Waktu paruh plutonium adalah 238 tahun. Bukan yang terberat, tapi umurnya paling lama

Untuk pertama kalinya dalam waktu sekitar 30 tahun, ilmuwan Amerika telah memproduksi bubuk plutonium-238. Menurut mereka, hal ini akan memberi dorongan pada penelitian ruang yang dalam dilakukan oleh badan antariksa Amerika NASA. Produk tersebut diperoleh dengan menggabungkan neptunium oksida dengan aluminium kemudian hasilnya ditekan menjadi butiran, yang kemudian diiradiasi. Sebagai hasil dari semua manipulasi kimia ini, para ilmuwan menciptakan unsur yang disebut neptunium-238, yang kemudian dengan cepat terurai menjadi plutonium-238.

Plutonium-238 (Pu-238) merupakan unsur radioaktif yang peluruhannya menjadi uranium-234 selalu disertai dengan pelepasan panas secara aktif yang dapat digunakan sebagai sumber energi. Misalnya, pada tahun 70-an abad terakhir, 30 misi luar angkasa berhasil diluncurkan (termasuk kapal jenis Voyager), yang tujuannya adalah untuk mempelajari planet yang jauh di luar tata surya, mereka menggunakan bentuk teroksidasi dari isotop plutonium sebagai bahan bakar. (Isotop adalah atom suatu unsur dengan jumlah neutron berbeda.)

Selama Perang dingin Tanaman Sungai Savannah negara bagian Amerika Carolina Selatan sedang menambang Pu-238. “Reaktor ditutup pada tahun 1988, dan sejak itu pemerintah AS belum mampu memproduksinya bahan yang dibutuhkan“Kenang Bob Wham, direktur proyek Departemen Keamanan Nuklir dan Teknologi Isotop di Laboratorium Nasional Oak Ridge (ORNL) Departemen Energi AS, dalam sebuah wawancara.

Setelah produksi isotop di Amerika Serikat dihentikan, Rusia menyediakan plutonium-238 yang dibutuhkan untuk misi luar angkasa, namun Rusia segera menghentikan produksi material tersebut. Dua tahun kemudian, NASA mulai mendanai upaya baru untuk memproduksinya. elemen langka: khususnya, setiap tahun pemerintah AS mengalokasikan hingga $15 juta kepada departemen untuk kebutuhan ini energi nuklir Departemen Energi AS.

Plutonium-238 merupakan sumber energi yang ideal untuk misi luar angkasa karena sejumlah alasan, yang utama adalah waktu paruh unsur tersebut sekitar 88 tahun. Waktu paruh adalah waktu yang diperlukan oleh separuh atom suatu unsur untuk meluruh. Ini berarti pelepasan panas dari isotop hanya akan berkurang setengahnya setelah 88 tahun. Menurut Asosiasi Nuklir Dunia, plutonium-239 adalah isotop dengan waktu paruh 24.110 tahun dan paling sering terbentuk dari uranium di reaktor nuklir.

Selain itu, “stabil di suhu tinggi, dapat dengan sendirinya menghasilkan suhu yang signifikan dalam jumlah kecil dan mengeluarkan emisi secara relatif tingkat rendah radiasi yang mudah dilindungi sehingga tidak mempengaruhi peralatan dan perlengkapan penting,” kata Wham.

Namun, ini bukanlah satu-satunya prestasi yang diraih Wem dan rekan-rekannya. Misalnya, mereka baru-baru ini menciptakan 50 gram (1,8 ons) Pu-238, yang menurut ilmuwan adalah jumlah yang cukup untuk menentukan suatu zat.

Karena para peneliti menggunakan infrastruktur Departemen Energi AS yang ada untuk memproduksi unsur tersebut, tugas pertama mereka adalah mengadaptasi proses produksi plutonium untuk mengakomodasi unsur tersebut. “Jadi reaktor riset DOE yang beroperasi saat ini lebih kecil dibandingkan yang digunakan di Sungai Savannah, jadi kami perlu memodifikasi teknologi manufaktur agar dapat bekerja dengan reaktor yang beroperasi saat ini,” komentar Wham.

Dalam waktu dekat, para ilmuwan akan memeriksa kemurnian sampel dan mulai memperluas produksi.

“Jika kita mengotomatiskan dan memperluas produksi, Amerika bisa selama bertahun-tahun menghasilkan sistem tenaga yang menggunakan radioisotop, yang biasa digunakan NASA untuk eksplorasi luar angkasa,” kata Wham.

Misi NASA berikutnya untuk memanfaatkan energi radioisotop adalah peluncuran penjelajah Mars pada Juli 2020 yang akan mencari tanda-tanda kehidupan di Planet Merah, mengumpulkan sampel batuan dan tanah untuk pengujian lebih lanjut di Bumi, dan meneliti teknologi untuk manusia lebih lanjut eksplorasi luar angkasa.

Tetap up to date dengan semua orang peristiwa penting United Traders - berlangganan kami

Penemuan isotop plutonium dimulai pada tahun 1940, ketika plutonium-238 diperoleh. Saat ini, ini dianggap sebagai salah satu nuklida terpenting. Setahun kemudian, nuklida terpenting, plutonium-239, ditemukan, yang kemudian digunakan dalam industri nuklir dan luar angkasa. Unsur kimianya adalah aktinida, salah satu isotopnya, yang disebutkan di atas, merupakan salah satu dari tiga isotop fisil utama. Seperti diketahui, isotop dari semua aktinida bersifat radioaktif, karena tidak stabil dan dapat digunakan dalam pengobatan, jika bukan karena emisi radio kerasnya, termasuk plutonium.

Sifat nuklir terpenting dari nuklida plutonium tercantum dalam tabel:

Cincin plutonium tingkat senjata murni yang dimurnikan secara elektro. Cincin itu memiliki berat 5,3 kg dan diameter 11 cm. Bentuk ini tidak memungkinkannya memiliki ukuran kritis.

Dari isotop plutonium hingga saat ini diketahui keberadaan 19 nuklidanya dengan nomor massa 228-247. Hanya 4 dari mereka yang menemukan aplikasinya. Sifat-sifat isotop memiliki beberapa fitur karakteristik, yang dengannya seseorang dapat menilai studi lebih lanjut mereka bahkan yang dimiliki isotop periode yang lama waktu paruh dibandingkan yang ganjil.

Departemen Energi AS membagi campuran plutonium menjadi tiga jenis:

1. plutonium tingkat senjata
2. bahan bakar plutonium dan
3. plutonium reaktor

Istilah "plutonium ultra-murni" digunakan untuk menggambarkan campuran isotop plutonium yang mengandung 2-3 persen Pu.

Hanya dua isotop unsur ini yang lebih mampu fisi nuklir dari yang lain; Selain itu, ini adalah satu-satunya isotop yang mengalami fisi nuklir ketika terkena neutron termal. Di antara produk ledakan termo bom nuklir Pu dan Pu, yang waktu paruhnya sangat pendek, juga telah ditemukan.

Isotop dan sintesis

Metode ekstraksi plutonium dan uranium.

