue jusqu'à 15 millions de dollars au ministère pour ces besoins énergie nucléaire Département américain de l'énergie.

Le plutonium 238 est une source d'énergie idéale pour les missions spatiales pour plusieurs raisons, la principale étant la demi-vie de l'élément, d'environ 88 ans. La demi-vie est le temps nécessaire à la moitié des atomes d'un élément pour se désintégrer. Cela signifie que le dégagement de chaleur de l’isotope ne sera réduit de moitié qu’après 88 ans. Selon l'Association nucléaire mondiale, le plutonium 239 est un isotope avec une demi-vie de 24 110 ans et est le plus souvent formé à partir de l'uranium dans les réacteurs nucléaires.

De plus, « il est stable à températures élevées, peut lui-même générer des températures importantes en petites quantités et émettre relativement niveau bas un rayonnement contre lequel il est facile de se protéger afin qu'il n'affecte pas les outils et équipements critiques », explique Wham.

Mais c’est loin d’être le seul résultat obtenu par Wem et ses collègues. Par exemple, ils ont récemment créé 50 grammes (1,8 onces) de Pu-238, qui, selon le scientifique, est quantité suffisante pour déterminer une substance.

Étant donné que les chercheurs utilisaient l’infrastructure existante du Département américain de l’énergie pour produire l’élément, la première tâche consistait à adapter le processus de production de plutonium pour y répondre. "Les réacteurs de recherche actuellement en service du DOE sont plus petits que ceux utilisés à Savannah River. Nous avons donc dû modifier la technologie de fabrication pour fonctionner avec les réacteurs en service existants", a commenté Wham.

Dans un avenir proche, les scientifiques vérifieront la pureté de l’échantillon et commenceront à étendre la production.

« Si nous automatisons et développons la production, l’Amérique peut depuis de nombreuses années produire des systèmes électriques fonctionnant aux radio-isotopes, que la NASA utilisait pour l’exploration de l’espace lointain », a déclaré Wham.

La prochaine mission de la NASA visant à exploiter l'énergie radio-isotopique sera le lancement en juillet 2020 d'un rover sur Mars qui recherchera des signes de vie sur la planète rouge, collectera des échantillons de roches et de sol pour des tests plus approfondis sur Terre et recherchera des technologies, selon les chercheurs. exploration spatiale.

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La découverte des isotopes du plutonium a commencé en 1940, lorsque le plutonium 238 a été obtenu. Actuellement, il est considéré comme l’un des nucléides les plus importants. Un an plus tard, le nucléide le plus important, le plutonium-239, a été découvert, qui a ensuite trouvé son utilisation dans les industries nucléaire et spatiale. L'élément chimique est un actinide, l'un de ses isotopes, mentionné ci-dessus, est l'un des trois principaux isotopes fissiles. Comme on le sait, les isotopes de tous les actinides sont radioactifs, car ils sont instables et auraient pu trouver leur utilisation en médecine sans leur émission radio dure, y compris le plutonium.

Les propriétés nucléaires les plus importantes des nucléides de plutonium sont répertoriées dans le tableau :

Un anneau de plutonium pur et électro-raffiné de qualité militaire. La bague pèse 5,3 kg et mesure 11 cm de diamètre. Cette forme ne lui permet pas d'avoir une taille critique.

Des isotopes du plutonium à à l'heure actuelle l'existence de 19 de ses nucléides avec des nombres de masse de 228 à 247 est connue. Seuls 4 d’entre eux ont trouvé leur candidature. Les propriétés des isotopes ont certaines trait caractéristique, par lequel on peut juger de leur étude ultérieure, même les isotopes ont de longues périodes demi-vies que les impaires.

Le ministère américain de l'Énergie divise les mélanges de plutonium en trois types :

1. plutonium de qualité militaire
2. combustible plutonium et
3. plutonium de réacteur

Le terme « plutonium ultra pur » est utilisé pour décrire un mélange d’isotopes de plutonium contenant 2 à 3 % de Pu.

Seuls deux isotopes de cet élément sont plus capables de fission nucléaire que d'autres ; De plus, ce sont les seuls isotopes qui subissent une fission nucléaire lorsqu’ils sont exposés aux neutrons thermiques. Parmi les produits de l'explosion thermos bombes nucléaires Du Pu et du Pu, dont les demi-vies sont disproportionnellement courtes, ont également été découverts.

Isotopes et synthèse

Méthodes d'extraction du plutonium et de l'uranium.

Environ 20 isotopes du plutonium sont connus, tous sont radioactifs. Le plus long d’entre eux est le plutonium 244, avec une demi-vie de 80,8 millions d’années ; le plutonium 242 a une demi-vie plus courte de 372 300 ans ; plutonium-239 24 110 ans." Tous les autres isotopes ont une demi-vie inférieure à 7 000 ans. Cet élément a 8 états métastables, la demi-vie de ces isomères ne dépasse pas 1 s.

Le nombre de masse des isotopes connus de l'élément varie de 228 à 247. Ils subissent tous un ou plusieurs types de désintégration radioactive :

• capture d'électrons avec formation d'isotopes du neptunium ;
• désintégration bêta moins pour former des isotopes d'américium ;
• désintégration alpha pour former des isotopes de l'uranium ;
• fission spontanée pour produire une large gamme d'isotopes filles d'éléments de la partie médiane du tableau périodique, dont beaucoup sont β-actifs.

Le principal canal de désintégration des isotopes les plus légers du plutonium est la désintégration alpha, bien que le canal de capture d'électrons leur soit également ouvert. Le principal canal de désintégration des isotopes légers du plutonium est la capture électronique, avec la désintégration alpha qui lui fait concurrence. Les principaux canaux de désintégration radioactive des isotopes dont le nombre de masse est compris entre 236 et 244 sont la désintégration alpha et la fission spontanée. Le principal canal de désintégration des isotopes du plutonium dont le nombre de masse dépasse 244 est la désintégration bêta moins en isotopes de l'américium. Le plutonium-241 fait partie de la série des neptuniums radioactifs « éteints ».

Les isotopes de numéros de masse 236, 238, 239, 240, 242, 244 sont bêta-stables.

Synthèse du plutonium

Le plutonium est produit à l’échelle industrielle de deux manières :

1. irradiation de l'uranium contenu dans les réacteurs nucléaires ;
2. irradiation dans des réacteurs d'éléments transuraniens isolés du combustible usé.

