Plütonyumun yarı ömrü yıl cinsinden 238'dir. En ağır değil ama en uzun ömürlü olan

Yaklaşık 30 yıldır ilk kez Amerikalı bilim insanları plütonyum-238 tozunu üretti. Onlara göre bu, araştırmalara ivme kazandıracak Derin boşluk Amerikan uzay ajansı NASA tarafından yürütülmektedir. Ürün, neptunyum oksidin alüminyum ile birleştirilmesi ve ardından sonucun granüller halinde preslenmesi ve daha sonra ışınlanmasıyla elde edilir. Tüm bu kimyasal manipülasyonlar sonucunda bilim insanları, neptunyum-238 adında bir element yarattılar ve bu element daha sonra hızla plütonyum-238'e bozundu.

Plütonyum-238 (Pu-238), uranyum-234'e bozunmasına her zaman enerji kaynağı olarak kullanılabilen aktif ısı salınımının eşlik ettiği radyoaktif bir elementtir. Örneğin, geçen yüzyılın 70'lerinde, amacı araştırmak olan 30 başarıyla başlatılan uzay görevi (Voyager tipi gemiler dahil) uzak gezegenler Güneş sisteminin dışında yakıt olarak plütonyum izotopunun oksitlenmiş bir formunu kullandılar. (İzotop, farklı sayıda nötron içeren bir elementin atomudur.)

Sırasında Soğuk Savaş Savannah Nehri tesisi Amerikan eyaleti Güney Carolina Pu-238 madenciliği yapıyordu. “Reaktörler 1988'de kapatıldı ve o zamandan beri ABD hükümeti üretim yapamadı. gerekli malzeme“ABD Enerji Bakanlığı'nın Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı (ORNL) Nükleer Güvenlik ve İzotop Teknolojisi Departmanı proje direktörü Bob Wham'ı bir röportajda hatırlıyor.

Amerika Birleşik Devletleri'nde izotop üretimi durdurulduktan sonra Rusya, uzay görevleri için gerekli olan plütonyum-238'i sağladı ancak kısa süre sonra malzemenin üretimini de askıya aldı. İki yıl sonra NASA, onu üretmek için yeni girişimleri finanse etmeye başladı. nadir element: özellikle, ABD hükümeti bu ihtiyaçlar için bakanlığa yılda 15 milyon dolara kadar tahsis ediyor nükleer enerji ABD Enerji Bakanlığı.

Plütonyum-238, çeşitli nedenlerden dolayı uzay görevleri için ideal bir enerji kaynağıdır; bunlardan en önemlisi, elementin sözde yarı ömrünün yaklaşık 88 yıl olmasıdır. Yarı ömür, bir elementin atomlarının yarısının bozunması için geçen süredir. Bu, izotoptan ısı salınımının ancak 88 yıl sonra yarıya ineceği anlamına geliyor. Dünya Nükleer Birliği'ne göre plütonyum-239, yarı ömrü 24.110 yıl olan bir izotoptur ve çoğunlukla nükleer reaktörlerdeki uranyumdan oluşur.

Ayrıca, “sabittir yüksek sıcaklıklar, kendisi küçük miktarlarda önemli sıcaklıklar üretebilir ve nispeten yayar düşük seviye korunması kolay, dolayısıyla kritik alet ve ekipmanları etkilemeyen radyasyon” diyor Wham.

Ancak Wem ve meslektaşlarının elde ettiği tek başarı bu değil. Örneğin, yakın zamanda 50 gram (1,8 ons) Pu-238 ürettiler. yeterli miktar Bir maddeyi belirlemek için.

Araştırmacılar elementi üretmek için ABD Enerji Bakanlığı'nın mevcut altyapısını kullandıklarından, ilk görev plütonyum üretim sürecini buna uygun hale getirmekti. Wham, "Dolayısıyla mevcut çalışan DOE araştırma reaktörleri, Savannah Nehri'nde kullanılanlardan daha küçüktür, dolayısıyla üretim teknolojisini mevcut çalışan reaktörlerle çalışacak şekilde değiştirmemiz gerekiyordu" yorumunu yaptı.

Yakın gelecekte bilim insanları numunenin saflığını kontrol edecek ve üretimi genişletmeye başlayacak.

“Üretimi otomatikleştirir ve genişletirsek Amerika, uzun yıllar Wham, NASA'nın derin uzay araştırmalarında kullandığı radyoizotoplarla çalışan güç sistemleri ürettiğini söyledi.

Araştırmacılar, NASA'nın radyoizotop enerjisinden yararlanmaya yönelik bir sonraki misyonunun, Kızıl Gezegende yaşam belirtileri arayacak, Dünya üzerinde daha ileri testler için kaya ve toprak örnekleri toplayacak ve daha fazla insan için araştırma teknolojisi yapacak bir Mars gezgininin Temmuz 2020'de fırlatılması olacağını söylüyor. uzay araştırması.

Herkesle güncel kalın önemli olaylar United Traders - abone olun

Plütonyum izotoplarının keşfi, 1940 yılında plütonyum-238'in elde edilmesiyle başladı. Şu anda en önemli nüklidlerden biri olarak kabul edilmektedir. Bir yıl sonra, en önemli nüklit olan plütonyum-239 keşfedildi ve daha sonra nükleer ve uzay endüstrilerinde kullanım alanı buldu. Kimyasal element bir aktinittir, yukarıda bahsedilen izotoplarından biri, üç ana bölünebilir izotoptan biridir. Bilindiği gibi, tüm aktinitlerin izotopları radyoaktiftir, çünkü kararsızdırlar ve plütonyum da dahil olmak üzere sert radyo emisyonları olmasaydı tıpta kullanım alanı bulabilirlerdi.

Plütonyum nüklidlerinin en önemli nükleer özellikleri tabloda listelenmiştir:

Saf, elektro-rafine edilmiş silah sınıfı plütonyumdan oluşan bir halka. Yüzüğün ağırlığı 5,3 kg olup çapı 11 cm'dir. Bu şekil kritik bir boyuta sahip olmasına izin vermez.

Plütonyum izotoplarından şu an kütle numaraları 228-247 olan 19 nüklidinin varlığı bilinmektedir. Bunlardan sadece 4'ü başvurusunu buldu. İzotopların özellikleri bazı Karakteristik özellik izotopların bile sahip olduğu ilerideki çalışmalara karar verilebilir. uzun dönemler garip olanlara göre yarılanma ömrü.

ABD Enerji Bakanlığı plütonyum karışımlarını üç türe ayırıyor:

1. silah sınıfı plütonyum
2. yakıt plütonyum ve
3. reaktör plütonyum

"Ultra saf plütonyum" terimi, yüzde 2-3 Pu içeren plütonyum izotoplarının bir karışımını tanımlamak için kullanılır.

Bu elementin yalnızca iki izotopu daha yeteneklidir. nükleer fisyon diğerlerinden; Üstelik bunlar, termal nötronlara maruz kaldığında nükleer fisyona uğrayan tek izotoplardır. Patlamanın ürünleri arasında termo nükleer bombalar Yarı ömürleri orantısız derecede kısa olan Pu ve Pu da keşfedildi.

İzotoplar ve sentez

Plütonyum ve uranyumun ekstraksiyon yöntemleri.