Sekitar 20 isotop plutonium diketahui, semuanya radioaktif. Yang paling lama berumur adalah plutonium-244, dengan waktu paruh 80,8 juta tahun; plutonium-242 memiliki waktu paruh yang lebih pendek yaitu 372.300 tahun; plutonium-239 24.110 tahun." Semua isotop lain memiliki waktu paruh kurang dari 7 ribu tahun. Unsur ini memiliki 8 keadaan metastabil, waktu paruh isomer ini tidak melebihi 1 detik.

Jumlah massa isotop unsur yang diketahui bervariasi dari 228 hingga 247. Semuanya mengalami satu atau lebih jenis peluruhan radioaktif:

• penangkapan elektron dengan pembentukan isotop neptunium;
• beta dikurangi peluruhan membentuk isotop amerisium;
• peluruhan alfa membentuk isotop uranium;
• fisi spontan untuk menghasilkan berbagai macam isotop turunan unsur-unsur dari bagian tengah tabel periodik, banyak di antaranya adalah β-aktif.

Saluran peluruhan utama untuk isotop plutonium paling ringan adalah peluruhan alfa, meskipun saluran penangkapan elektron juga terbuka untuk isotop tersebut. Saluran peluruhan utama isotop plutonium ringan adalah penangkapan elektron, dan peluruhan alfa bersaing dengannya. Saluran utama peluruhan radioaktif isotop dengan nomor massa antara 236 dan 244 adalah peluruhan alfa dan fisi spontan. Saluran peluruhan utama isotop plutonium yang jumlah massanya melebihi 244 adalah peluruhan beta-minus menjadi isotop amerisium. Plutonium-241 adalah anggota seri neptunium radioaktif yang "punah".

Isotop dengan nomor massa 236, 238, 239, 240, 242, 244 bersifat beta-stabil.

Sintesis plutonium

Plutonium diproduksi dalam skala industri dengan dua cara:

1. iradiasi uranium yang terkandung dalam reaktor nuklir;
2. iradiasi dalam reaktor unsur transuranium yang diisolasi dari bahan bakar bekas.

Setelah iradiasi, dalam kedua kasus tersebut, plutonium dipisahkan secara kimia dari uranium, unsur transuranium, dan produk fisi.

Plutonium-238

Plutonium-238, yang digunakan dalam generator energi radioisotop, dapat disintesis di laboratorium melalui reaksi pertukaran dengan uranium-238:

DI DALAM proses ini Sebuah deuteron menabrak inti uranium-238, menghasilkan neptunium-238 dan dua neutron. Neptunium-238 kemudian mengalami peluruhan beta-minus menjadi plutonium-238. Dalam reaksi inilah plutonium pertama kali diproduksi. Namun, hal ini tidak ekonomis. Dalam industri, plutonium-238 diperoleh dengan dua cara:

• pemisahan dari bahan bakar nuklir yang diiradiasi, oleh karena itu plutonium-238 murni tidak diproduksi dengan metode ini
• menggunakan iradiasi neutron pada reaktor neptunium-237.

Harga satu kilogram plutonium-238 adalah sekitar $1 juta.

Plutonium-239

Plutonium-239, isotop fisil yang digunakan dalam senjata nuklir dan tenaga nuklir, disintesis secara industri di reaktor nuklir melalui reaksi berikut yang melibatkan inti uranium dan neutron melalui peluruhan beta-minus dan melibatkan isotop neptunium sebagai produk peluruhan antara:

Neutron yang dipancarkan oleh fisi uranium-235 ditangkap oleh uranium-238 untuk membentuk uranium-239; kemudian, melalui rantai dua peluruhan β, neptunium-239 dan kemudian plutonium-239 terbentuk. Karyawan kelompok rahasia Inggris Tube Alloys, yang mempelajari plutonium selama Perang Dunia II, meramalkan adanya reaksi ini pada tahun 1940.

Isotop berat plutonium

Siklus nuklir yang memungkinkan diperolehnya isotop plutonium yang lebih berat.

Isotop yang lebih berat diproduksi di reaktor Pu melalui serangkaian penangkapan neutron berturut-turut, yang masing-masing meningkatkan jumlah massa nuklida sebanyak satu.

Sifat-sifat beberapa isotop

Isotop plutonium mengalami peluruhan radioaktif, yang melepaskan energi panas. Isotop yang berbeda dipancarkan jumlah yang berbeda panas. Disipasi panas biasanya ditulis dalam W/kg atau mW/kg. Dalam kasus di mana plutonium hadir di dalamnya jumlah besar dan tidak ada heat sink, energi panasnya dapat melelehkan material yang mengandung plutonium.

Semua isotop plutonium mampu melakukan fisi nuklir dan mengeluarkan partikel γ.

Saya ingin memberi tahu semua orang bahwa data telemetri telah diterima dari Phobos-Grunt
Materi disediakan oleh Vedomosti
Cetak 24 November 2011, 09.56 ruang
Namun pada 22 November, Wakil Kepala Badan Antariksa Federal Vitaly Davydov mengatakan bahwa Roscosmos tidak memiliki ilusi tentang kemungkinan pelaksanaan misi Phobos-Grunt. “Peluang kami untuk melakukan ekspedisi ini sekarang sangat kecil,” katanya kepada ITAR-TASS. Dia mengingatkan bahwa jendela untuk menempatkan pesawat ruang angkasa Phobos-Grunt pada lintasan penerbangannya ke Mars akan ditutup hingga akhir November.
Menurut perkiraan Roscosmos, perangkat tersebut dapat meninggalkan orbit mulai akhir Desember hingga Februari. “Latihan menunjukkan bahwa hanya dalam 24 jam terakhir Dimungkinkan untuk menentukan area dampak perangkat apa pun - bukan sebelumnya. Hingga saat ini, tidak ada gunanya mengatakan di mana sesuatu akan jatuh. Atmosfer bernafas, Matahari juga berperilaku berbeda. Dan hasil yang lebih akurat pada area jatuhnya pecahan biasanya diperoleh dalam waktu setengah hari,” kata Davydov.