Après irradiation, dans les deux cas, le plutonium est séparé par des méthodes chimiques de l'uranium, des éléments transuraniens et des produits de fission.

Plutonium-238

Le plutonium-238, utilisé dans les générateurs d'énergie radio-isotopique, peut être synthétisé en laboratoire dans une réaction d'échange avec l'uranium-238 :

DANS ce processus Un deuton heurte un noyau d'uranium 238, produisant du neptunium 238 et deux neutrons. Ensuite, le neptunium-238 subit une désintégration bêta-moins en plutonium-238. C’est au cours de cette réaction que le plutonium a été produit pour la première fois. Cependant, ce n’est pas économique. Dans l'industrie, le plutonium 238 est obtenu de deux manières :

• séparation du combustible nucléaire irradié, donc le plutonium 238 pur n'est pas produit par cette méthode
• utilisant l'irradiation neutronique dans les réacteurs au neptunium-237.

Le prix d’un kilogramme de plutonium 238 est d’environ 1 million de dollars.

Plutonium-239

Le plutonium-239, un isotope fissile utilisé dans les armes nucléaires et l'énergie nucléaire, est synthétisé industriellement dans des réacteurs nucléaires par la réaction suivante impliquant des noyaux d'uranium et des neutrons via une désintégration bêta-moins et impliquant des isotopes du neptunium comme produits de désintégration intermédiaires :

Les neutrons émis par la fission de l'uranium 235 sont captés par l'uranium 238 pour former de l'uranium 239 ; puis, à travers une chaîne de deux désintégrations β, le neptunium-239 puis le plutonium-239 se forment. Les employés du groupe secret britannique Tube Alloys, qui ont étudié le plutonium pendant la Seconde Guerre mondiale, ont prédit l'existence de cette réaction en 1940.

Isotopes lourds du plutonium

Cycles nucléaires qui permettent d'obtenir des isotopes plus lourds du plutonium.

Les isotopes plus lourds sont produits dans les réacteurs Pu grâce à une chaîne de captures successives de neutrons, dont chacune augmente de un le nombre de masse du nucléide.

Propriétés de certains isotopes

Les isotopes du plutonium subissent une désintégration radioactive, qui libère énergie thermique. Différents isotopes émettent différentes quantités chaleur. La dissipation thermique est généralement exprimée en W/kg ou en mW/kg. Dans les cas où du plutonium est présent dans grandes quantités et il n'y a pas de dissipateur thermique, l'énergie thermique peut faire fondre le matériau contenant du plutonium.

Tous les isotopes du plutonium sont capables de fission nucléaire et émettent des particules γ.

Je voudrais informer tout le monde que des données télémétriques ont été reçues de Phobos-Grunt
Matériel fourni par Vedomosti
Imprimer le 24 novembre 2011, 9h56 espace
Mais le 22 novembre, le chef adjoint de l'Agence spatiale fédérale, Vitaly Davydov, a déclaré que Roscosmos ne se faisait aucune illusion sur les possibilités de mise en œuvre de la mission Phobos-Grunt. "Les chances que nous réalisons cette expédition maintenant sont pratiquement très faibles", a-t-il déclaré à ITAR-TASS. Il a rappelé que la fenêtre permettant de placer le vaisseau spatial Phobos-Grunt sur sa trajectoire de vol vers Mars se fermera jusqu'à fin novembre.
Selon les prévisions de Roscosmos, l'appareil pourrait quitter son orbite de fin décembre à février inclus. « La pratique montre que ce n'est que dans dernières 24 heures Il est possible de déterminer la zone d'impact de n'importe quel appareil - pas avant. Jusqu’à cette date, il est inutile de dire où quelque chose va tomber. L'atmosphère respire, le Soleil se comporte également différemment. Et des résultats plus précis de la zone où les fragments sont tombés sont généralement obtenus en une demi-journée », a déclaré Davydov.