Plütonyumun yaklaşık 20 izotopu bilinmektedir ve bunların hepsi radyoaktiftir. Bunlardan en uzun ömürlü olanı 80,8 milyon yıllık yarı ömrüyle plütonyum-244'tür; plütonyum-242'nin yarı ömrü 372.300 yıl gibi daha kısadır; plütonyum-239 24.110 yıl." Diğer tüm izotopların yarı ömrü 7 bin yıldan azdır. Bu elementin 8 yarı kararlı durumu vardır, bu izomerlerin yarı ömürleri 1 saniyeyi geçmez.

Elementin bilinen izotoplarının kütle sayısı 228 ila 247 arasında değişmektedir. Hepsi bir veya daha fazla radyoaktif bozunma türüne maruz kalır:

• neptunyum izotoplarının oluşumuyla elektron yakalama;
• amerikan izotoplarını oluşturmak için beta eksi bozunması;
• uranyum izotoplarını oluşturmak için alfa bozunması;
• Periyodik tablonun orta kısmından birçoğu β-aktif olan geniş bir yelpazedeki elementlerin yavru izotoplarını üretmek için kendiliğinden fisyon.

Plütonyumun en hafif izotopları için ana bozunma kanalı alfa bozunumudur, ancak elektron yakalama kanalı onlar için de açıktır. Hafif plütonyum izotopları için ana bozunma kanalı, alfa bozunması ile rekabet eden elektron yakalamadır. Kütle numaraları 236 ile 244 arasında olan izotopların radyoaktif bozunmasının ana kanalları alfa bozunması ve kendiliğinden fisyondur. Kütle sayıları 244'ü aşan plütonyum izotoplarının ana bozunma kanalı, beta-eksi amerikan izotoplarına bozunmasıdır. Plütonyum-241, "soyu tükenmiş" radyoaktif neptunyum serisinin bir üyesidir.

Kütle numaraları 236, 238, 239, 240, 242, 244 olan izotoplar beta kararlıdır.

Plütonyum sentezi

Plütonyum endüstriyel ölçekte iki şekilde üretilir:

1. nükleer reaktörlerde bulunan uranyumun ışınlanması;
2. Kullanılmış yakıttan izole edilen transuranyum elementlerinin reaktörlerinde ışınlanması.

Işınlamanın ardından her iki durumda da plütonyum kimyasal yöntemlerle uranyumdan, uranyum ötesi elementlerden ve fisyon ürünlerinden ayrılır.

Plütonyum-238

Radyoizotop enerji jeneratörlerinde kullanılan plütonyum-238, laboratuvarda uranyum-238 ile değişim reaksiyonuyla sentezlenebilir:

İÇİNDE bu süreç Bir döteronun uranyum-238 çekirdeğine çarpması sonucu neptunyum-238 ve iki nötron oluşur. Daha sonra neptunyum-238, plütonyum-238'e beta-eksi bozunmasına uğrar. Plütonyum ilk kez bu reaksiyonda üretildi. Ancak ekonomik değildir. Endüstride plütonyum-238 iki şekilde elde edilir:

• ışınlanmış nükleer yakıttan ayrıştırıldığından bu yöntemle saf plütonyum-238 üretilmez
• Neptunyum-237 reaktörlerinde nötron ışınımının kullanılması.

Bir kilogram plütonyum-238'in fiyatı yaklaşık 1 milyon dolar.

Plütonyum-239

Nükleer silahlarda ve nükleer enerjide kullanılan bölünebilir bir izotop olan Plütonyum-239, beta-eksi bozunması yoluyla uranyum çekirdeklerini ve nötronları içeren ve ara bozunma ürünleri olarak neptunyum izotoplarını içeren aşağıdaki reaksiyonla nükleer reaktörlerde endüstriyel olarak sentezlenir:

Uranyum-235'in bölünmesiyle yayılan nötronlar, uranyum-239'u oluşturmak üzere uranyum-238 tarafından yakalanır; daha sonra iki β bozunması zinciri yoluyla neptunyum-239 ve ardından plütonyum-239 oluşur. İkinci Dünya Savaşı sırasında plütonyum üzerinde çalışan gizli İngiliz grubu Tube Alloys'un çalışanları, 1940 yılında bu reaksiyonun varlığını öngördüler.

Plütonyumun ağır izotopları

Daha ağır plütonyum izotoplarının elde edilmesini mümkün kılan nükleer döngüler.

Daha ağır izotoplar, Pu reaktörlerinde birbirini takip eden nötron yakalama zinciri yoluyla üretilir ve bunların her biri, nüklidin kütle sayısını bir artırır.

Bazı izotopların özellikleri

Plütonyum izotopları radyoaktif bozunmaya uğrar ve bu da Termal enerji. Farklı izotoplar yayar farklı miktarlar sıcaklık. Isı yayılımı genellikle W/kg veya mW/kg cinsinden yazılır. Plütonyumun mevcut olduğu durumlarda Büyük miktarlar ve ısı emici bulunmadığından, termal enerji plütonyum içeren malzemeyi eritebilir.

Plütonyumun tüm izotopları nükleer fisyon yeteneğine sahiptir ve γ parçacıkları yayar.

Phobos-Grunt'tan telemetri verilerinin alındığını herkese bildirmek isterim.
Vedomosti tarafından sağlanan materyal
24 Kasım 2011, 09:56'da yazdır
Ancak 22 Kasım'da Federal Uzay Ajansı Başkan Yardımcısı Vitaly Davydov, Roscosmos'un Phobos-Grunt misyonunu uygulama olasılıkları konusunda hiçbir yanılsamaya sahip olmadığını söyledi. ITAR-TASS'a "Bu seferi gerçekleştirme şansımız şu anda pratikte çok küçük" dedi. Phobos-Grunt uzay aracını Mars'a uçuş yörüngesine yerleştirme penceresinin Kasım ayı sonuna kadar kapanacağını hatırlattı.
Roscosmos'un tahminlerine göre cihaz, Aralık ayı sonundan Şubat ayına kadar yörüngeden ayrılabilecek. “Uygulama gösteriyor ki, yalnızca son 24 saat Herhangi bir cihazın etki alanını belirlemek mümkündür - daha önce değil. Bu tarihe kadar bir şeyin nereye düşeceğini söylemenin bir anlamı yok. Atmosfer nefes alır, Güneş de farklı davranır. Davydov, parçaların düştüğü bölgeye ilişkin daha doğru sonuçların genellikle yarım günde alındığını söyledi.