Detail lebih lanjut: http://news.mail.ru/society/7416083/?frommail=1
Dan sayangnya, kita hanya tahu sedikit tentang segala hal. Namun sekarang telah tiba waktunya bagi semua orang untuk mengetahui segalanya dan memikirkan masa depan, tentang bagaimana kita dapat terus hidup dan apakah kita mempunyai masa depan.
Satelit pembunuh akan menunjukkan Rusia nomor mematikan Utro.ru
23 September 03:42 | Adelaide SIGIDA
Hancur satelit Amerika tidak akan jatuh di Moskow, tetapi di Samudra India, Roscosmos meyakinkan. Namun, pada konferensi pers yang diadakan menjelang hari naas tersebut, beberapa ahli membuat perkiraan yang sedikit berbeda.
Izinkan kami mengingatkan Anda bahwa jatuhnya satelit diperkirakan terjadi pada 17 September. Apalagi menurut perhitungan NASA, hal ini seharusnya terjadi di Jalur tengah Rusia. Namun, satelit tersebut tertunda di orbitnya - pada tanggal 17 satelit tersebut sudah turun ke ketinggian 200 km, namun masih terus jatuh, terbang mengelilingi Bumi beberapa kali setiap hari di musim gugur ini.
Tanggal selanjutnya dinamakan 23 September, kemudian bencana dipindahkan ke tanggal 24. Faktanya, seperti yang diakui para ahli, hal itu masih belum diketahui tanggal yang tepat, bahkan bukan perkiraan tempat terjadinya dampak.
Komposisi kimia pasti dari muatan satelit juga tidak diketahui. Oleh perkiraan kasar mengandung setidaknya 30 kg plutonium-238. Selain itu, hanya 450 g zat ini cukup untuk menyebabkan kanker pada seluruh umat manusia (untuk itu, 450 g tersebut harus didistribusikan secara merata ke seluruh atmosfer bumi).
Menurut Valery Volkov, seorang profesor di Akademi Masalah Geopolitik dan anggota Masyarakat Nuklir Rusia, sekitar lima puluh satelit nuklir saat ini terbang di orbit rendah Bumi. Selain itu, Uni Soviet menggunakan uranium-235 sebagai bahan bakar satelit, dan Amerika Serikat menggunakan plutonium-238. Saat ini, plutonium-238 adalah yang paling berbahaya dari semua yang diketahui bahan kimia, menghirup 100 mg zat ini menyebabkan edema paru dan kematian dalam beberapa hari. Selain itu, prosesnya tidak dapat diubah.
Menurut Valery Volkov, pada tahun 2008, ketika salah satu satelit Amerika dengan plutonium mulai jatuh di Amerika Serikat, satelit tersebut ditembak jatuh oleh rudal saat mendekat, hancur di atmosfer dan pecahannya jatuh ke laut. Setelah ini, gelombang transien menyebar ke seluruh dunia. penyakit kanker.
Gambaran yang sangat berbeda terlihat ketika satelit Soviet yang mengandung uranium-235 jatuh. Menurut Doktor Ilmu Teknik, anggota Komisi Modernisasi di bawah Presiden Rusia, Profesor Igor Ostretsov, kehancuran satelit Soviet dapat disamakan dengan kecelakaan di sebuah pesawat kecil. pembangkit listrik tenaga nuklir. Orang-orang yang berada di sekitar lokasi dampak mungkin menerima dosis radiasi kecil. Hampir tidak mungkin untuk meninggal karena hal ini, sedangkan jika terjadi jatuhnya satu satelit Amerika, hingga 300 ribu orang dapat meninggal karena edema paru saja.
Oleh karena itu, sekarang, Igor Ostretsov yakin, Rusia, bersama dengan negara-negara SCO dan BRICS lainnya, perlu meminta Amerika Serikat untuk menciptakan kembali sistem “pesawat ulang-alik” yang ada untuk menghapus satelit yang mengandung plutonium-238 dari orbit.
"proyek Soviet Buran jauh lebih efektif daripada American Shuttle. Oleh karena itu, bagi orang Amerika, hal itu akan terjadi keputusan yang masuk akal membiayai resusitasi Buran dan penghapusan semua satelit nuklir dengan bantuannya orbit luar angkasa. Penting juga untuk melarang peluncuran objek dengan instalasi nuklir ke luar angkasa,” kata Igor Ostretsov.
Menurut peserta konferensi pers, satelit tersebut diluncurkan ke orbit kecil, yaitu orbit yang dekat dengan Bumi dan digunakan terutama untuk melakukan pengintaian luar angkasa di wilayah musuh potensial. Pada saat yang sama, Amerika Serikat secara aktif membeli plutonium untuk pembuatan perangkat tersebut dari kami, di Rusia, pada tahun 1990-an dan 2000-an.
Mereka membeli dari kami, mereka mengawasi kami, dan mereka membuangnya ke kepala kami - itulah yang paling membuat marah para peserta konferensi pers.
Sementara itu, Italia badan antariksa menyebarkan informasi bahwa puing-puing dari satelit Amerika yang tidak terkendali dapat berjatuhan wilayah utara Italia. Menurut perhitungan para ahli, tidak terbakar lapisan atas atmosfer, pecahan perangkat tersebut mungkin runtuh pada hari Jumat sekitar pukul 21:00 waktu Moskow dan tersebar di wilayah Lombardy, Piedmont, Valle d'Aosta, dan Liguria. Sehubungan dengan peringatan ini, unit layanan nasional perlindungan sipil dalam keadaan siaga tinggi. Stasiun radio lokal mengimbau warga untuk tidak meninggalkan rumah mereka.
Jadi, selain hidrazin, ada juga plutonium-238 di satelit Amerika, dan uranium-235 di satelit kita.
Plutonium (simbol Pu; nomor atom 94) - sangat rapuh logam radioaktif warna putih keperakan. DI DALAM tabel periodik terletak di keluarga aktinida.
Unsur tersebut mempunyai sifat struktur dan fisikokimia yang berbeda nyata dengan unsur lainnya. Plutonium memiliki tujuh modifikasi alotropik pada suhu dan rentang tekanan tertentu: α, β, γ, δ, δ", ε dan ζ. Ia dapat mengambil bilangan oksidasi dari +2 hingga +7, yang utama adalah +4, +5, + 6. Massa jenis bervariasi dari 19,8 (α-Pu) hingga 15,9 g/cm³ (δ-Pu).
Isotop yang stabil tidak punya. Isotop “alami” [~1] plutonium dianggap sebagai isotop yang berumur paling lama dari semua unsur transuranium, 244Pu dan 239Pu. Di alam, ditemukan terutama dalam bentuk dioksida (PuO2), yang bahkan lebih sulit larut dalam air dibandingkan pasir (kuarsa). Kehadiran unsur di alam sangat kecil sehingga ekstraksinya tidak praktis [~ 2].
Banyak digunakan dalam produksi senjata nuklir (disebut “plutonium tingkat senjata”), bahan bakar nuklir untuk reaktor nuklir keperluan sipil dan penelitian serta sebagai sumber energi untuk pesawat ruang angkasa.
Unsur buatan kedua setelah neptunium (secara keliru “diperoleh” pada tahun 1934 oleh kelompok E. Fermi; isotop pertama 239Np disintesis dan diidentifikasi pada Mei 1940 oleh E. MacMillan dan F. Abelson), diperoleh dalam jumlah mikrogram pada akhir tahun 1940 di bentuk isotop 238Pu. Unsur kimia buatan pertama, yang produksinya dimulai pada skala industri. Bom nuklir pertama di dunia, dibuat dan diuji pada tahun 1945 di Amerika Serikat, menggunakan muatan plutonium. Bom pertama yang diuji oleh Uni Soviet pada tahun 1949 adalah jenis yang sama. Oleh karena itu, Amerika Serikat dan kemudian Uni Soviet adalah negara pertama yang menguasai produksinya.
Memproduksi plutonium sangat mahal. Satu gram plutonium-238 berharga 1000 dolar AS (sampai sekitar tahun 1971), di zaman kita ~4000, dan satu kilogram - satu juta. Uranium yang diperkaya dan alami digunakan untuk memproduksi plutonium. Jumlah keseluruhan plutonium yang disimpan di dunia dalam segala bentuk diperkirakan pada tahun 2003 sebanyak 1.239 ton.
Pembukaan
Enrico Fermi dan kolaboratornya di Universitas Roma melaporkan bahwa mereka telah menemukan unsur kimia dengan nomor seri 94 pada tahun 1934. Fermi menamai unsur ini hesperium, percaya bahwa ia telah menemukan unsur yang sekarang disebut plutonium.
Asal nama