Plus de détails : http://news.mail.ru/society/7416083/?frommail=1
Et malheureusement, nous savons très peu de choses sur tout. Mais maintenant, le moment est venu pour tout le monde de tout savoir et de réfléchir à l’avenir, à la façon de vivre plus longtemps et à savoir si nous avons un avenir.
Le satellite tueur montrera à la Russie un numéro mortel Utro.ru
23 septembre, 03:42 | Adélaïde SIGIDA
Naufragé le satellite américain ne tombera pas sur Moscou, mais sur Océan Indien, rassure Roscosmos. Cependant, lors d'une conférence de presse tenue à la veille du jour fatidique, certains experts ont fait des prévisions légèrement différentes.
Rappelons que la chute du satellite était attendue le 17 septembre. De plus, selon les calculs de la NASA, cela aurait dû se produire en Voie du milieu Russie. Cependant, le satellite a été retardé en orbite - le 17, il était déjà tombé à une altitude de 200 km, mais a continué à tomber, volant plusieurs fois autour de la Terre au cours de chaque jour de cet automne.
La date suivante fut fixée au 23 septembre, puis la catastrophe fut déplacée au 24. En fait, comme l'ont admis les experts, on ne sait toujours pas date exacte, pas même un lieu d'impact approximatif.
La composition chimique exacte de la cargaison du satellite est également inconnue. Par estimations approximatives il contient au moins 30 kg de plutonium 238. De plus, seulement 450 g de cette substance suffisent à provoquer le cancer dans l’ensemble de l’humanité (pour cela, il faut cependant que ces 450 g soient répartis uniformément dans toute l’atmosphère terrestre).
Selon Valery Volkov, professeur à l'Académie des problèmes géopolitiques et membre de la Société nucléaire russe, une cinquantaine de satellites nucléaires volent actuellement en orbite terrestre basse. De plus, l’URSS a utilisé de l’uranium 235 comme combustible pour ses satellites et les États-Unis ont utilisé du plutonium 238. Aujourd’hui, le plutonium 238 est le plus dangereux de tous produits chimiques, l'inhalation de 100 mg de cette substance entraîne un œdème pulmonaire et la mort en quelques jours. De plus, le processus est irréversible.
Selon Valery Volkov, en 2008, lorsqu'un des satellites américains contenant du plutonium a commencé à tomber sur les États-Unis, il a été abattu par un missile en approche, s'est effondré dans l'atmosphère et ses fragments sont tombés dans l'océan. Après cela, une vague de transitoires a parcouru le monde. maladies cancéreuses.
Une image complètement différente est observée lorsque des satellites soviétiques contenant de l'uranium 235 tombent. Selon le docteur en sciences techniques, membre de la Commission de modernisation auprès du président russe, le professeur Igor Ostretsov, la destruction du satellite soviétique peut être comparée à un accident sur un petit centrale nucléaire. Les personnes se trouvant à proximité immédiate du site d’impact pourraient recevoir des doses de rayonnement mineures. Il est presque impossible d'en mourir, alors qu'en cas de chute d'un seul satellite américain, jusqu'à 300 000 personnes pourraient mourir du seul œdème pulmonaire.
Par conséquent, estime Igor Ostretsov, la Russie, ainsi que d'autres pays de l'OCS et des BRICS, doivent maintenant exiger des États-Unis qu'ils recréent le système de «navette spatiale», qui existait précisément pour retirer de leur orbite de tels satellites contenant du plutonium 238.
"projet soviétique Bourane était bien plus efficace que la navette américaine. Par conséquent, pour les Américains, ce serait décision raisonnable financer la réanimation de Bourane et le retrait avec son aide de tous les satellites nucléaires de orbites spatiales. Il est également nécessaire d'interdire le lancement dans l'espace d'objets dotés d'installations nucléaires», a déclaré Igor Ostretsov.
Selon les participants à la conférence de presse, ces satellites sont lancés sur de petites orbites, c'est-à-dire proches de la Terre, et sont principalement utilisés pour conduire reconnaissance spatiale sur le territoire d'un ennemi potentiel. Dans le même temps, les États-Unis ont activement acheté du plutonium chez nous, en Russie, pour la construction de tels dispositifs, dans les années 1990 et 2000.
Ils nous achètent, nous surveillent et nous le jettent sur la tête - c'est ce qui a le plus indigné les participants à la conférence de presse.
Pendant ce temps, l'italien agence spatiale diffuser des informations selon lesquelles les débris d'un satellite américain non contrôlé pourraient tomber sur régions du nord Italie. Selon les calculs des experts, les imbrûlés couches supérieures Dans l'atmosphère, des fragments de l'appareil pourraient s'effondrer vendredi vers 21h00, heure de Moscou, et se disperser sur le territoire de la Lombardie, du Piémont, de la Vallée d'Aoste et de la Ligurie. En relation avec cet avertissement, l'unité service national la protection civile est en état d'alerte. Les radios locales conseillent aux habitants de ne pas quitter leur domicile.
Ainsi, en plus de l'hydrazine, il y a aussi du plutonium-238 sur les satellites américains, et de l'uranium-235 sur nos satellites.
Plutonium (symbole Pu ; numéro atomique 94) - lourd fragile métal radioactif couleur blanc argenté. DANS tableau périodique situé dans la famille des actinides.
L'élément se caractérise par des propriétés structurelles et physicochimiques très différentes de celles des autres éléments. Le plutonium a sept modifications allotropiques à certaines températures et plages de pression : α, β, γ, δ, δ", ε et ζ. Il peut prendre des états d'oxydation de +2 à +7, les principaux sont +4, +5, + 6. La densité varie de 19,8 (α-Pu) à 15,9 g/cm³ (δ-Pu).
Isotopes stables n'a pas. Les isotopes « naturels »[~1] du plutonium sont considérés comme l’isotope à vie la plus longue de tous les éléments transuraniens, 244Pu et 239Pu. Dans la nature, on le trouve principalement sous forme de dioxyde (PuO2), encore moins soluble dans l'eau que le sable (quartz). La présence de l'élément dans la nature est si faible que son extraction est peu pratique [~ 2].
Largement utilisé dans la production d'armes nucléaires (appelé « plutonium de qualité militaire »), le combustible nucléaire pour réacteurs nucléairesà des fins civiles et de recherche et comme source d'énergie pour vaisseau spatial.
Le deuxième élément artificiel après le neptunium (à tort « obtenu » en 1934 par le groupe d'E. Fermi ; le premier isotope 239Np a été synthétisé et identifié en mai 1940 par E. MacMillan et F. Abelson), obtenu en microgrammes fin 1940 en sous la forme de l'isotope 238Pu. Le premier élément chimique artificiel dont la production a commencé à l’échelle industrielle. La première bombe nucléaire au monde, créée et testée en 1945 aux États-Unis, utilisait une charge de plutonium. La première bombe testée par l’URSS en 1949 était du même type. Ainsi, les États-Unis puis l’URSS furent les premiers pays à maîtriser sa production.
La production de plutonium coûte très cher. Un gramme de plutonium 238 coûtait 1 000 dollars américains (jusqu'en 1971 environ), à notre époque environ 4 000 dollars et un kilogramme - un million. L'uranium enrichi et l'uranium naturel sont utilisés pour produire du plutonium. Quantité totale le plutonium stocké dans le monde sous toutes les formes possibles était estimé en 2003 à 1 239 tonnes.
Ouverture
Enrico Fermi et ses collaborateurs de l'Université de Rome ont rapporté avoir découvert un élément chimique avec numéro de série 94 en 1934. Fermi nomma cet élément hespérium, croyant avoir découvert l'élément aujourd'hui appelé plutonium.
Origine du nom