Daha fazla ayrıntı: http://news.mail.ru/society/7416083/?frommail=1
Ve ne yazık ki her şey hakkında çok az şey biliyoruz. Ama artık herkesin her şeyi bilmesinin ve gelecek hakkında, nasıl daha fazla yaşayacağımız ve bir geleceğimiz olup olmadığı hakkında düşünmesinin zamanı geldi.
Katil uydu Rusya'ya ölümcül bir sayı gösterecek Utro.ru
23 Eylül 03:42 | Adelaide SIGIDA
harap Amerikan uydusu Moskova'ya değil, Rusya'ya düşecek Hint Okyanusu Roscosmos güven veriyor. Ancak o vahim günün arifesinde düzenlenen basın toplantısında bazı uzmanlar biraz farklı tahminlerde bulundu.
Uydunun düşmesinin 17 Eylül'de beklendiğini de hatırlatalım. Üstelik NASA hesaplamalarına göre bunun şu tarihte gerçekleşmesi gerekiyordu: Orta şerit Rusya. Ancak uydu yörüngede gecikti - ayın 17'sinde zaten 200 km yüksekliğe düşmüştü, ancak yine de düşmeye devam etti ve bu sonbaharın her gününde Dünya'nın etrafında birkaç kez uçtu.
Bir sonraki tarih 23 Eylül olarak belirlendi, ardından felaket 24 Eylül'e taşındı. Aslında uzmanların da kabul ettiği gibi hala bilinmiyor kesin tarih yaklaşık bir çarpma yeri bile değil.
Uydu yükünün kesin kimyasal bileşimi de bilinmiyor. İle kaba tahminler en az 30 kg plütonyum-238 içerir. Üstelik bu maddenin sadece 450 gramı tüm insanlıkta kansere neden olmak için yeterlidir (ancak bunun için bu 450 gramın Dünya atmosferine eşit şekilde dağılması gerekir).
Jeopolitik Sorunlar Akademisi profesörü ve Rusya Nükleer Derneği üyesi Valery Volkov'a göre, şu anda yaklaşık elli nükleer uydu alçak Dünya yörüngesinde uçuyor. Üstelik SSCB uydular için yakıt olarak uranyum-235'i, ABD ise plütonyum-238'i kullandı. Bugün plütonyum-238 bilinenlerin en tehlikelisidir kimyasal maddeler Bu maddenin 100 mg'ının solunması akciğer ödemine ve birkaç gün içinde ölüme yol açmaktadır. Üstelik süreç geri döndürülemez.
Valery Volkov'a göre, 2008 yılında plütonyum içeren Amerikan uydularından biri Amerika Birleşik Devletleri'ne düşmeye başladığında, yaklaşırken bir füze tarafından vuruldu, atmosferde parçalandı ve parçaları okyanusa düştü. Bundan sonra dünya çapında bir geçici dalga yaşandı. kanser hastalıkları.
Uranyum-235 içeren Sovyet uyduları düştüğünde bambaşka bir tablo ortaya çıkıyor. Rusya Devlet Başkanı Modernizasyon Komisyonu üyesi Teknik Bilimler Doktoru Profesör Igor Ostretsov'a göre, Sovyet uydusunun imhası küçük bir kazaya benzetilebilir. nükleer enerji santrali. Etki alanının hemen yakınında bulunan kişiler küçük miktarda radyasyon dozlarına maruz kalabilir. Bundan ölmek neredeyse imkansızken, tek bir Amerikan uydusunun düşmesi durumunda sadece akciğer ödeminden 300 bine kadar insan ölebilir.
Bu nedenle, Igor Ostretsov şimdi Rusya'nın diğer SCO ve BRICS ülkeleriyle birlikte, plütonyum-238 içeren bu tür uyduları yörüngeden çıkarmak için tam olarak var olan "uzay mekiği" sistemini ABD'den yeniden yaratmasını talep etmesi gerektiğine inanıyor.
"Sovyet projesi Buran, American Shuttle'dan çok daha etkiliydi. Bu nedenle Amerikalılar için bu makul karar Buran'ın yeniden canlandırılmasını ve tüm nükleer uyduların yardımıyla oradan uzaklaştırılmasını finanse edin uzay yörüngeleri. Igor Ostretsov, nükleer tesisli nesnelerin uzaya fırlatılmasının da yasaklanması gerektiğini söyledi.
Basın toplantısına katılanlara göre, bu tür uydular küçük yani Dünya'ya yakın yörüngelere fırlatılıyor ve esas olarak iletim amaçlı kullanılıyor. uzay keşfi potansiyel bir düşmanın topraklarında. Aynı zamanda Amerika Birleşik Devletleri, 1990'larda ve 2000'lerde Rusya'dan bu tür cihazların yapımı için aktif olarak plütonyum satın aldı.
Bizden satın alıyorlar, bizi izliyorlar ve bunu kafamıza atıyorlar; basın toplantısına katılanları en çok öfkelendiren şey de buydu.
Bu arada İtalyan uzay Ajansı Kontrolsüz bir Amerikan uydusundan gelen enkazın düşebileceği bilgisini yaydı kuzey bölgeleriİtalya. Uzman hesaplamalarına göre yanmamış üst katmanlar atmosfer, cihazın parçaları Cuma günü Moskova saatiyle 21:00 civarında çökebilir ve Lombardiya, Piedmont, Valle d'Aosta ve Liguria topraklarına dağılabilir. Bu uyarıyla ilgili olarak birimler Ulusal hizmet Sivil koruma yüksek alarma geçti. Yerel radyo istasyonları vatandaşlara evlerinden çıkmamaları yönünde uyarıda bulunuyor.
Yani hidrazinin yanı sıra Amerikan uydularında plütonyum-238, uydularımızda ise uranyum-235 bulunmaktadır.
Plütonyum (sembol Pu; atomik numara 94) - ağır kırılgan radyoaktif metal gümüş-beyaz renk. İÇİNDE periyodik tablo Aktinit ailesinde yer alır.
Element, diğer elementlerden önemli ölçüde farklı olan yapısal ve fizikokimyasal özelliklerle karakterize edilir. Plütonyumun belirli sıcaklık ve basınç aralıklarında yedi allotropik modifikasyonu vardır: α, β, γ, δ, δ", ε ve ζ. +2'den +7'ye kadar oksidasyon durumlarını alabilir, başlıcaları +4, +5, +'dır. 6. Yoğunluk 19,8 (α-Pu) ila 15,9 g/cm³ (δ-Pu) arasında değişir.
Kararlı izotoplar bulunmamaktadır. Plütonyumun "doğal" izotopları[~1], tüm transuranyum elementleri arasında en uzun ömürlü izotop olarak kabul edilir; 244Pu ve 239Pu. Doğada esas olarak suda kumdan (kuvars) daha az çözünen dioksit (PuO2) formunda bulunur. Elementin doğada varlığı o kadar azdır ki, çıkarılması pratik değildir [~ 2].
Nükleer silahların (“silah sınıfı plütonyum” olarak adlandırılan) üretiminde yaygın olarak kullanılan nükleer yakıt nükleer reaktörler sivil ve araştırma amaçlı ve enerji kaynağı olarak uzay aracı.
Neptunyumdan sonraki ikinci yapay element (1934'te E. Fermi'nin grubu tarafından yanlışlıkla "elde edildi"; ilk izotop 239Np, Mayıs 1940'ta E. MacMillan ve F. Abelson tarafından sentezlendi ve tanımlandı), 1940'ın sonunda mikrogram miktarlarda elde edildi. 238Pu izotopunun formu. Üretimi endüstriyel ölçekte başlayan ilk yapay kimyasal element. 1945'te Amerika Birleşik Devletleri'nde yaratılıp test edilen dünyanın ilk nükleer bombasında plütonyum yükü kullanıldı. SSCB'nin 1949'da test ettiği ilk bomba da aynı türdendi. Buna göre üretiminde ustalaşan ilk ülkeler ABD ve ardından SSCB oldu.
Plütonyum üretmek çok pahalıdır. Bir gram plütonyum-238'in maliyeti 1000 ABD dolarıdır (yaklaşık 1971'e kadar), bizim zamanımızda ~4000 ve bir kilogram - bir milyon. Plütonyum üretmek için hem zenginleştirilmiş hem de doğal uranyum kullanılıyor. Toplam Dünyada olası tüm formlarda depolanan plütonyumun 2003 yılında 1239 ton olduğu tahmin ediliyordu.
Açılış
Enrico Fermi ve Roma Üniversitesi'ndeki çalışma arkadaşları, bir kimyasal element keşfettiklerini bildirdiler. seri numarası 1934'te 94. Fermi, şimdi plütonyum olarak adlandırılan elementi keşfettiğine inanarak bu elemente hesperyum adını verdi.
İsmin kökeni