Pada tahun 1930, sebuah planet baru ditemukan, yang keberadaannya telah lama dibicarakan oleh Percival Lovell, seorang astronom, matematikawan, dan penulis esai fantastis tentang kehidupan di Mars. Berdasarkan pengamatan bertahun-tahun terhadap pergerakan Uranus dan Neptunus, ia sampai pada kesimpulan bahwa di balik Neptunus di tata surya pasti ada planet kesembilan lainnya, yang terletak empat puluh kali lebih jauh dari Matahari dibandingkan Bumi. Elemen orbital planet baru dihitung olehnya pada tahun 1915. Pluto ditemukan dalam foto yang diambil pada tanggal 21, 23 dan 29 Januari 1930 oleh astronom Clyde Tombaugh di Observatorium Lowell di Flagstaff (AS). Planet ini ditemukan pada 18 Februari 1930. Nama planet tersebut diberikan oleh seorang siswi berusia sebelas tahun dari Oxford, Venetia Burney. Dalam mitologi Yunani, Hades (dalam bahasa Romawi Pluto) adalah dewa kerajaan orang mati.
Eksperimen medis
Sepanjang Perang Dunia II dan setelahnya, para ilmuwan melakukan eksperimen pada hewan dan manusia dengan menyuntikkan plutonium dalam dosis intravena. Penelitian pada hewan menunjukkan bahwa beberapa miligram plutonium per kilogram jaringan - dosis mematikan. Dosis “standar” adalah 5 mikrogram plutonium, dan pada tahun 1945 angka ini dikurangi menjadi 1 mikrogram karena plutonium cenderung menumpuk di tulang dan oleh karena itu lebih berbahaya daripada radium.
Delapan belas pengujian plutonium pada manusia dilakukan tanpa persetujuan sebelumnya, untuk mengetahui di mana dan bagaimana plutonium terkonsentrasi di dalamnya. tubuh manusia, dan mengembangkan standar keselamatan untuk penanganannya. Tempat pertama eksperimen dilakukan sebagai bagian dari Proyek Manhattan adalah: Hanford, Berkeley, Los Alamos, Chicago, Oak Ridge, Rochester.
Hebat, kita semua sudah menjadi subjek ujian. pemerintah Amerika, bukankah sudah waktunya untuk mengingatkan mereka akan tanggung jawab mereka terhadap Kemanusiaan dan seluruh Alam Semesta, bukankah sudah waktunya untuk mulai berbenah luar angkasa. Kita tidak boleh menempatkan pertahanan rudal di Eropa, namun harus dengan bijaksana dan analitis membacakan pidato D. Washington kepada rakyat Amerika beberapa kali berturut-turut sampai kita memahami makna dari apa yang kita baca. Bagaimanapun, D. Washington memperingatkan bahwa tidak boleh ada sistem multi-partai di negara ini dan seseorang tidak boleh ikut campur dalam urusan negara lain, yang selalu saya serukan.
Jika pemerintah AS memiliki banyak uang, maka saya akan menemukan kegunaannya - ini adalah resusitasi Buran dan dengan bantuannya penghapusan semua satelit nuklir dari orbit luar angkasa. Penting juga untuk melarang peluncuran benda-benda dengan instalasi nuklir ke luar angkasa. Hal ini berlaku untuk semua negara di dunia. Dan saya memperingatkan Anda sekali lagi bahwa keberadaan Rusia dan Planet Bumi hanya bergantung pada pertobatan masyarakat. Saya ulangi lagi, kita mempunyai kesempatan untuk menghubungi satelit dan memasukkannya ke orbit dan mengirimkannya ke Mars dan mulai hidup sesuai dengan hati nurani dan iman. Pada pukul 11 ​​​​waktu Moskow pada tanggal 26, semua orang mengucapkan doa pertobatan: “Bapa kami, Bapa Surgawi, saya meminta Anda untuk mengampuni segala dosa saya, baik yang disengaja maupun tidak. Amin"
24/11/11 /Yaitu. Terentyeva/

Saya meminta Anda untuk memberi saya perlindungan negara hukum Tata Negara seumur hidup menurut Art. 45

1. Perlindungan negara atas hak asasi manusia dan sipil serta kebebasan di Federasi Rusia terjamin.

07.12. 11 /Yaitu. Terentyeva/

Dia sungguh berharga.

Latar belakang dan sejarah

Pada awalnya ada proton - hidrogen galaksi. Sebagai hasil dari kompresi dan reaksi nuklir selanjutnya, “batang” nukleon yang paling menakjubkan terbentuk. Diantaranya, “batang” ini, tampaknya ada yang mengandung 94 proton. Perkiraan para ahli teori menunjukkan bahwa sekitar 100 formasi nukleon, yang mencakup 94 proton dan 107 hingga 206 neutron, sangat stabil sehingga dapat dianggap sebagai inti isotop unsur No. 94.

Namun semua isotop ini - baik hipotetis maupun nyata - tidak begitu stabil untuk bertahan hingga hari ini sejak terbentuknya unsur-unsur tata surya. Waktu paruh isotop unsur No. 94 yang berumur paling lama adalah 75 juta tahun. Usia Galaksi diukur dalam miliaran tahun. Akibatnya, plutonium “primordial” tidak memiliki peluang untuk bertahan hingga hari ini. Jika ia terbentuk selama sintesis besar-besaran unsur-unsur Alam Semesta, maka atom-atom purba itu “punah” sejak lama, sama seperti punahnya dinosaurus dan mammoth.

Pada abad ke-20 era baru, AD, elemen ini diciptakan kembali. Dari 100 kemungkinan isotop plutonium, 25 telah disintesis. Sifat inti dari 15 di antaranya telah dipelajari. Empat ditemukan aplikasi praktis. Dan itu dibuka baru-baru ini. Pada bulan Desember 1940, ketika uranium diiradiasi dengan inti hidrogen berat, sekelompok ahli radiokimia Amerika yang dipimpin oleh Glenn T. Seaborg menemukan pemancar partikel alfa yang sebelumnya tidak diketahui dengan waktu paruh 90 tahun. Emitor ini ternyata merupakan isotop unsur No. 94 dengan nomor massa 238. Pada tahun yang sama, namun beberapa bulan sebelumnya mereka. Macmillan dan F. Eibelson memperoleh unsur pertama yang lebih berat dari uranium - unsur No.93. Elemen ini disebut neptunium, dan yang ke-94 - plutonium. Sejarawan pasti akan mengatakan bahwa nama-nama ini berasal dari mitologi Romawi, tetapi pada hakikatnya asal usul nama-nama ini bukan bersifat mitologis, melainkan astronomis.

Unsur No. 92 dan 93 diberi nama sesuai dengan planet terjauh tata surya - Uranus dan Neptunus, tetapi Neptunus bukanlah yang terakhir di tata surya, bahkan lebih jauh lagi terletak orbit Pluto - sebuah planet yang hampir tidak ada yang diketahui. .. Konstruksi serupa Kita juga melihat di “sisi kiri” tabel periodik: uranium – neptunium – plutonium, namun umat manusia mengetahui lebih banyak tentang plutonium daripada tentang Pluto. Omong-omong, para astronom menemukan Pluto hanya sepuluh tahun sebelum sintesis plutonium - periode waktu yang hampir sama memisahkan penemuan Uranus - planet dan uranium– elemen.