En 1930, une nouvelle planète fut découverte, dont Percival Lovell, astronome, mathématicien et auteur d'essais fantastiques sur la vie sur Mars, parlait depuis longtemps de l'existence de celle-ci. Sur la base de nombreuses années d'observations des mouvements d'Uranus et de Neptune, il est arrivé à la conclusion que derrière Neptune en système solaire il doit y avoir une autre, neuvième planète, située quarante fois plus loin du Soleil que la Terre. Éléments orbitaux nouvelle planète ont été calculés par lui en 1915. Pluton a été découverte sur des photographies prises les 21, 23 et 29 janvier 1930 par l'astronome Clyde Tombaugh à l'observatoire Lowell de Flagstaff (USA). La planète a été découverte le 18 février 1930. Le nom de la planète a été donné par une écolière de onze ans d'Oxford, Venetia Burney. Dans la mythologie grecque, Hadès (en romain Pluton) est le dieu du royaume des morts.
Expériences médicales
Tout au long de la Seconde Guerre mondiale et après sa fin, les scientifiques ont mené des expériences sur des animaux et des humains en injectant des doses intraveineuses de plutonium. Des études animales ont montré que quelques milligrammes de plutonium par kilogramme de tissu - dose mortelle. La dose « standard » était de 5 microgrammes de plutonium, et en 1945 ce chiffre a été réduit à 1 microgramme en raison du fait que le plutonium a tendance à s'accumuler dans les os et est donc plus dangereux que le radium.
Dix-huit tests de plutonium sur des humains ont été réalisés sans accord préalable, afin de savoir où et comment le plutonium se concentre dans corps humain, et élaborer des normes de sécurité pour sa manipulation. Les premiers lieux où des expériences ont été menées dans le cadre du projet Manhattan ont été : Hanford, Berkeley, Los Alamos, Chicago, Oak Ridge, Rochester.
Génial, nous sommes tous devenus des sujets de test. gouvernement américain, n'est-il pas temps de leur rappeler leur responsabilité envers l'Humanité et l'Univers tout entier, n'est-il pas temps de commencer à faire le ménage espace extra-atmosphérique. Nous ne devons pas implanter une défense antimissile en Europe, mais lire de manière réfléchie et analytique le discours de D. Washington au peuple américain plusieurs fois de suite jusqu’à ce que le sens de ce que nous lisons nous parvienne. Après tout, D. Washington a averti qu'il ne devrait pas y avoir de système multipartite dans le pays et qu'il ne fallait pas s'immiscer dans les affaires des autres pays, ce que j'appelle constamment.
Si le gouvernement américain a beaucoup d'argent, alors je lui trouverai une utilité - c'est la réanimation de Bourane et, avec son aide, le retrait de tous les satellites nucléaires des orbites spatiales. Il est également nécessaire d'interdire le lancement d'objets dotés d'installations nucléaires dans l'espace. Cela s'applique à tous les pays du monde. Et je vous préviens encore une fois que l’existence de la Russie et de la planète Terre ne dépend que du repentir populaire. Je le répète encore une fois, nous avons une chance de contacter le satellite, de le mettre en orbite, de l'envoyer sur Mars et de commencer à vivre selon la conscience et la foi. Le 26, à 11 heures, heure de Moscou, tout le monde dit une prière de repentance : « Notre Père, Père céleste, je te demande de pardonner tous mes péchés, volontaires ou involontaires. Amen"
11.24.11 /I.E. Terentyeva/

Je vous demande de me fournir la protection de l'État droit constitutionnelà vie selon l'art. 45

1. Protection par l'État des droits et libertés de l'homme et du citoyen dans Fédération de Russie garanti.

07.12. 11/I.E. Terentyeva/

Il est vraiment précieux.

Contexte et histoire

Au début, il y avait des protons – l’hydrogène galactique. À la suite de sa compression et des réactions nucléaires ultérieures, les « lingots » de nucléons les plus incroyables se sont formés. Parmi eux, ces « lingots », il y avait apparemment ceux contenant 94 protons. Les estimations des théoriciens suggèrent qu'environ 100 formations de nucléons, qui comprennent 94 protons et de 107 à 206 neutrons, sont si stables qu'elles peuvent être considérées comme les noyaux des isotopes de l'élément n° 94.

Mais tous ces isotopes – hypothétiques et réels – ne sont pas suffisamment stables pour survivre jusqu’à nos jours depuis la formation des éléments du système solaire. La demi-vie de l'isotope à vie la plus longue de l'élément n° 94 est de 75 millions d'années. L'âge de la Galaxie se mesure en milliards d'années. Par conséquent, le plutonium « primordial » n’avait aucune chance de survivre jusqu’à ce jour. S'il s'est formé lors de la grande synthèse des éléments de l'Univers, alors ses anciens atomes ont « disparu » depuis longtemps, tout comme les dinosaures et les mammouths ont disparu.

Au 20ème siècle nouvelle ère, après JC, cet élément a été recréé. Sur les 100 isotopes possibles du plutonium, 25 ont été synthétisés. Les propriétés nucléaires de 15 d'entre eux ont été étudiées. Quatre trouvés application pratique. Et il a été ouvert assez récemment. En décembre 1940, alors que l'uranium était irradié avec des noyaux d'hydrogène lourds, un groupe de radiochimistes américains dirigé par Glenn T. Seaborg découvert un émetteur de particules alpha jusqu'alors inconnu avec une demi-vie de 90 ans. Cet émetteur s'est avéré être l'isotope de l'élément n°94 avec un nombre de masse de 238. La même année, mais quelques mois plus tôt EM. Macmillan et F. Eibelson a obtenu le premier élément plus lourd que l'uranium - l'élément n° 93. Cet élément s'appelait neptunium, et le 94e - le plutonium. L'historien dira certainement que ces noms proviennent de la mythologie romaine, mais en substance, l'origine de ces noms n'est pas mythologique, mais astronomique.

Les éléments n° 92 et 93 portent le nom des planètes lointaines du système solaire - Uranus et Neptune, mais Neptune n'est pas la dernière du système solaire, et encore plus loin se trouve l'orbite de Pluton - une planète dont on ne sait encore presque rien. .. Une construction similaire On voit aussi sur le « flanc gauche » du tableau périodique : uranium – neptunium – plutonium, cependant, l'humanité en sait beaucoup plus sur le plutonium que sur Pluton. À propos, les astronomes ont découvert Pluton dix ans seulement avant la synthèse du plutonium - presque le même laps de temps séparait les découvertes d'Uranus - la planète et uranium- élément.

Des énigmes pour les cryptographes

Le premier isotope de l'élément n° 94, le plutonium-238, a trouvé aujourd'hui une application pratique. Mais au début des années 40, ils n’y pensaient même pas. Il n’est possible d’obtenir du plutonium 238 en quantités pratiques qu’en s’appuyant sur la puissante industrie nucléaire. A cette époque, elle n’en était qu’à ses balbutiements. Mais il était déjà clair qu'après avoir libéré l'énergie contenue dans les noyaux lourds éléments radioactifs, vous pouvez obtenir une arme d’une puissance sans précédent. Le projet Manhattan est apparu, qui n'avait rien d'autre qu'un nom commun avec la célèbre région de New York. C'était nom commun tous les travaux liés à la création des premières bombes atomiques aux États-Unis. Ce n’est pas un scientifique, mais un militaire, le général Groves, qui fut nommé chef du projet Manhattan, qui qualifia « affectueusement » ses protégés hautement instruits de « pots cassés ».