1930'da, gökbilimci, matematikçi ve Mars'taki yaşam hakkında fantastik makalelerin yazarı Percival Lovell'in varlığından uzun süredir bahsettiği yeni bir gezegen keşfedildi. Uranüs ve Neptün'ün hareketlerine ilişkin uzun yıllar süren gözlemlere dayanarak, Neptün'ün arkasında olduğu sonucuna vardı. Güneş Sistemi Güneş'e Dünya'dan kırk kat daha uzakta bulunan dokuzuncu bir gezegen daha olmalı. Yörünge elemanları yeni gezegen 1915 yılında kendisi tarafından hesaplanmıştır. Plüton, 21, 23 ve 29 Ocak 1930'da gökbilimci Clyde Tombaugh tarafından Flagstaff'taki (ABD) Lowell Gözlemevi'nde çekilen fotoğraflarda keşfedildi. Gezegen 18 Şubat 1930'da keşfedildi. Gezegenin adı Oxford'dan on bir yaşındaki kız öğrenci Venetia Burney tarafından verildi. Yunan mitolojisinde Hades (Roma Plüton'unda) ölüler krallığının tanrısıdır.
Tıbbi deneyler
II. Dünya Savaşı boyunca ve savaşın bitiminden sonra bilim insanları, intravenöz dozlarda plütonyum enjekte ederek hayvanlar ve insanlar üzerinde deneyler yaptılar. Hayvan çalışmaları, bir kilogram doku başına birkaç miligram plütonyumun - öldürücü doz. Plütonyumun "standart" dozu 5 mikrogramdı ve 1945'te plütonyumun kemiklerde birikme eğiliminde olması ve dolayısıyla radyumdan daha tehlikeli olması nedeniyle bu rakam 1 mikrograma düşürüldü.
Plütonyumun nerede ve nasıl yoğunlaştığını bulmak amacıyla önceden izin alınmadan insanlar üzerinde on sekiz plütonyum testi gerçekleştirildi. insan vücudu ve bununla başa çıkmak için güvenlik standartları geliştirin. Manhattan Projesi kapsamında deneylerin yapıldığı ilk yerler şunlardı: Hanford, Berkeley, Los Alamos, Chicago, Oak Ridge, Rochester.
Harika, hepimiz denek olduk. Amerikan hükümetiİnsanlığa ve tüm Evrene karşı sorumluluklarını hatırlatmanın, temizliğe başlamanın zamanı gelmedi mi? uzay. Füze savunmasını Avrupa'ya yerleştirmemeliyiz, D. Washington'un Amerikan halkına hitaben yaptığı konuşmayı, okuduklarımızın anlamı bize ulaşana kadar, düşünceli ve analitik bir şekilde defalarca okumalıyız. Sonuçta D. Washington, ülkede çok partili sistemin olmaması gerektiği ve başka ülkelerin işlerine karışmaması gerektiği konusunda uyardı ki ben de sürekli çağrıda bulunuyordum.
ABD hükümetinin çok parası varsa, o zaman bunun için bir kullanım bulacağım - bu, Buran'ın yeniden canlandırılması ve onun yardımıyla tüm nükleer uyduların uzay yörüngelerinden kaldırılmasıdır. Nükleer tesisli nesnelerin uzaya fırlatılmasının da yasaklanması gerekiyor. Bu dünyanın tüm ülkeleri için geçerlidir. Ve hepinizi bir kez daha uyarıyorum ki, Rusya'nın ve Dünya Gezegeni'nin varlığı yalnızca halkın tövbesine bağlıdır. Tekrar ediyorum, uyduyla temasa geçip onu yörüngeye yerleştirip Mars'a gönderip vicdan ve imana göre yaşamaya başlama şansımız var. Ayın 26'sında Moskova saatiyle saat 11'de herkes bir tövbe duası söylüyor: “Babamız, Cennetteki Babamız, sizden isteyerek veya istemeyerek tüm günahlarımı bağışlamanızı rica ediyorum. Amin"
24.11.11 /İ.E. Terentyeva/

Bana devlet koruması sağlamanızı rica ediyorum Anayasa Hukuku Sanat'a göre ömür boyu. 45

1. İnsan ve sivil hak ve özgürlüklerin devlet tarafından korunması Rusya Federasyonu garantilidir.

07.12. 11 /I.E. Terentyeva/

O gerçekten değerlidir.

Arka plan ve tarih

Başlangıçta protonlar vardı; galaktik hidrojen. Sıkıştırılması ve ardından gelen nükleer reaksiyonların bir sonucu olarak, en inanılmaz nükleon "külçeleri" oluştu. Bu "külçeler" arasında görünüşe göre 94 proton içerenler de vardı. Teorisyenlerin tahminleri, 94 proton ve 107 ila 206 nötron içeren yaklaşık 100 nükleon oluşumunun o kadar kararlı olduğunu ve bunların 94 numaralı elementin izotoplarının çekirdekleri olarak kabul edilebileceğini öne sürüyor.

Ancak tüm bu izotoplar - varsayımsal ve gerçek - güneş sistemindeki elementlerin oluşumundan bu yana günümüze kadar hayatta kalacak kadar kararlı değiller. 94 numaralı elementin en uzun ömürlü izotopunun yarı ömrü 75 milyon yıldır. Galaksinin yaşı milyarlarca yılla ölçülür. Sonuç olarak, “ilkel” plütonyumun bugüne kadar hayatta kalma şansı yoktu. Eğer Evrenin elementlerinin büyük sentezi sırasında oluşmuşsa, o zaman onun eski atomları da tıpkı dinozorların ve mamutların neslinin tükenmesi gibi uzun zaman önce "soyu tükenmiştir".

20. yüzyılda yeni çağ, AD, bu unsur yeniden yaratıldı. Plütonyumun olası 100 izotopundan 25'i sentezlendi. Bunlardan 15'inin nükleer özellikleri araştırıldı. Dört bulundu pratik kullanım. Ve yakın zamanda açıldı. Aralık 1940'ta uranyum ağır hidrojen çekirdekleriyle ışınlandığında, bir grup Amerikalı radyokimyacı, Glenn T.Seaborg yarı ömrü 90 yıl olan, daha önce bilinmeyen bir alfa parçacığı yayıcı keşfetti. Bu yayıcının kütle numarası 238 olan 94 numaralı elementin izotopu olduğu ortaya çıktı. Aynı yıl, ancak birkaç ay önce EM. Macmillan ve F. Eibelson, uranyumdan daha ağır olan ilk element olan 93 numaralı elementi elde etti. Bu öğeye çağrıldı neptunyum ve 94'üncü - plütonyum. Tarihçi mutlaka bu isimlerin Roma mitolojisinden kaynaklandığını söyleyecektir ancak özünde bu isimlerin kökeni mitolojik değil astronomiktir.

92 ve 93 numaralı elementler, güneş sisteminin uzak gezegenleri olan Uranüs ve Neptün'ün adını almıştır, ancak Neptün güneş sistemindeki sonuncu değildir, hatta hakkında neredeyse hiçbir şeyin bilinmediği bir gezegen olan Plüton'un yörüngesi daha da ileridedir. .. Benzer bir yapıyı periyodik tablonun “sol tarafında” da görüyoruz: uranyum – neptunyum – plütonyum, ancak insanlık plütonyum hakkında Plüton hakkında olduğundan çok daha fazlasını biliyor. Bu arada, gökbilimciler Plüton'u plütonyumun sentezinden sadece on yıl önce keşfettiler - gezegen ve Uranüs'ün keşifleri arasında neredeyse aynı süre vardı. uranyum– eleman.