Teka-teki untuk kriptografer

Isotop pertama unsur No. 94, plutonium-238, telah ditemukan penerapan praktisnya saat ini. Namun di awal tahun 40an mereka bahkan tidak memikirkannya. Dimungkinkan untuk memperoleh plutonium-238 dalam jumlah yang praktis hanya dengan mengandalkan industri nuklir yang kuat. Pada saat itu, ia masih dalam masa pertumbuhan. Namun sudah jelas bahwa energi yang terkandung dalam inti atom telah dilepaskan dengan berat unsur radioaktif, Anda bisa mendapatkan senjata dengan kekuatan yang belum pernah terjadi sebelumnya. Proyek Manhattan muncul, yang tidak lebih dari nama yang sama dengan kawasan New York yang terkenal. Itu tadi nama umum semua pekerjaan yang berhubungan dengan pembuatan bom atom pertama di Amerika Serikat. Bukan seorang ilmuwan, melainkan seorang militer, Jenderal Groves, yang ditunjuk sebagai kepala Proyek Manhattan, yang “dengan penuh kasih sayang” menyebut anak buahnya yang berpendidikan tinggi sebagai “pecahan pot”.

Para pemimpin “proyek” tidak tertarik pada plutonium-238. Inti atomnya, seperti inti semua isotop plutonium dengan nomor massa genap, tidak dapat dipecah oleh neutron berenergi rendah*, sehingga tidak dapat berfungsi sebagai bahan peledak nuklir. Namun demikian, laporan pertama yang tidak terlalu jelas tentang unsur No. 93 dan 94 baru muncul di media cetak pada musim semi tahun 1942.

* Kami menyebut neutron berenergi rendah sebagai neutron yang energinya tidak melebihi 10 keV. Neutron dengan energi yang diukur dalam pecahan elektronvolt disebut termal, dan paling banyak neutron lambat– dengan energi kurang dari 0,005 eV – dingin. Jika energi neutron lebih dari 100 keV, maka neutron tersebut dianggap cepat.

Bagaimana kami dapat menjelaskan hal ini? Fisikawan memahami: sintesis isotop plutonium dengan nomor massa ganjil hanya tinggal menunggu waktu, dan tidak terlalu lama. Isotop aneh diharapkan, seperti uranium-235, mampu mendukung reaksi berantai nuklir. Beberapa orang melihatnya sebagai bahan peledak nuklir yang potensial, namun belum diterima. Dan sayangnya plutonium membenarkan harapan ini.

Dalam enkripsi pada waktu itu, elemen No. 94 disebut tidak lebih dari... tembaga. Dan ketika kebutuhan paling besar muncul tembaga(sebagai bahan konstruksi untuk beberapa bagian), kemudian dalam kode-kode tersebut, bersama dengan “tembaga”, muncul “tembaga asli”.

"Pohon Pengetahuan Baik dan Jahat"

Pada tahun 1941, isotop plutonium yang paling penting ditemukan - sebuah isotop dengan nomor massa 239. Dan prediksi para ahli teori segera terkonfirmasi: inti plutonium-239 difisi oleh neutron termal. Apalagi dalam proses pembagiannya tidak jumlah yang lebih kecil neutron dibandingkan selama fisi uranium-235. Cara memperoleh isotop ini dalam jumlah banyak segera diuraikan...

Bertahun-tahun telah berlalu. Sekarang bukan rahasia lagi bagi siapa pun bahwa bom nuklir yang disimpan di gudang senjata mengandung plutonium-239 dan bom ini cukup untuk menyebabkan kerusakan yang tidak dapat diperbaiki pada semua kehidupan di Bumi.

Dipercaya secara luas dengan terbukanya rantai reaksi nuklir(konsekuensi yang tak terhindarkan adalah terciptanya bom nuklir), umat manusia jelas sedang terburu-buru. Anda dapat berpikir secara berbeda atau berpura-pura berpikir secara berbeda - menjadi orang yang optimis akan lebih menyenangkan. Namun bahkan orang yang optimis pun pasti menghadapi pertanyaan tentang tanggung jawab ilmuwan. Kita ingat hari kemenangan di bulan Juni 1954, hari ketika yang pertama pembangkit listrik tenaga nuklir di Obninsk. Tapi kita tidak bisa melupakan pagi bulan Agustus 1945 - “pagi Hiroshima”, “hari hitam Albert Einstein”... Kita ingat yang pertama tahun-tahun pascaperang dan pemerasan atom yang tak terkendali - dasarnya politik Amerika tahun-tahun itu. Namun bukankah umat manusia mengalami banyak masalah di tahun-tahun berikutnya? Selain itu, kecemasan ini semakin meningkat seiring dengan kesadaran bahwa jika terjadi wabah baru perang dunia, senjata nuklir akan dilaksanakan.

Di sini Anda bisa mencoba membuktikan bahwa penemuan plutonium tidak menambah ketakutan umat manusia, malah sebaliknya hanya bermanfaat.

Katakanlah kebetulan karena alasan tertentu atau, seperti yang mereka katakan di masa lalu, atas kehendak Tuhan, plutonium tidak dapat diakses oleh para ilmuwan. Apakah ketakutan dan kekhawatiran kita akan berkurang? Tidak terjadi apa-apa. Bom nuklir akan dibuat dari uranium-235 (dan jumlahnya tidak lebih sedikit dari plutonium), dan bom-bom ini akan “memakan” anggaran yang lebih besar dibandingkan sekarang.

Namun tanpa plutonium, tidak akan ada prospek penggunaan energi nuklir untuk tujuan damai dalam skala besar. Jumlah uranium-235 tidak akan cukup untuk sebuah “atom damai”. Kejahatan yang menimpa umat manusia akibat penemuan energi nuklir tidak akan bisa diimbangi, bahkan sebagian, dengan pencapaian “atom yang baik”.

Bagaimana mengukurnya, dengan apa membandingkannya

Ketika inti plutonium-239 dipecah oleh neutron menjadi dua fragmen kira-kira massa yang sama, sekitar 200 MeV energi dilepaskan. Ini berarti 50 juta kali lebih banyak energi yang dilepaskan dalam reaksi eksotermik paling terkenal C + O 2 = CO 2. "Membakar" masuk reaktor nuklir, satu gram plutonium menghasilkan 2·10 7 kkal. Agar tidak melanggar tradisi (dan dalam artikel populer, energi bahan bakar nuklir biasanya diukur dalam satuan non-sistemik - ton batu bara, bensin, trinitrotoluena, dll.), kami juga mencatat: ini adalah energi yang terkandung dalam 4 ton batubara. Dan bidal biasa mengandung sejumlah plutonium yang secara energi setara dengan empat puluh muatan kayu bakar birch yang baik.

Energi yang sama dilepaskan selama fisi inti uranium-235 oleh neutron. Namun sebagian besar uranium alam (99,3%!) adalah isotop 238 U, yang hanya dapat digunakan dengan mengubah uranium menjadi plutonium...