Les dirigeants du « projet » n’étaient pas intéressés par le plutonium-238. Ses noyaux, comme les noyaux de tous les isotopes du plutonium de masse paire, ne sont pas fissiles aux neutrons de basse énergie*, il ne pourrait donc pas servir d'explosif nucléaire. Néanmoins, les premiers rapports peu clairs sur les éléments n° 93 et ​​94 ne parurent sous forme imprimée qu'au printemps 1942.

* On appelle neutrons de basse énergie neutrons dont l'énergie n'excède pas 10 keV. Les neutrons dont l'énergie est mesurée en fractions d'électronvolt sont appelés thermiques, et le plus neutrons lents– avec une énergie inférieure à 0,005 eV – froid. Si l'énergie du neutron est supérieure à 100 keV, un tel neutron est considéré comme rapide.

Comment pouvons-nous expliquer cela ? Les physiciens l’ont compris : la synthèse d’isotopes du plutonium de masse impaire n’était qu’une question de temps, et pas trop longtemps. On s'attendait à ce que des isotopes étranges, comme l'uranium 235, soient capables de soutenir une réaction nucléaire en chaîne. Certains y voyaient des explosifs nucléaires potentiels, qui n'avaient pas encore été reçus. Et le plutonium a malheureusement justifié ces espoirs.

Dans le cryptage de l'époque, l'élément n°94 ne s'appelait rien d'autre que... cuivre. Et quand le besoin s'est fait sentir cuivre(comme matériau de construction pour certaines pièces), puis dans les codes, à côté du « cuivre », le « cuivre véritable » est apparu.

"L'arbre de la connaissance du bien et du mal"

En 1941, l'isotope le plus important du plutonium a été découvert - un isotope de numéro de masse 239. Et presque immédiatement, la prédiction des théoriciens s'est confirmée : les noyaux du plutonium-239 ont été fissurés par des neutrons thermiques. De plus, dans le processus de leur division, non plus petit nombre neutrons que lors de la fission de l'uranium 235. Les moyens d'obtenir cet isotope en grande quantité ont immédiatement été évoqués...

Des années ont passé. Désormais, ce n’est un secret pour personne que les bombes nucléaires stockées dans les arsenaux sont remplies de plutonium 239 et que ces bombes sont suffisantes pour causer des dommages irréparables à toute vie sur Terre.

Il est largement admis qu'avec l'ouverture de la chaîne réaction nucléaire(dont la conséquence inévitable était la création d'une bombe nucléaire), l'humanité était clairement pressée. Vous pouvez penser différemment ou faire semblant de penser différemment – ​​c’est plus agréable d’être optimiste. Mais même les optimistes se posent inévitablement la question de la responsabilité des scientifiques. Nous nous souvenons du jour triomphal de juin 1954, le jour où le premier centrale nucléaireà Obninsk. Mais nous ne pouvons pas oublier le matin d'août 1945 - « le matin d'Hiroshima », « le jour noir d'Albert Einstein »... Nous nous souvenons du premier années d'après-guerre et un chantage atomique débridé - la base la politique américaine ces années-là. Mais l’humanité n’a-t-elle pas connu beaucoup de problèmes au cours des années suivantes ? De plus, ces inquiétudes étaient maintes fois intensifiées par la conscience que si une nouvelle épidémie éclatait guerre mondiale, armes nucléaires sera mis en action.

Ici, vous pouvez essayer de prouver que la découverte du plutonium n’a pas fait peur à l’humanité, mais qu’elle n’a au contraire été qu’utile.

Disons qu'il arrivait que pour une raison quelconque ou, comme on disait autrefois, par la volonté de Dieu, le plutonium soit inaccessible aux scientifiques. Nos peurs et nos inquiétudes seraient-elles alors réduites ? Rien ne s'est passé. Les bombes nucléaires seraient fabriquées à partir d’uranium 235 (et en quantité au moins égale à celle du plutonium), et ces bombes « engloutiraient » des parts de budget encore plus importantes qu’aujourd’hui.

Mais sans plutonium, il n’y aurait aucune perspective d’utilisation pacifique de l’énergie nucléaire dans le monde. sur une grande échelle. Il n’y aurait tout simplement pas assez d’uranium 235 pour un « atome pacifique ». Le mal infligé à l’humanité par la découverte de l’énergie nucléaire ne serait pas compensé, même partiellement, par les réalisations du « bon atome ».

Comment mesurer, avec quoi comparer

Lorsqu'un noyau de plutonium 239 est divisé par des neutrons en deux fragments d'environ masse égale, environ 200 MeV d'énergie est libérée. Cela représente 50 millions de fois plus d'énergie libérée dans la réaction exothermique la plus célèbre, C + O 2 = CO 2. "Brûler" dans réacteur nucléaire, un gramme de plutonium donne 2·10 7 kcal. Afin de ne pas rompre la tradition (et dans les articles populaires, l'énergie du combustible nucléaire est généralement mesurée en unités non systémiques - tonnes de charbon, essence, trinitrotoluène, etc.), notons également : c'est l'énergie contenue dans 4 tonnes de charbon. Et un dé à coudre ordinaire contient une quantité de plutonium équivalente énergétiquement à quarante wagons de bon bois de bouleau.

La même énergie est libérée lors de la fission des noyaux d'uranium 235 par les neutrons. Mais la majeure partie de l'uranium naturel (99,3 % !) est l'isotope 238 U, qui ne peut être utilisé qu'en transformant l'uranium en plutonium...

L'énergie des pierres

Estimons les ressources énergétiques contenues dans réserves naturelles uranium.

L'uranium est un oligoélément et on le trouve presque partout. Quiconque a visité la Carélie, par exemple, se souviendra probablement des rochers de granit et des falaises côtières. Mais peu de gens savent qu'une tonne de granit contient jusqu'à 25 g d'uranium. Les granites représentent près de 20 % du poids la croûte terrestre. Si l'on ne compte que l'uranium 235, alors une tonne de granit contient 3,5·10 5 kcal d'énergie. C'est beaucoup, mais...

Le traitement du granit et l'extraction de l'uranium nécessitent une dépense d'énergie encore plus importante - environ 10 6 ... 10 7 kcal/t. Or, s’il était possible d’utiliser non seulement l’uranium 235, mais aussi l’uranium 238 comme source d’énergie, alors le granit pourrait être considéré au moins comme une matière première énergétique potentielle. L'énergie obtenue à partir d'une tonne de pierre serait alors déjà de 8·10 7 à 5·10 8 kcal. Cela équivaut à 16...100 tonnes de charbon. Et dans ce cas, le granit pourrait fournir aux humains près d’un million de fois plus d’énergie que toutes les réserves de combustibles chimiques sur Terre.