Kriptograflar için bilmeceler

94 numaralı elementin ilk izotopu plütonyum-238 bugünlerde pratik uygulama alanı buldu. Ancak 40'lı yılların başında bunu düşünmediler bile. Plütonyum-238'i pratik açıdan ilgi çekici miktarlarda elde etmek ancak güçlü nükleer endüstriye güvenerek mümkündür. O zamanlar henüz emekleme aşamasındaydı. Ancak ağır çekirdeklerin içerdiği enerjiyi serbest bıraktığımız zaten açıktı. radyoaktif elementler benzeri görülmemiş bir güce sahip bir silah elde edebilirsiniz. Ünlü New York bölgesiyle bir isimden başka hiçbir ortak yanı olmayan Manhattan Projesi ortaya çıktı. Oldu yaygın isim Amerika Birleşik Devletleri'nde ilk atom bombasının yaratılmasıyla ilgili tüm çalışmalar. Manhattan Projesi'nin başına atanan kişi bir bilim adamı değil, askeri bir adam olan General Groves'du ve yüksek eğitimli suçlamalarını "sevgiyle" "kırık çanaklar" olarak nitelendirdi.

“Projenin” liderleri plütonyum-238 ile ilgilenmiyordu. Çekirdekleri, plütonyumun tüm eşit kütle numaralı izotoplarının çekirdekleri gibi, düşük enerjili nötronlar* tarafından bölünemez, dolayısıyla nükleer patlayıcı görevi göremez. Bununla birlikte, 93 ve 94 numaralı unsurlarla ilgili çok net olmayan ilk raporlar yalnızca 1942 baharında basıldı.

* Enerjisi 10 keV'yi aşmayan düşük enerjili nötronlara nötron diyoruz. Enerjisi bir elektronvoltun kesirleri cinsinden ölçülen nötronlara termal denir ve bunların çoğu yavaş nötronlar– enerjisi 0,005 eV'den az olan – soğuk. Nötron enerjisi 100 keV'den fazlaysa, böyle bir nötronun hızlı olduğu kabul edilir.

Bunu nasıl açıklayabiliriz? Fizikçiler şunu anlamıştı: Kütle sayıları tek olan plütonyum izotoplarının sentezi an meselesiydi ve çok da uzun değildi. Uranyum-235 gibi tuhaf izotopların nükleer zincir reaksiyonunu destekleyebilmesi bekleniyordu. Bazıları bunları henüz ele geçirilmemiş potansiyel nükleer patlayıcılar olarak gördü. Ve plütonyum maalesef bu umutları haklı çıkardı.

O zamanın şifrelemesinde, 94 numaralı elemente bakırdan başka bir şey denmiyordu. Ve ihtiyaç doğduğunda bakır(bazı parçalarda inşaat malzemesi olarak) daha sonra kodlarda “bakır”ın yanı sıra “hakiki bakır” da ortaya çıktı.

"İyiyi ve Kötüyü Bilme Ağacı"

1941'de plütonyumun en önemli izotopu keşfedildi - kütle numarası 239 olan bir izotop. Ve teorisyenlerin tahmini hemen doğrulandı: plütonyum-239'un çekirdekleri termal nötronlar tarafından bölündü. Üstelik bölünmeleri sürecinde, daha küçük sayı nötronlar uranyum-235'in fisyonundan daha fazladır. Bu izotopu büyük miktarlarda elde etmenin yolları hemen özetlendi...

Yıllar geçti. Cephaneliklerde depolanan nükleer bombaların plütonyum-239 ile dolu olduğu ve bu bombaların Dünya'daki tüm yaşama onarılamaz zararlar vermeye yettiği artık hiç kimse için bir sır değil.

Zincirin açılmasıyla birlikte yaygın olarak inanılıyor. Nükleer reaksiyon(bunun kaçınılmaz sonucu nükleer bombanın yaratılmasıydı), insanlığın açıkça acelesi vardı. Farklı düşünebilir veya farklı düşünüyormuş gibi davranabilirsiniz; iyimser olmak daha keyiflidir. Ancak iyimserler bile kaçınılmaz olarak bilim adamlarının sorumluluğu sorunuyla karşı karşıya kalıyor. 1954'ün muzaffer Haziran gününü, ilkinin gerçekleştiği günü hatırlıyoruz. nükleer enerji santrali Obninsk'te. Ama 1945 yılının Ağustos sabahını, “Hiroşima sabahını”, “Albert Einstein'ın kara gününü” unutamayız... İlkini hatırlıyoruz savaş sonrası yıllar ve dizginsiz atomik şantaj - temel Amerikan siyaseti o yıllar. Peki insanlık daha sonraki yıllarda pek çok sıkıntı yaşamadı mı? Üstelik yeni bir salgın çıkması durumunda bu endişelerin kat kat artacağı bilinci de bu kaygıları daha da artırıyordu. Dünya Savaşı, nükleer silah harekete geçilecek.

Burada plütonyumun keşfinin insanlığa korku getirmediğini, tam tersine sadece faydalı olduğunu kanıtlamaya çalışabilirsiniz.

Diyelim ki, bir nedenden dolayı ya da eski günlerde dedikleri gibi, Tanrı'nın iradesiyle plütonyumun bilim adamları için erişilemez olduğu ortaya çıktı. O zaman korkularımız ve endişelerimiz azalır mı? Hiçbir şey olmadı. Nükleer bombalar uranyum-235'ten yapılacak (ve miktarı plütonyumdan daha az olmayacak) ve bu bombalar bütçelerin şimdikinden çok daha büyük bir bölümünü "tüketecek".

Ancak plütonyum olmasaydı, nükleer enerjinin barışçıl amaçlarla kullanılması ihtimali olmazdı. Büyük bir boyutta. “Barışçıl bir atom” için yeterli uranyum-235 olmazdı. Nükleer enerjinin keşfinin insanlığa getirdiği kötülük, “iyi atom”un başarılarıyla kısmen de olsa dengelenemez.

Nasıl ölçülür, neyle karşılaştırılır?

Bir plütonyum-239 çekirdeği nötronlar tarafından yaklaşık iki parçaya bölündüğünde eşit kütle yaklaşık 200 MeV enerji açığa çıkar. Bu, en ünlü ekzotermik reaksiyon olan C + O 2 = CO 2'de açığa çıkan enerjinin 50 milyon katıdır. "Yanan" nükleer reaktör Bir gram plütonyum 2.10 7 kcal verir. Geleneği bozmamak için (ve popüler makalelerde, nükleer yakıtın enerjisi genellikle sistemik olmayan birimlerle ölçülür - tonlarca kömür, benzin, trinitrotoluen vb.), ayrıca şunu da not ediyoruz: bu, 4 tonda bulunan enerjidir. kömür. Ve sıradan bir yüksük, enerji açısından kırk araba dolusu iyi huş ağacı yakacak odununa eşdeğer miktarda plütonyum içerir.

Uranyum-235 çekirdeğinin nötronlar tarafından bölünmesi sırasında da aynı enerji açığa çıkar. Ancak doğal uranyumun büyük bir kısmı (%99,3!), yalnızca uranyumun plütonyuma dönüştürülmesiyle kullanılabilen 238 U izotopudur...

Taşların enerjisi

İçerdiği enerji kaynaklarını tahmin edelim. doğal rezervler uranyum.