Energi batu

Mari kita perkirakan sumber energi yang terkandung di dalamnya cagar alam uranium.

Uranium adalah elemen jejak dan ditemukan hampir di mana-mana. Siapapun yang pernah berkunjung ke Karelia, misalnya, pasti akan mengingat bongkahan batu granit dan tebing pantai. Namun hanya sedikit orang yang mengetahui bahwa satu ton granit mengandung hingga 25 g uranium. Granit menyumbang hampir 20% dari beratnya kerak bumi. Jika kita hanya menghitung uranium-235, maka satu ton granit mengandung energi 3,5·10 5 kkal. Memang banyak, tapi...

Memproses granit dan mengekstraksi uranium darinya memerlukan pengeluaran energi yang lebih besar lagi - sekitar 10 6 ...10 7 kkal/t. Kini, jika dimungkinkan untuk menggunakan tidak hanya uranium-235, tetapi juga uranium-238 sebagai sumber energi, maka granit setidaknya dapat dianggap sebagai bahan baku energi yang potensial. Maka energi yang diperoleh dari satu ton batu sudah berkisar antara 8·10 7 hingga 5·10 8 kkal. Ini setara dengan 16...100 ton batubara. Dan dalam hal ini, granit dapat memberi manusia energi hampir satu juta kali lebih banyak daripada seluruh cadangan bahan bakar kimia di Bumi.

Namun inti uranium-238 tidak mengalami fisi oleh neutron. Untuk energi nuklir isotop ini tidak berguna. Lebih tepatnya, percuma jika tidak bisa diubah menjadi plutonium-239. Dan yang paling penting: praktis tidak ada energi yang perlu dikeluarkan untuk transformasi nuklir ini - sebaliknya, energi dihasilkan dalam proses ini!

Mari kita coba mencari tahu bagaimana hal ini terjadi, tetapi pertama-tama, beberapa kata tentang plutonium alami.

400 ribu kali lebih kecil dari radium

Telah dikatakan bahwa isotop plutonium belum terawetkan sejak sintesis unsur-unsur selama pembentukan planet kita. Namun bukan berarti tidak ada plutonium di bumi.

Itu terbentuk sepanjang waktu dalam bijih uranium. Menangkap neutron radiasi kosmik dan neutron yang dihasilkan oleh fisi spontan inti uranium-238, beberapa - sangat sedikit - atom dari isotop ini berubah menjadi atom uranium-239. Inti-inti ini sangat tidak stabil; mereka memancarkan elektron dan dengan demikian meningkatkan muatannya. Neptunium, unsur transuranium pertama, terbentuk. Neptunium-239 juga sangat tidak stabil, dan intinya memancarkan elektron. Hanya dalam 56 jam, setengah dari neptunium-239 berubah menjadi plutonium-239, yang waktu paruhnya sudah cukup lama - 24 ribu tahun.

Mengapa plutonium tidak diekstraksi dari bijih uranium? Konsentrasi rendah, terlalu rendah. “Satu gram produksi adalah satu tahun kerja” - ini tentang radium, dan bijihnya mengandung plutonium 400 ribu kali lebih sedikit daripada radium. Oleh karena itu, sangat sulit tidak hanya untuk menambang, tetapi bahkan untuk mendeteksi plutonium “terestrial”. Hal ini dilakukan hanya setelah sifat fisik dan kimia plutonium yang diproduksi di reaktor nuklir dipelajari.

Kapan 2.70 >> 2.23

Plutonium terakumulasi dalam reaktor nuklir. Dalam aliran neutron yang kuat, reaksi yang sama terjadi seperti pada bijih uranium, tetapi laju pembentukan dan akumulasi plutonium dalam reaktor jauh lebih tinggi - satu miliar miliar kali lipat. Untuk reaksi pengubahan pemberat uranium-238 menjadi plutonium-239 tingkat energi, kondisi optimal (dalam batas yang dapat diterima) diciptakan.

Jika reaktor beroperasi dengan neutron termal (ingat bahwa kecepatannya sekitar 2000 m per detik, dan energinya hanya sepersekian elektron volt), maka dari campuran alami isotop uranium diperoleh jumlah plutonium yang sedikit lebih kecil dari jumlah uranium-235 yang “terbakar”. Sedikit, tapi lebih sedikit, ditambah hilangnya plutonium yang tak terelakkan selama pemisahan kimianya dari uranium yang diiradiasi. Selain itu, reaksi berantai nuklir dipertahankan dalam campuran alami isotop uranium hanya sampai sebagian kecil uranium-235 dikonsumsi. Oleh karena itu kesimpulan logisnya: reaktor “termal” yang menggunakan uranium alam - jenis utama reaktor yang beroperasi saat ini - tidak dapat menjamin perluasan reproduksi bahan bakar nuklir. Tapi apa yang menjanjikan? Untuk menjawab pertanyaan ini, mari kita bandingkan jalannya reaksi berantai nuklir pada uranium-235 dan plutonium-239 dan perkenalkan konsep fisika lain ke dalam diskusi kita.

Karakteristik paling penting dari setiap bahan bakar nuklir adalah jumlah rata-rata neutron yang dipancarkan setelah inti atom menangkap satu neutron. Fisikawan menyebutnya nomor eta dan menunjukkannya surat Yunaniη. Dalam reaktor “termal” berbahan bakar uranium, pola berikut diamati: setiap neutron menghasilkan rata-rata 2,08 neutron (η = 2,08). Plutonium yang ditempatkan dalam reaktor seperti itu di bawah pengaruh neutron termal menghasilkan η = 2,03. Namun ada juga reaktor yang beroperasi dengan neutron cepat. Tidak ada gunanya memuat campuran alami isotop uranium ke dalam reaktor seperti itu: reaksi berantai tidak akan berhasil. Namun jika “bahan mentah” tersebut diperkaya dengan uranium-235, maka dapat dikembangkan dalam reaktor “cepat”. Dalam hal ini, η sudah sama dengan 2,23. Dan plutoniumnya diserang neutron cepat, akan menghasilkan η sama dengan 2,70. Kita akan memiliki “setengah neutron ekstra” yang kita miliki. Dan ini tidak sedikit.

Mari kita lihat untuk apa neutron yang dihasilkan digunakan. Dalam reaktor apa pun, satu neutron diperlukan untuk mempertahankan reaksi berantai nuklir. 0,1 neutron diserap oleh bahan struktur instalasi. “Kelebihannya” digunakan untuk mengakumulasi plutonium-239. Dalam satu kasus, “kelebihannya” adalah 1,13, di kasus lain – 1,60. Setelah “pembakaran” satu kilogram plutonium dalam reaktor “cepat”, energi yang sangat besar dilepaskan dan 1,6 kg plutonium terakumulasi. Dan uranium dalam reaktor “cepat” akan menghasilkan energi yang sama dan 1,1 kg bahan bakar nuklir baru. Dalam kedua kasus tersebut, reproduksi yang diperluas terlihat jelas. Namun kita tidak boleh melupakan perekonomian.