Mais les noyaux d’uranium 238 ne se divisent pas par les neutrons. Pour énergie nucléaire cet isotope est inutile. Plus précisément, il serait inutile s’il ne pouvait être converti en plutonium 239. Et ce qui est particulièrement important : pratiquement aucune énergie ne doit être dépensée pour cette transformation nucléaire - au contraire, de l'énergie est produite dans ce processus !

Essayons de comprendre comment cela se produit, mais d'abord quelques mots sur le plutonium naturel.

400 mille fois moins que le radium

On a déjà dit que les isotopes du plutonium n'ont pas été conservés depuis la synthèse des éléments lors de la formation de notre planète. Mais cela ne veut pas dire qu’il n’y a pas de plutonium sur Terre.

Il se forme en permanence dans les minerais d’uranium. Capturer les neutrons rayonnement cosmique et les neutrons produits par la fission spontanée des noyaux d'uranium 238, certains - très rares - atomes de cet isotope se transforment en atomes d'uranium 239. Ces noyaux sont très instables ; ils émettent des électrons et augmentent ainsi leur charge. Le Neptunium, premier élément transuranien, est formé. Le Neptunium-239 est également très instable et ses noyaux émettent des électrons. En seulement 56 heures, la moitié du neptunium-239 se transforme en plutonium-239, dont la demi-vie est déjà assez longue - 24 000 ans.

Pourquoi le plutonium n’est-il pas extrait des minerais d’uranium ? Concentration faible, trop faible. "Un gramme de production équivaut à une année de travail" - il s'agit de radium, et les minerais contiennent 400 000 fois moins de plutonium que de radium. Par conséquent, il est extrêmement difficile non seulement d’exploiter, mais même de détecter le plutonium « terrestre ». Cela n'a été fait qu'après avoir étudié les propriétés physiques et chimiques du plutonium produit dans les réacteurs nucléaires.

Quand 2,70 >> 2,23

Le plutonium est accumulé dans les réacteurs nucléaires. Dans les flux de neutrons puissants, la même réaction se produit que dans les minerais d'uranium, mais le taux de formation et d'accumulation de plutonium dans le réacteur est beaucoup plus élevé - un milliard de milliards de fois. Pour la réaction de conversion de l'uranium 238 de ballast en plutonium 239 de qualité énergétique, des conditions optimales (dans les limites acceptables) sont créées.

Si le réacteur fonctionne aux neutrons thermiques (rappelons que leur vitesse est d'environ 2 000 m par seconde et leur énergie est d'une fraction d'électron-volt), alors à partir d'un mélange naturel d'isotopes de l'uranium, on obtient une quantité de plutonium légèrement inférieure à la quantité d’uranium-235 « brûlé ». Un peu, mais moins, sans compter les inévitables pertes de plutonium lors de sa séparation chimique de l'uranium irradié. De plus, la réaction nucléaire en chaîne n'est maintenue dans le mélange naturel d'isotopes de l'uranium que jusqu'à ce qu'une petite fraction de l'uranium 235 soit consommée. D'où la conclusion logique : un réacteur « thermique » utilisant de l'uranium naturel - le principal type de réacteurs actuellement en exploitation - ne peut pas assurer la reproduction élargie du combustible nucléaire. Mais qu’est-ce qui est prometteur alors ? Pour répondre à cette question, comparons le déroulement de la réaction nucléaire en chaîne de l’uranium 235 et du plutonium 239 et introduisons un autre concept physique dans nos discussions.

La caractéristique la plus importante de tout combustible nucléaire est le nombre moyen de neutrons émis après que le noyau a capturé un neutron. Les physiciens l'appellent le nombre eta et désignent lettre grecqueη. Dans les réacteurs « thermiques » sur uranium, on observe le schéma suivant : chaque neutron génère en moyenne 2,08 neutrons (η = 2,08). Le plutonium placé dans un tel réacteur sous l'influence de neutrons thermiques donne η = 2,03. Mais il existe aussi des réacteurs fonctionnant aux neutrons rapides. Il est inutile de charger un mélange naturel d'isotopes de l'uranium dans un tel réacteur : réaction en chaîne ne fonctionnera pas. Mais si la « matière première » est enrichie en uranium 235, elle peut être développée dans un réacteur « rapide ». Dans ce cas, η sera déjà égal à 2,23. Et le plutonium mis sous le feu neutrons rapides, donnera η égal à 2,70. Nous aurons à notre disposition « un demi-neutron supplémentaire ». Et ce n’est pas du tout peu.

Voyons à quoi servent les neutrons résultants. Dans tout réacteur, un neutron est nécessaire pour entretenir une réaction nucléaire en chaîne. 0,1 neutron est absorbé par les matériaux de structure de l'installation. L’« excédent » est utilisé pour accumuler du plutonium 239. Dans un cas, l’« excédent » est de 1,13, dans l’autre de 1,60. Après la « combustion » d'un kilogramme de plutonium dans un réacteur « rapide », une énergie colossale est libérée et 1,6 kg de plutonium sont accumulés. Et l'uranium dans un réacteur « rapide » donnera la même énergie et 1,1 kg de nouveau combustible nucléaire. Dans les deux cas, une reproduction élargie est évidente. Mais il ne faut pas oublier l'économie.

En raison de la série raisons techniques Le cycle de reproduction du plutonium prend plusieurs années. Disons cinq ans. Cela signifie que la quantité de plutonium par an n’augmentera que de 2 % si η = 2,23, et de 12 % si η = 2,7 ! Le combustible nucléaire est un capital, et tout capital devrait rapporter, disons, 5 % par an. Dans le premier cas, les pertes sont importantes et dans le second, les bénéfices sont importants. Cet exemple primitif illustre le « poids » d’un dixième du nombre η dans l’énergie nucléaire.