Uranyum bir eser elementtir ve hemen hemen her yerde bulunur. Örneğin Karelya'yı ziyaret eden herkes muhtemelen granit kayaları ve kıyı kayalıklarını hatırlayacaktır. Ancak çok az kişi bir ton granitin 25 grama kadar uranyum içerdiğini biliyor. Granitler ağırlığın neredeyse %20'sini oluşturur yerkabuğu. Yalnızca uranyum-235'i sayarsak, bir ton granit 3,5·10 5 kcal enerji içerir. Çok fazla ama...

Granitin işlenmesi ve ondan uranyumun çıkarılması daha da büyük miktarda enerji harcamayı gerektirir - yaklaşık 10 6 ...10 7 kcal/t. Şimdi enerji kaynağı olarak sadece uranyum-235 değil, uranyum-238'i de kullanmak mümkün olsaydı, granit en azından potansiyel bir enerji hammaddesi olarak değerlendirilebilirdi. O zaman bir ton taştan elde edilen enerji zaten 8·10 7 ile 5·10 8 kcal arasında olacaktır. Bu 16...100 ton kömüre eşdeğerdir. Ve bu durumda granit, insanlara Dünya'daki tüm kimyasal yakıt rezervlerinden neredeyse bir milyon kat daha fazla enerji sağlayabilir.

Ancak uranyum-238 çekirdeği nötronlar tarafından parçalanmaz. İçin nükleer enerji bu izotop işe yaramaz. Daha doğrusu plütonyum-239'a dönüştürülemezse faydasız olurdu. Ve özellikle önemli olan şey: Bu nükleer dönüşüm için neredeyse hiç enerji harcanmasına gerek yok - tam tersine bu süreçte enerji üretiliyor!

Bunun nasıl olduğunu anlamaya çalışalım, ancak önce doğal plütonyum hakkında birkaç söz edelim.

Radyumdan 400 bin kat daha az

Gezegenimizin oluşumu sırasında elementlerin sentezinden bu yana plütonyum izotoplarının korunmadığı zaten söylenmişti. Ancak bu, Dünya'da plütonyumun olmadığı anlamına gelmiyor.

Uranyum cevherlerinde her zaman oluşur. Nötronları yakalamak kozmik radyasyon ve uranyum-238 çekirdeğinin kendiliğinden bölünmesiyle üretilen nötronlar, bu izotopun bazı - çok az - atomlarını uranyum-239 atomlarına dönüştürür. Bu çekirdekler çok kararsızdır; elektron yayarlar ve dolayısıyla yüklerini arttırırlar. İlk transuranyum elementi olan Neptunyum oluştu. Neptunyum-239 da oldukça kararsızdır ve çekirdeği elektron yayar. Sadece 56 saatte, neptunyum-239'un yarısı, yarı ömrü zaten oldukça uzun olan 24 bin yıl olan plütonyum-239'a dönüşüyor.

Plütonyum neden uranyum cevherlerinden çıkarılmıyor? Düşük, çok düşük konsantrasyon. "Bir gram üretim bir yıllık iştir" - bu radyumla ilgilidir ve cevherler radyumdan 400 bin kat daha az plütonyum içerir. Bu nedenle, yalnızca madencilik yapmak değil, "karasal" plütonyumu tespit etmek bile son derece zordur. Bu ancak nükleer reaktörlerde üretilen plütonyumun fiziksel ve kimyasal özellikleri incelendikten sonra yapıldı.

2,70 >> 2,23 olduğunda

Plütonyum nükleer reaktörlerde birikir. Güçlü nötron akışlarında, uranyum cevherlerinde olduğu gibi aynı reaksiyon meydana gelir, ancak reaktörde plütonyumun oluşma ve birikme oranı çok daha yüksektir - bir milyar milyar kat. Balast uranyum-238'in enerji dereceli plütonyum-239'a dönüştürülmesi reaksiyonu için optimal (kabul edilebilir sınırlar dahilinde) koşullar yaratılır.

Reaktör termal nötronlar üzerinde çalışıyorsa (hızlarının saniyede yaklaşık 2000 m olduğunu ve enerjilerinin bir elektron voltun kesri olduğunu hatırlayın), o zaman doğal bir uranyum izotop karışımından biraz daha az miktarda plütonyum elde edilir. “yanmış” uranyum-235 miktarı. Biraz ama daha az artı ışınlanmış uranyumdan kimyasal olarak ayrılması sırasında plütonyumun kaçınılmaz kayıpları. Ek olarak, nükleer zincir reaksiyonu, uranyum izotoplarının doğal karışımında yalnızca küçük bir uranyum-235 fraksiyonu tüketilene kadar sürdürülür. Dolayısıyla mantıksal sonuç: Doğal uranyum kullanan bir “termal” reaktör (şu anda çalışan reaktörlerin ana türü) nükleer yakıtın genişletilmiş şekilde çoğaltılmasını sağlayamaz. Peki o zaman umut verici olan ne? Bu soruyu cevaplamak için uranyum-235 ve plütonyum-239'daki nükleer zincir reaksiyonunun seyrini karşılaştıralım ve tartışmalarımıza başka bir fiziksel kavramı dahil edelim.

Herhangi bir nükleer yakıtın en önemli özelliği, çekirdek bir nötron yakaladıktan sonra yayılan ortalama nötron sayısıdır. Fizikçiler buna eta numarası diyor ve Yunan harfiη. Uranyumdaki "termal" reaktörlerde şu düzen gözlenir: her nötron ortalama 2,08 nötron üretir (η = 2,08). Termal nötronların etkisi altında böyle bir reaktöre yerleştirilen plütonyum η = 2,03'ü verir. Ancak hızlı nötronlarla çalışan reaktörler de var. Böyle bir reaktöre doğal bir uranyum izotop karışımı yüklemek işe yaramaz: zincirleme tepki işe yaramayacak. Ancak “hammadde” uranyum-235 ile zenginleştirilirse “hızlı” bir reaktörde gelişebilecektir. Bu durumda η zaten 2,23'e eşit olacaktır. Ve plütonyum ateş altına alındı hızlı nötronlar, η'nın 2,70'e eşit olmasını sağlayacaktır. Elimizde “fazladan yarım nötron” olacak. Ve bu hiç de az değil.

Ortaya çıkan nötronların neye harcandığını görelim. Herhangi bir reaktörde nükleer zincir reaksiyonunu sürdürmek için bir nötrona ihtiyaç vardır. 0,1 nötron tesisin yapısal malzemeleri tarafından emilir. “Fazlalık” plütonyum-239'u biriktirmek için kullanılıyor. Bir durumda “fazlalık” 1,13, diğer durumda ise 1,60’tır. Bir kilogram plütonyumun "hızlı" bir reaktörde "yakılmasından" sonra muazzam enerji açığa çıkar ve 1,6 kg plütonyum birikir. Ve "hızlı" bir reaktördeki uranyum aynı enerjiyi ve 1,1 kg yeni nükleer yakıtı verecektir. Her iki durumda da genişletilmiş üreme belirgindir. Ancak ekonomiyi de unutmamalıyız.

diziden dolayı teknik nedenler Plütonyum üreme döngüsü birkaç yıl sürer. Beş yıl diyelim. Bu, yıllık plütonyum miktarının η = 2,23 olması durumunda yalnızca %2, η = 2,7 olması durumunda ise %12 artacağı anlamına gelir! Nükleer yakıt sermayedir ve herhangi bir sermayenin diyelim ki yılda %5 getirisi olmalıdır. İlk durumda büyük kayıplar var, ikincisinde ise büyük karlar var. Bu ilkel örnek, nükleer enerjideki η sayısının her onda birinin “ağırlığını” göstermektedir.