Karena serialnya alasan teknis Siklus perkembangbiakan plutonium memakan waktu beberapa tahun. Katakanlah lima tahun. Artinya jumlah plutonium per tahun hanya akan meningkat sebesar 2% jika η = 2,23, dan sebesar 12% jika η = 2,7! Bahan bakar nuklir adalah modal, dan modal apa pun harus menghasilkan, katakanlah, 5% per tahun. Dalam kasus pertama, ada kerugian besar, dan dalam kasus kedua, ada keuntungan besar. Contoh primitif ini menggambarkan “bobot” setiap sepersepuluh angka η dalam tenaga nuklir.

Jumlah dari banyak teknologi

Ketika, sebagai akibat dari reaksi nuklir, uranium terakumulasi kuantitas yang dibutuhkan plutonium, ia harus dipisahkan tidak hanya dari uranium itu sendiri, tetapi juga dari fragmen fisi - baik uranium maupun plutonium, yang terbakar dalam reaksi berantai nuklir. Selain itu, massa uranium-plutonium juga mengandung sejumlah neptunium. Yang paling sulit dipisahkan adalah plutonium dari neptunium dan unsur tanah jarang (lantanida). Plutonium sebagai unsur kimia kurang beruntung sampai batas tertentu. Dari sudut pandang ahli kimia, unsur utama energi nuklir hanyalah salah satu dari empat belas aktinida. Seperti unsur tanah jarang, semua unsur deret aktinium sangat berdekatan satu sama lain sifat kimia, struktur eksternal cangkang elektronik atom semua unsur dari aktinium sampai 103 adalah sama. Yang lebih tidak menyenangkan lagi adalah sifat kimia aktinida mirip dengan sifat unsur tanah jarang, dan di antara fragmen fisi uranium dan plutonium terdapat lebih dari cukup lantanida. Tapi kemudian elemen ke-94 dapat ditemukan di lima keadaan valensi, dan ini “mempermanis pil” - membantu memisahkan plutonium dari uranium dan fragmen fisi.

Valensi plutonium bervariasi dari tiga hingga tujuh. Secara kimia, senyawa yang paling stabil (dan karenanya paling umum dan paling banyak dipelajari) adalah plutonium tetravalen.

Pemisahan aktinida yang memiliki sifat kimia serupa - uranium, neptunium, dan plutonium - dapat didasarkan pada perbedaan sifat senyawa tetra dan heksavalennya.

Tidak perlu menjelaskan secara rinci semua tahapan pemisahan kimia plutonium dan uranium. Biasanya pemisahannya dimulai dengan pelarutan batangan uranium di dalamnya asam nitrat, setelah itu unsur uranium, neptunium, plutonium dan fragmentasi yang terkandung dalam larutan “dipisahkan” menggunakan metode radiokimia tradisional - kopresipitasi dengan pembawa, ekstraksi, pertukaran ion dan lainnya. Produk akhir yang mengandung plutonium dari teknologi multi-tahap ini adalah dioksida PuO 2 atau fluorida - PuF 3 atau PuF 4. Mereka direduksi menjadi logam dengan barium, kalsium atau uap litium. Namun, plutonium yang diperoleh dalam proses ini tidak cocok untuk peran bahan struktural - elemen bahan bakar reaktor tenaga nuklir tidak dapat dibuat darinya, sebuah muatan bom atom jangan bocor. Mengapa? Titik leleh plutonium – hanya 640°C – cukup dapat dicapai.

Tidak peduli kondisi “ultra-lembut” apa yang digunakan untuk menuang bagian dari plutonium murni, retakan akan selalu muncul pada cetakan selama pemadatan. Pada suhu 640°C, plutonium yang mengeras membentuk kisi kristal kubik. Ketika suhu menurun, kepadatan logam secara bertahap meningkat. Namun kemudian suhu mencapai 480°C, dan tiba-tiba kepadatan plutonium turun tajam. Alasan anomali ini ditemukan dengan cukup cepat: pada suhu ini, atom plutonium tersusun ulang menjadi kisi kristal. Ini menjadi tetragonal dan sangat “longgar”. Plutonium semacam itu bisa mengapung di lelehannya sendiri, seperti es di air.

Suhu terus turun, kini mencapai 451°C, dan atom-atom kembali membentuk kisi kubik, namun jaraknya lebih jauh satu sama lain dibandingkan pada kasus pertama. Dengan pendinginan lebih lanjut, kisi-kisi tersebut mula-mula menjadi ortorombik, kemudian monoklinik. Secara total, plutonium membentuk enam bentuk kristal berbeda! Dua di antaranya berbeda properti yang luar biasa– koefisien negatif ekspansi termal: Dengan meningkatnya suhu, logam tidak memuai, tetapi menyusut.

Ketika suhu mencapai 122°C dan atom plutonium menyusun ulang barisannya untuk keenam kalinya, kepadatannya berubah secara drastis - dari 17,77 menjadi 19,82 g/cm 3 . Lebih dari 10%! Dengan demikian, volume ingot berkurang. Jika logam masih mampu menahan tekanan yang timbul pada transisi lain, maka kehancuran tidak dapat dihindari pada saat ini.

Lalu bagaimana cara membuat bagian dari logam yang menakjubkan ini? Ahli metalurgi memadukan plutonium (menambahkan sejumlah kecil elemen yang diperlukan ke dalamnya) dan mendapatkan coran tanpa satu retakan pun. Mereka digunakan untuk membuat bahan plutonium untuk bom nuklir. Berat muatan (terutama ditentukan oleh massa kritis isotop) adalah 5...6 kg. Ia dapat dengan mudah dimasukkan ke dalam kubus dengan ukuran rusuk 10 cm.

Isotop berat

Plutonium-239 juga mengandung sejumlah kecil isotop yang lebih tinggi dari unsur ini - dengan nomor massa 240 dan 241. Isotop 240 Pu praktis tidak berguna - ini adalah pemberat dalam plutonium. Dari 241 diperoleh amerisium - unsur No.95. Dalam bentuknya yang murni, tanpa campuran isotop lain, dlutonium-240 dan plutonium-241 dapat diperoleh dengan pemisahan elektromagnetik dari plutonium yang terakumulasi dalam reaktor. Sebelumnya, plutonium juga diiradiasi dengan fluks neutron dengan karakteristik yang ditentukan secara ketat. Tentu saja semua ini sangat rumit, apalagi plutonium tidak hanya bersifat radioaktif, tetapi juga sangat beracun. Bekerja dengannya membutuhkan kehati-hatian yang ekstrim.

Salah satu isotop plutonium yang paling menarik, 242 Pu, dapat diperoleh dengan cara iradiasi waktu yang lama 239 Pu dalam fluks neutron. 242 Pu sangat jarang menangkap neutron dan oleh karena itu “terbakar” di dalam reaktor lebih lambat dibandingkan isotop lainnya; ia tetap ada bahkan setelah sisa isotop plutonium hampir seluruhnya berubah menjadi fragmen atau berubah menjadi plutonium-242.

Plutonium-242 penting sebagai “bahan mentah” untuk akumulasi unsur transuranium tingkat tinggi yang relatif cepat dalam reaktor nuklir. Jika plutonium-239 diiradiasi dalam reaktor konvensional, maka diperlukan waktu sekitar 20 tahun untuk mengakumulasi sejumlah mikrogram, misalnya California-251 dari gram plutonium.