Somme de nombreuses technologies

Quand, à la suite de réactions nucléaires, l'uranium s'accumule quantité requise Pour le plutonium, il faut le séparer non seulement de l'uranium lui-même, mais aussi des fragments de fission - à la fois l'uranium et le plutonium, brûlés dans une réaction nucléaire en chaîne. De plus, la masse d'uranium-plutonium contient également une certaine quantité de neptunium. Les éléments les plus difficiles à séparer sont le plutonium du neptunium et des éléments des terres rares (lanthanides). Plutonium comme élément chimique pas de chance dans une certaine mesure. Du point de vue d'un chimiste, l'élément principal de l'énergie nucléaire n'est qu'un des quatorze actinides. Comme les éléments des terres rares, tous les éléments de la série des actiniums sont très proches les uns des autres. propriétés chimiques, structure de l'extérieur coques électroniques les atomes de tous les éléments, de l'actinium à 103, sont les mêmes. Ce qui est encore plus désagréable, c'est que les propriétés chimiques des actinides sont similaires à celles des éléments des terres rares, et parmi les fragments de fission de l'uranium et du plutonium, il y a plus qu'assez de lanthanides. Mais alors le 94ème élément peut être localisé dans cinq états de valence, et cela « adoucit la pilule » - cela aide à séparer le plutonium de l'uranium et des fragments de fission.

La valence du plutonium varie de trois à sept. Chimiquement, les composés les plus stables (et donc les plus courants et les plus étudiés) sont le plutonium tétravalent.

La séparation d'actinides ayant des propriétés chimiques similaires - uranium, neptunium et plutonium - peut être basée sur la différence de propriétés de leurs composés tétravalents et hexavalents.

Il n'est pas nécessaire de décrire en détail toutes les étapes de la séparation chimique du plutonium et de l'uranium. Habituellement, leur séparation commence par la dissolution des barres d'uranium dans acide nitrique, après quoi l'uranium, le neptunium, le plutonium et les éléments de fragmentation contenus dans la solution sont « séparés » par des méthodes radiochimiques traditionnelles - coprécipitation avec des porteurs, extraction, échange d'ions et d'autres. Les produits finaux contenant du plutonium de cette technologie à plusieurs étages sont son dioxyde PuO 2 ou ses fluorures - PuF 3 ou PuF 4. Ils sont réduits en métal par des vapeurs de baryum, de calcium ou de lithium. Cependant, le plutonium obtenu dans ces procédés ne convient pas au rôle de matériau de structure - il ne peut pas être fabriqué d'éléments combustibles de réacteurs nucléaires, une charge bombe atomique ne pisse pas. Pourquoi? Le point de fusion du plutonium – seulement 640°C – est tout à fait réalisable.

Quelles que soient les conditions « ultra-douces » utilisées pour couler des pièces à partir de plutonium pur, des fissures apparaîtront toujours dans les pièces moulées lors de la solidification. À 640°C, le plutonium en solidification forme un réseau cristallin cubique. À mesure que la température diminue, la densité du métal augmente progressivement. Mais ensuite la température atteint 480°C, et soudain la densité du plutonium chute brusquement. Les raisons de cette anomalie ont été découvertes assez rapidement : à cette température, les atomes de plutonium se réorganisent en réseau cristallin. Cela devient tétragonal et très « lâche ». Ce plutonium peut flotter dans sa propre fonte, comme la glace sur l'eau.

La température continue de baisser, elle atteint maintenant 451°C, et les atomes forment à nouveau un réseau cubique, mais situés à une plus grande distance les uns des autres que dans le premier cas. Avec un refroidissement supplémentaire, le réseau devient d'abord orthorhombique, puis monoclinique. Au total, le plutonium forme six formes cristallines différentes ! Deux d'entre eux sont différents propriété remarquable– coefficient négatif dilatation thermique: À mesure que la température augmente, le métal ne se dilate pas, mais se contracte.

Lorsque la température atteint 122°C et que les atomes de plutonium réorganisent leurs rangées pour la sixième fois, la densité change de manière particulièrement spectaculaire - de 17,77 à 19,82 g/cm 3 . Plus de 10% ! En conséquence, le volume du lingot diminue. Si le métal pouvait encore résister aux contraintes apparues lors d'autres transitions, alors à ce moment-là, la destruction est inévitable.

Comment alors fabriquer des pièces à partir de ce métal étonnant ? Les métallurgistes allient le plutonium (y ajoutent de petites quantités des éléments nécessaires) et obtiennent des pièces coulées sans une seule fissure. Ils sont utilisés pour fabriquer des charges de plutonium pour les bombes nucléaires. Le poids de la charge (il est déterminé principalement par la masse critique de l'isotope) est de 5 à 6 kg. Il pourrait facilement s'insérer dans un cube avec un bord de 10 cm.

Isotopes lourds

Le plutonium-239 contient également en petites quantités des isotopes plus élevés de cet élément - avec des numéros de masse 240 et 241. L'isotope 240 Pu est pratiquement inutile - c'est du ballast en plutonium. A partir de 241, on obtient l'américium - élément n°95. Sous leur forme pure, sans mélange d'autres isotopes, le dlutonium-240 et le plutonium-241 peuvent être obtenus par séparation électromagnétique du plutonium accumulé dans un réacteur. Avant cela, le plutonium est en outre irradié avec des flux de neutrons aux caractéristiques strictement définies. Bien entendu, tout cela est très compliqué, d’autant plus que le plutonium est non seulement radioactif, mais aussi très toxique. Travailler avec lui nécessite une extrême prudence.

L'un des isotopes les plus intéressants du plutonium, le 242 Pu, peut être obtenu par irradiation longue durée 239 Pu dans les flux de neutrons. Le 242 Pu capte très rarement les neutrons et « brûle » donc dans le réacteur plus lentement que les autres isotopes ; il persiste même après que les isotopes restants du plutonium se soient presque complètement transformés en fragments ou transformés en plutonium-242.

Le plutonium 242 est important en tant que « matière première » pour l’accumulation relativement rapide d’éléments transuraniens supérieurs dans les réacteurs nucléaires. Si le plutonium-239 est irradié dans un réacteur conventionnel, il faudra environ 20 ans pour accumuler des quantités de microgrammes, par exemple, de California-251 à partir de grammes de plutonium.

Il est possible de réduire le temps d'accumulation des isotopes supérieurs en augmentant l'intensité du flux de neutrons dans le réacteur. C'est ce qu'ils font, mais tu ne peux pas irradier grand nombre plutonium-239. Après tout, cet isotope est divisé par les neutrons et trop d’énergie est libérée sous forme de flux intenses. Des difficultés supplémentaires surviennent lors du refroidissement du conteneur et du réacteur. Pour éviter ces difficultés, il faudrait réduire la quantité de plutonium irradié. Par conséquent, la production de californium redeviendrait maigre. Cercle vicieux!