Birçok teknolojinin toplamı

Nükleer reaksiyonların bir sonucu olarak uranyum biriktiğinde Gerekli miktar plütonyum, yalnızca uranyumun kendisinden değil, aynı zamanda nükleer zincirleme reaksiyonda yakılan hem uranyum hem de plütonyum olan fisyon parçalarından da ayrılmalıdır. Ayrıca uranyum-plütonyum kütlesi aynı zamanda belli miktarda neptunyum da içermektedir. Ayırılması en zor şeyler, neptunyumdan plütonyum ve nadir toprak elementleridir (lantanitler). Plütonyum olarak kimyasal element bir dereceye kadar şanssız. Bir kimyagerin bakış açısından nükleer enerjinin ana unsuru on dört aktinitten yalnızca biridir. Nadir toprak elementleri gibi aktinyum serisinin tüm elementleri birbirine çok yakındır. kimyasal özellikler, dış yapı elektron kabukları Aktinyumdan 103'e kadar tüm elementlerin atomları aynıdır. Daha da rahatsız edici olanı, aktinitlerin kimyasal özelliklerinin nadir toprak elementlerinin özelliklerine benzer olması ve uranyum ve plütonyumun fisyon parçaları arasında gereğinden fazla lantanit bulunmasıdır. Ancak 94'üncü element beşte bulunabilir. değerlik durumları ve bu "hapı tatlılaştırır" - plütonyumun hem uranyumdan hem de fisyon parçalarından ayrılmasına yardımcı olur.

Plütonyumun değeri üç ila yedi arasında değişmektedir. Kimyasal olarak en kararlı (ve dolayısıyla en yaygın ve en çok incelenen) bileşikler dört değerlikli plütonyumdur.

Benzer kimyasal özelliklere sahip aktinitlerin (uranyum, neptunyum ve plütonyum) ayrılması, tetra ve altı değerlikli bileşiklerinin özelliklerindeki farklılığa dayanabilir.

Plütonyum ve uranyumun kimyasal olarak ayrılmasının tüm aşamalarını ayrıntılı olarak anlatmaya gerek yoktur. Genellikle bunların ayrılması uranyum çubuklarının çözünmesiyle başlar. Nitrik asit bundan sonra çözeltide bulunan uranyum, neptunyum, plütonyum ve parçalanma elementleri geleneksel radyokimyasal yöntemler - taşıyıcılarla birlikte çökeltme, ekstraksiyon, kullanılarak "ayrılır". iyon değişimi ve diğerleri. Bu çok aşamalı teknolojinin plütonyum içeren son ürünleri, dioksit PuO 2 veya florürler - PuF 3 veya PuF 4'tür. Baryum, kalsiyum veya lityum buharı ile metale indirgenirler. Bununla birlikte, bu işlemlerde elde edilen plütonyum yapısal bir malzeme rolü için uygun değildir - nükleer enerji reaktörlerinin yakıt elemanları bundan yapılamaz, bir yük atom bombası sızıntı yapmayın. Neden? Plütonyumun erime noktası (sadece 640°C) oldukça ulaşılabilirdir.

Saf plütonyumdan parça dökmek için hangi "ultra yumuşak" koşullar kullanılırsa kullanılsın, katılaşma sırasında dökümlerde her zaman çatlaklar görünecektir. 640°C'de katılaşan plütonyum kübik bir kristal kafes oluşturur. Sıcaklık düştükçe metalin yoğunluğu giderek artar. Ancak daha sonra sıcaklık 480°C'ye ulaştı ve plütonyumun yoğunluğu aniden keskin bir şekilde düştü. Bu anormalliğin nedenleri oldukça hızlı bir şekilde keşfedildi: Bu sıcaklıkta plütonyum atomları yeniden düzenleniyor. kristal kafes. Dörtgen hale gelir ve çok "gevşek" olur. Bu tür plütonyum, su üzerindeki buz gibi kendi eriyiği içinde yüzebilir.

Sıcaklık düşmeye devam ediyor, şimdi 451°C'ye ulaştı ve atomlar yine kübik bir kafes oluşturdu, ancak birbirlerinden ilk duruma göre daha uzak bir mesafede konumlandılar. Daha fazla soğuma ile kafes önce ortorombik, sonra monoklinik hale gelir. Toplamda plütonyum altı farklı kristal form oluşturur! İkisi farklı dikkat çekici özellik– negatif katsayı termal Genleşme: Sıcaklık arttıkça metal genleşmez, büzülür.

Sıcaklık 122°C'ye ulaştığında ve plütonyum atomları altıncı kez sıralarını yeniden düzenlediğinde, yoğunluk özellikle önemli ölçüde değişir - 17,77'den 19,82 g/cm3'e. 10'dan fazla%! Buna göre külçenin hacmi azalır. Eğer metal diğer geçişlerde ortaya çıkan gerilimlere hala direnebiliyorsa, şu anda yıkım kaçınılmazdır.

O halde bu muhteşem metalden parçalar nasıl yapılır? Metalurjistler plütonyumu alaşım haline getirir (gerekli elementlerden az miktarda ekleyerek) ve tek bir çatlak olmadan dökümler elde ederler. Nükleer bombalar için plütonyum şarjı yapmak için kullanılırlar. Yükün ağırlığı (öncelikle izotopun kritik kütlesi tarafından belirlenir) 5...6 kg'dır. Kenar ölçüsü 10 cm olan küpün içerisine rahatlıkla sığabilmektedir.

Ağır izotoplar

Plütonyum-239 ayrıca küçük miktarlarda bu elementin kütle numaraları 240 ve 241 olan daha yüksek izotoplarını da içerir. 240 Pu izotopu pratikte işe yaramaz - bu plütonyumdaki balasttır. 241'den amerikan elde edilir - element No. 95. Saf formlarında, diğer izotopların karışımı olmadan dlütonyum-240 ve plütonyum-241, bir reaktörde biriken plütonyumun elektromanyetik olarak ayrılmasıyla elde edilebilir. Bundan önce plütonyum ayrıca kesin olarak tanımlanmış özelliklere sahip nötron akılarıyla ışınlanır. Elbette tüm bunlar çok karmaşık, özellikle de plütonyum sadece radyoaktif değil aynı zamanda çok zehirli olduğu için. Onunla çalışmak son derece dikkatli olmayı gerektirir.

Plütonyumun en ilginç izotoplarından biri olan 242 Pu, ışınlanarak elde edilebilir. uzun zaman Nötron akılarında 239 Pu. 242 Pu çok nadiren nötronları yakalar ve bu nedenle reaktörde diğer izotoplara göre daha yavaş "yanar"; plütonyumun geri kalan izotopları neredeyse tamamen parçalara dönüştükten veya plütonyum-242'ye dönüştükten sonra bile varlığını sürdürüyor.

Plütonyum-242, nükleer reaktörlerde daha yüksek transuranyum elementlerinin nispeten hızlı birikmesi için bir "hammadde" olarak önemlidir. Plütonyum-239 geleneksel bir reaktörde ışınlanırsa, gram plütonyumdan mikrogram miktarlarda, örneğin Kaliforniya-251'in birikmesi yaklaşık 20 yıl alacaktır.