Waktu akumulasi isotop yang lebih tinggi dapat dikurangi dengan meningkatkan intensitas fluks neutron dalam reaktor. Itu yang mereka lakukan, tapi Anda tidak bisa menyinarinya jumlah besar plutonium-239. Bagaimanapun, isotop ini terbagi oleh neutron, dan terlalu banyak energi yang dilepaskan dalam aliran yang intens. Kesulitan tambahan timbul pada pendinginan wadah dan reaktor. Untuk menghindari kesulitan ini, jumlah plutonium yang diiradiasi perlu dikurangi. Akibatnya, hasil kalifornium kembali menjadi sedikit. Lingkaran setan!

Plutonium-242 tidak dapat difisilkan oleh neutron termal, ia dapat diiradiasi dalam jumlah besar dalam fluks neutron yang intens... Oleh karena itu, dalam reaktor, semua unsur dari kalifornium hingga einsteinium “terbuat” dari isotop ini dan terakumulasi dalam jumlah berat.

Bukan yang terberat, tapi umurnya paling lama

Setiap kali para ilmuwan berhasil memperoleh isotop plutonium baru, waktu paruh intinya diukur. Waktu paruh isotop berat inti radioaktif dengan bilangan massa genap berubah secara teratur. (Hal ini tidak dapat dikatakan untuk isotop ganjil.)

Beras. 8.

Lihatlah grafik yang menunjukkan ketergantungan waktu paruh isotop plutonium genap pada nomor massa. Seiring bertambahnya massa, “masa hidup” isotop juga meningkat. Beberapa tahun yang lalu titik tertinggi Bagan ini adalah plutonium-242. Lalu bagaimana kurva ini akan berlanjut? pertumbuhan lebih lanjut nomor massa? Langsung saja 1 , yang setara dengan masa hidup selama 30 juta tahun, atau tepat sasaran 2 , yang bertanggung jawab selama 300 juta tahun? Jawaban atas pertanyaan ini sangat penting bagi ilmu geosains. Dalam kasus pertama, jika 5 miliar tahun yang lalu Bumi seluruhnya terdiri dari 244 Pu, kini hanya tersisa satu atom plutonium-244 di seluruh massa Bumi. Jika asumsi kedua benar, maka plutonium-244 mungkin ada di bumi dalam konsentrasi yang sudah dapat dideteksi. Jika kita cukup beruntung menemukan isotop ini di Bumi, sains akan menerima informasi paling berharga tentang proses yang terjadi selama pembentukan planet kita.

Beberapa tahun yang lalu, para ilmuwan dihadapkan pada pertanyaan: apakah pantas untuk mencoba menemukan plutonium berat di bumi? Untuk menjawabnya, pertama-tama perlu ditentukan waktu paruh plutonium-244. Para ahli teori tidak dapat menghitung nilai ini dengan akurasi yang diperlukan. Semua harapan hanya untuk eksperimen.

Plutonium-244 terakumulasi dalam reaktor nuklir. Unsur No. 95, amerisium (isotop 243 Am), diiradiasi. Setelah menangkap sebuah neutron, isotop ini berubah menjadi amerisium-244; americium-244 dalam satu dari 10 ribu kasus berubah menjadi plutonium-244.

Sediaan plutonium-244 diisolasi dari campuran amerisium dan curium. Sampel tersebut beratnya hanya sepersejuta gram. Tapi mereka cukup untuk menentukan waktu paruh isotop menarik ini. Ternyata sama dengan 75 juta tahun. Belakangan, peneliti lain mengklarifikasi waktu paruh plutonium-244, tetapi tidak terlalu lama - 82,8 juta tahun. Pada tahun 1971, jejak isotop ini ditemukan di mineral tanah jarang bastnäsite.

Para ilmuwan telah melakukan banyak upaya untuk menemukan isotop unsur transuranik, hidup lebih lama dari 244 Pu. Namun semua upaya tetap sia-sia. Suatu saat harapan ditempatkan pada curium-247, namun setelah isotop ini terakumulasi di dalam reaktor, ternyata waktu paruhnya hanya 14 juta tahun. Tidak mungkin memecahkan rekor plutonium-244 - ini adalah isotop unsur transuranium yang berumur paling lama.

Isotop plutonium yang lebih berat pun mengalami peluruhan beta, dan masa hidupnya berkisar antara beberapa hari hingga sepersepuluh detik. Kita mungkin mengetahuinya di ledakan termonuklir Semua isotop plutonium terbentuk, hingga 257 Pu. Namun masa hidup mereka hanya sepersepuluh detik, dan banyak isotop plutonium berumur pendek yang belum dipelajari.

Kemungkinan isotop pertama

Dan terakhir - tentang plutonium-238 - isotop plutonium "buatan manusia" yang pertama, sebuah isotop yang pada awalnya tampak tidak menjanjikan. Ini sebenarnya adalah isotop yang sangat menarik. Itu tunduk pada peluruhan alfa, mis. intinya secara spontan memancarkan partikel alfa - inti helium. Partikel alfa yang dihasilkan oleh inti plutonium-238 membawa energi tinggi; hilang dalam materi, energi ini berubah menjadi panas. Seberapa besar energi ini? Enam juta elektron volt dilepaskan dari peluruhan satu elektron inti atom plutonium-238. DI DALAM reaksi kimia energi yang sama dilepaskan selama oksidasi beberapa juta atom. Sumber listrik yang mengandung satu kilogram plutonium-238 menghasilkan daya termal sebesar 560 watt. Kekuatan maksimum dengan bobot yang sama sumber kimia saat ini - 5 watt.

Ada banyak penghasil emisi serupa karakteristik energi, tapi salah satu fitur plutonium-238 membuat isotop ini tak tergantikan. Peluruhan alfa biasanya disertai dengan radiasi gamma yang kuat, menembus lapisan materi yang besar. 238 Pu adalah pengecualian. Energi sinar gamma yang menyertai peluruhan intinya rendah, dan tidak sulit untuk melindunginya: radiasi diserap oleh wadah berdinding tipis. Kemungkinan terjadinya fisi spontan inti isotop ini juga rendah. Oleh karena itu, penerapannya tidak hanya dalam sumber-sumber terkini, tetapi juga dalam pengobatan. Baterai yang mengandung plutonium-238 berfungsi sebagai sumber energi dalam stimulator jantung khusus.

Namun 238 Pu bukanlah isotop paling ringan yang diketahui dari unsur No. 94; isotop plutonium telah diperoleh dengan nomor massa dari 232 hingga 237. Waktu paruh isotop paling ringan adalah 36 menit.

Plutonium adalah topik besar. Hal terpenting diceritakan di sini. Bagaimanapun, itu sudah terjadi frase standar bahwa kimia plutonium telah dipelajari jauh lebih baik daripada kimia unsur-unsur “tua” seperti besi. TENTANG sifat nuklir Seluruh buku telah ditulis tentang plutonium. Metalurgi plutonium adalah bagian menakjubkan lainnya pengetahuan manusia... Oleh karena itu, Anda tidak perlu berpikir bahwa setelah membaca cerita ini, Anda benar-benar mengenal plutonium - logam terpenting abad ke-20.