Le plutonium-242 n'est pas fissile par les neutrons thermiques, il peut être irradié en grande quantité dans des flux de neutrons intenses... Ainsi, dans les réacteurs, tous les éléments du californium à l'einsteinium sont « fabriqués » à partir de cet isotope et accumulés en quantités pondérales.

Pas le plus lourd, mais le plus durable

Chaque fois que les scientifiques parvenaient à obtenir un nouvel isotope du plutonium, la demi-vie de ses noyaux était mesurée. Demi-vies des isotopes lourds noyaux radioactifs avec des masses paires, les nombres changent régulièrement. (Cela ne peut pas être dit pour les isotopes impairs.)

Riz. 8.

Regardez le graphique montrant la dépendance de la demi-vie des isotopes pairs du plutonium sur le nombre de masse. À mesure que la masse augmente, la « durée de vie » de l’isotope augmente également. Il y a quelques années point culminant Cette carte était du plutonium-242. Et puis comment va se dérouler cette courbe ? poursuite de la croissance numéro de masse ? Au point 1 , ce qui correspond à une durée de vie de 30 millions d'années, soit au point 2 , qui répond depuis 300 millions d'années ? La réponse à cette question était très importante pour les géosciences. Dans le premier cas, s'il y a 5 milliards d'années la Terre était entièrement composée de 244 Pu, il ne resterait plus qu'un seul atome de plutonium 244 dans toute la masse de la Terre. Si la deuxième hypothèse est vraie, alors le plutonium 244 pourrait se trouver sur Terre à des concentrations qui pourraient déjà être détectées. Si nous avions la chance de trouver cet isotope sur Terre, la science recevrait les informations les plus précieuses sur les processus qui ont eu lieu lors de la formation de notre planète.

Il y a quelques années, les scientifiques étaient confrontés à la question suivante : vaut-il la peine d'essayer de trouver du plutonium lourd sur Terre ? Pour y répondre, il fallait tout d’abord déterminer la demi-vie du plutonium-244. Les théoriciens n’ont pas pu calculer cette valeur avec la précision requise. Tout espoir n’était que l’expérimentation.

Plutonium-244 accumulé dans un réacteur nucléaire. L'élément n° 95, l'américium (isotope 243 Am), a été irradié. Après avoir capturé un neutron, cet isotope s'est transformé en américium-244 ; l'américium-244 dans un cas sur 10 000 s'est transformé en plutonium-244.

Une préparation de plutonium-244 a été isolée à partir d'un mélange d'américium et de curium. L’échantillon ne pesait que quelques millionièmes de gramme. Mais ils étaient suffisants pour déterminer la demi-vie de cet isotope intéressant. Cela s'est avéré égal à 75 millions d'années. Plus tard, d'autres chercheurs ont clarifié la demi-vie du plutonium-244, mais pas beaucoup - 82,8 millions d'années. En 1971, des traces de cet isotope ont été trouvées dans la bastnäsite, un minéral de terres rares.

Les scientifiques ont fait de nombreuses tentatives pour trouver l'isotope élément transuranien, vivant plus longtemps que 244 Pu. Mais toutes les tentatives sont restées vaines. À une certaine époque, des espoirs étaient placés dans le curium 247, mais après que cet isotope se soit accumulé dans le réacteur, il s'est avéré que sa demi-vie n'était que de 14 millions d'années. Il n'a pas été possible de battre le record du plutonium-244 - c'est l'isotope des éléments transuraniens à la durée de vie la plus longue.

Même les isotopes les plus lourds du plutonium subissent une désintégration bêta et leur durée de vie varie de quelques jours à quelques dixièmes de seconde. Nous savons probablement que dans explosions thermonucléaires Tous les isotopes du plutonium se forment, jusqu'à 257 Pu. Mais leur durée de vie est de quelques dixièmes de seconde et de nombreux isotopes à vie courte du plutonium n'ont pas encore été étudiés.

Possibilités du premier isotope

Et enfin - à propos du plutonium-238 - le tout premier des isotopes « artificiels » du plutonium, un isotope qui semblait au premier abord peu prometteur. C'est en fait un isotope très intéressant. Il est sujet à la désintégration alpha, c'est-à-dire ses noyaux émettent spontanément des particules alpha - des noyaux d'hélium. Les particules alpha générées par les noyaux de plutonium 238 sont porteuses d'une haute énergie ; dissipée dans la matière, cette énergie se transforme en chaleur. Quelle est la taille de cette énergie ? Six millions d'électrons-volts sont libérés par la désintégration d'un noyau atomique plutonium-238. DANS réaction chimique la même énergie est libérée lors de l’oxydation de plusieurs millions d’atomes. Une source d'électricité contenant un kilogramme de plutonium 238 développe une puissance thermique de 560 watts. Puissance maximale pour le même poids source chimique courant - 5 watts.

Il existe de nombreux émetteurs avec des caractéristiques similaires caractéristiques énergétiques, mais une caractéristique du plutonium 238 rend cet isotope irremplaçable. La désintégration alpha s'accompagne généralement d'un fort rayonnement gamma, pénétrant à travers de grandes couches de matière. 238 Pu est une exception. L'énergie des rayons gamma accompagnant la désintégration de ses noyaux est faible, et il n'est pas difficile de s'en protéger : le rayonnement est absorbé par un récipient à paroi mince. La probabilité de fission spontanée des noyaux de cet isotope est également faible. Par conséquent, il a trouvé une application non seulement dans les sources actuelles, mais également en médecine. Les batteries contenant du plutonium-238 servent de source d'énergie dans des stimulateurs cardiaques spéciaux.

Mais le 238 Pu n'est pas l'isotope connu le plus léger de l'élément n° 94 ; des isotopes du plutonium ont été obtenus avec des nombres de masse compris entre 232 et 237. La demi-vie de l'isotope le plus léger est de 36 minutes.

Le plutonium est un sujet important. Les choses les plus importantes sont racontées ici. Après tout, c'est déjà devenu expression standard que la chimie du plutonium a été bien mieux étudiée que la chimie d’éléments aussi « anciens » que le fer. À PROPOS propriétés nucléaires Des livres entiers ont été écrits sur le plutonium. La métallurgie du plutonium est une autre section étonnante connaissance humaine... Par conséquent, vous n'avez pas besoin de penser qu'après avoir lu cette histoire, vous avez vraiment fait connaissance avec le plutonium - le métal le plus important du 20e siècle.