Reaktördeki nötron akışının yoğunluğunu artırarak daha yüksek izotopların birikme süresini azaltmak mümkündür. Onların yaptığı budur, ancak o zaman ışınlama yapamazsınız çok sayıda plütonyum-239. Sonuçta bu izotop nötronlar tarafından bölünüyor ve yoğun akışlarda çok fazla enerji açığa çıkıyor. Kabın ve reaktörün soğutulması sırasında ek zorluklar ortaya çıkar. Bu zorluklardan kaçınmak için ışınlanan plütonyum miktarının azaltılması gerekli olacaktır. Sonuç olarak, kaliforniyum verimi yine yetersiz hale gelecektir. Kısır döngü!

Plütonyum-242, termal nötronlar tarafından bölünemez, yoğun nötron akılarında büyük miktarlarda ışınlanabilir... Bu nedenle reaktörlerde kaliforniyumdan aynştaynyum'a kadar tüm elementler bu izotoptan "yapılır" ve ağırlık miktarlarında biriktirilir.

En ağır değil ama en uzun ömürlü olan

Bilim insanları plütonyumun yeni bir izotopunu elde etmeyi başardıkları her seferde, çekirdeğinin yarı ömrü ölçüldü. Ağır izotopların yarı ömürleri radyoaktif çekirdekler kütle sayıları bile düzenli olarak değişir. (Bu tek izotoplar için söylenemez.)

Pirinç. 8.

Plütonyumun çift izotoplarının yarı ömrünün kütle numarasına bağımlılığını gösteren grafiğe bakın. Kütle arttıkça izotopun “ömrü” de artar. Birkaç yıl önce en yüksek nokta Bu tablo plütonyum-242'ydi. Peki bu eğri nasıl ilerleyecek? daha fazla büyüme kütle Numarası? Kesinlikle 1 30 milyon yıllık bir ömre karşılık gelen, yani 2 300 milyon yıldır cevap veren hangisi? Bu sorunun cevabı yer bilimleri açısından çok önemliydi. İlk durumda, eğer Dünya 5 milyar yıl önce tamamen 244 Pu'dan oluşsaydı, şimdi Dünya'nın tüm kütlesinde yalnızca bir plütonyum-244 atomu kalacaktı. İkinci varsayım doğruysa, o zaman plütonyum-244 Dünya'da halihazırda tespit edilebilecek konsantrasyonlarda olabilir. Eğer bu izotopu Dünya'da bulabilecek kadar şanslı olsaydık bilim, gezegenimizin oluşumu sırasında meydana gelen süreçler hakkında en değerli bilgileri elde edecekti.

Birkaç yıl önce bilim adamları şu soruyla karşı karşıya kaldılar: Dünya'da ağır plütonyum bulmaya değer mi? Buna cevap verebilmek için öncelikle plütonyum-244'ün yarı ömrünü belirlemek gerekiyordu. Teorisyenler bu değeri gerekli doğrulukta hesaplayamadılar. Tüm umutlar yalnızca deney amaçlıydı.

Plütonyum-244 bir nükleer reaktörde birikti. 95 numaralı element, amerikyum (izotop 243 Am), ışınlandı. Bir nötron yakalayan bu izotop, amerikyum-244'e dönüştü; 10 bin vakadan birinde amerikyum-244, plütonyum-244'e dönüştü.

Plütonyum-244'ün hazırlanması, bir amerikan ve küryum karışımından izole edildi. Numunenin ağırlığı gramın yalnızca birkaç milyonda biri kadardı. Ancak bu ilginç izotopun yarı ömrünü belirlemek için bunlar yeterliydi. 75 milyon yıla eşit olduğu ortaya çıktı. Daha sonra diğer araştırmacılar plütonyum-244'ün yarı ömrünü açıklığa kavuşturdu, ancak bu çok fazla değil - 82,8 milyon yıl. 1971'de nadir toprak minerali bastnäsite'de bu izotopun izleri bulundu.

Bilim adamları izotopu bulmak için birçok girişimde bulundular uranyum ötesi eleman 244 Pu'dan daha uzun yaşıyor. Ancak tüm girişimler boşuna kaldı. Bir zamanlar küryum-247'ye umut bağlanmıştı ancak bu izotopun reaktörde birikmesinden sonra yarı ömrünün sadece 14 milyon yıl olduğu ortaya çıktı. Plütonyum-244'ün rekorunu kırmak mümkün olmadı - bu, uranyum ötesi elementlerin tüm izotopları arasında en uzun ömürlü olanıdır.

Plütonyumun daha ağır izotopları bile beta bozunmasına uğrar ve ömürleri birkaç günden saniyenin onda birine kadar değişir. Muhtemelen bunu biliyoruz termonükleer patlamalar Plütonyumun tüm izotopları 257 Pu'ya kadar oluşur. Ancak ömürleri saniyenin onda biri kadardır ve plütonyumun birçok kısa ömürlü izotopu henüz incelenmemiştir.

İlk izotopun olasılıkları

Ve son olarak - plütonyum-238 hakkında - ilk başta ümit vaat etmeyen bir izotop olan plütonyumun "insan yapımı" izotoplarının ilki. Aslında çok ilginç bir izotoptur. Alfa bozunmasına tabidir, yani. çekirdekleri kendiliğinden alfa parçacıkları - helyum çekirdekleri yayar. Plütonyum-238 çekirdeklerinin ürettiği alfa parçacıkları yüksek enerji taşır; madde içinde dağılan bu enerji ısıya dönüşür. Bu enerji ne kadar büyük? Bir tanesinin bozunmasından altı milyon elektron volt açığa çıkar atom çekirdeği plütonyum-238. İÇİNDE Kimyasal reaksiyon birkaç milyon atomun oksidasyonu sırasında aynı enerji açığa çıkar. Bir kilogram plütonyum-238 içeren bir elektrik kaynağı, 560 watt'lık bir termal güç üretir. Aynı ağırlıkta maksimum güç kimyasal kaynak akım - 5 watt.

Benzer özelliklere sahip birçok yayıcı var enerji özellikleri ancak plütonyum-238'in bir özelliği bu izotopu yeri doldurulamaz kılmaktadır. Alfa bozunmasına genellikle maddenin büyük katmanlarından nüfuz eden güçlü gama radyasyonu eşlik eder. 238 Pu bir istisnadır. Çekirdeklerinin çürümesine eşlik eden gama ışınlarının enerjisi düşüktür ve buna karşı korunmak zor değildir: radyasyon ince duvarlı bir kap tarafından emilir. Bu izotopun çekirdeklerinin kendiliğinden fisyon olasılığı da düşüktür. Bu nedenle sadece güncel kaynaklarda değil tıpta da uygulama alanı bulmuştur. Plütonyum-238 içeren piller, özel kalp uyarıcılarında enerji kaynağı olarak görev yapar.

Ancak 238 Pu, 94 numaralı elementin bilinen en hafif izotopu değildir; kütle numaraları 232'den 237'ye kadar olan plütonyum izotopları elde edilmiştir. En hafif izotopun yarı ömrü 36 dakikadır.

Plütonyum büyük bir konudur. En önemli şeyler burada anlatılıyor. Sonuçta, zaten oldu standart ifade plütonyumun kimyası, demir gibi "eski" elementlerin kimyasından çok daha iyi incelenmiştir. HAKKINDA nükleer özellikler Plütonyum hakkında bütün kitaplar yazıldı. Plütonyum metalurjisi başka bir şaşırtıcı bölümdür insan bilgisi... Dolayısıyla bu hikayeyi okuduktan sonra 20. yüzyılın en önemli metali olan plütonyumu gerçekten tanıdığınızı düşünmenize gerek yok.