PLUTÓNIUM

A plutónium (Pu) elsődlegesen mesterségesen előállított (a természetben rendkívül ritka mennyiségen fordul elő), ezüstszürke színű, radioaktív fém. Az uránnál nagyobb sűrűségű (19,84 g/cm³), reaktív elem, gyorsan oxidálódik. Nem vezeti jól a hőt és az elektromosságot. Bizonyos fémekkel ötvözve puhává alakítható. Viszonylag alacsony hőmérsékleten olvad: ~ 639 °C, ám szokatlanul magas a forrásponttal rendelkezik: ~ 3 228 °C.

FELFEDEZÉSE

Az Egyesült Államok, kaliforniai Berkeley Egyetemén állított elő először plutóniumot 1940 – ben Glenn Theodore Seaborg (Michigan, 1912. április 19. – Kalifornia, 1999. február 25.) amerikai vegyész és csapata. Ehhez először is URÁN – ra volt szükség. A ²³⁸U – t deuteronnal (a deutérium, avagy a nehézhidrogén atommagja) kezdték bombázni, amely ²³⁹U – t képez. Ez instabil, ennek bomlása során létrejön a neptúnium (Np), ami egyébként a természetben is előforduló elem, és szintén instabil, így ez is tovább bomlott, melynek során keletkezett a plutónium.

A felfedezés egyik jelentősége, hogy a plutónium bizonyos izotópjai – leginkább a ²³⁹Pu – képesek fenntartani a nukleáris láncreakciót, így felhasználhatóvá vált az atomenergia és kifejlesztésre kerültek az atomfegyverek. Az atomreaktorokban üzemanyagként használjuk, az atomfegyverekben hasadóanyagként, amely robbanáskor nagy mennyiségű energiát szabadít fel.

Használata súlyos egészségügyi és környezeti kockázatokkal jár. A nukleáris balesetek (Csernobili katasztrófa), a nukleáris hulladékok nem megfelelő tárolása Pu – t juttathat a környezetbe, ami hosszútávú szennyezést okozhat.

A Pu elsősorban alfa – sugárzást bocsát ki.

A második atomreaktor volt az első ²³⁹Pu – t gyártó reaktor. 1943 – ban épült meg a X-10 Graphite Reactor az amerikai, Tenessiben a MANHATTAN TERV keretében. A 2 atombomba ledobása után 1945 – ig plutóniumgyártó üzemként működött, később tudományos, orvosi, ipari és mezőgazdasági célra használt izotópok gyártására álltak át. 1963 – ban bezárták, ebből nőtte ki magát a világ egyik vezető kutatóintézete, az Oak Ridge National Laboratory.

Sugárzás fajták:

alfa(α) – sugárzás – áthatoló képessége nem nagy: levegőben néhány centiméter, amennyiben kívülről érkezik, úgy a bőr képes elnyelni. Azonban élettani hatása számításba jöhet, ha az alfa – sugárzó izotóp a szervezetbe kerül. Bármilyen ilyen sugárzással bíró elem belégzése vagy lenyelése súlyos egészségügyi kockázatokat rejt magában, beleértve a rák kialakulását is.

béta (β) – sugárzás – képes áthatolni az élő anyagon, roncsolni a sejtet. Rákot, halált okozhat. Áthatoló képessége nagyjából 10 centiméter.

gamma (γ) – sugárzás – Gamma sugárzás atommag átalakuláskor jön létre. Élelmiszer konzerválásra hasznosítjuk, daganatos kezelésekhez, anyagok vizsgálatához. Ugyanakkor égési sebeket, genetikai mutációt, rákot okozhat. A gamma-sugárzás elleni védekezésül ólmot és több méternyi vastag betonfalat használunk.

A radioaktív sugárzást különböző orvosi kezelésekhez is használjuk: pajzsmirigy, rák például.

A PLUTÓNIUM IZOTÓPJAI

Izotóp: egy kémiai elem mindig ugyanannyi protont és elektront tartalmaz, az izotópok csak a neutronok (töltetlen részecskék) számában térnek el egymástól.

A plutóniumnak több, mint 20 izotópját ismerjük, ám csak néhány jelentős és különböző tulajdonságokkal bírnak.

²³⁸Pu

Az űrkutatás során használt izotóp. ²³⁵U – ból, több folyamaton keresztül keletkezik végül a ²³⁸Pu. A ²³⁹Pu mellékterméke is egyébként, amit fegyvergyártási céllal termeltek. A melléktermékként keletkezett izotóp eltárolása, leválasztása sokkal lassabb és költségesebb folyamat, mint előállítása. A 80 – as évek végén leállt az USA – ban a fegyverkezési céllal előállított  ²³⁹Pu termelése, így sokáig a felhalmozott és vásárolt ²³⁸Pu – ből gazdálkodhattak. Tárolás során azonban ugyanúgy bomlik, így mennyisége csökken. Később sikerült automatizálni előállítási folyamatának egy részét. Felezési ideje (sugárzásának veszélytelen szintre csökkenése) 87,7 év.

²³⁹Pu

Fentebb már említve volt, hogy ez a legfontosabb izotópja a Pu – nak, mert ez képes fenntartani a nukleáris láncreakciót. Éppen ezért használható az atomreaktorokban üzemanyagként, az atomfegyverekben hasadóanyagként, amely robbanáskor nagy mennyiségű energiát szabadít fel. Felezési ideje körülbelül 24 000 év.

²⁴⁰Pu

²³⁹Pu mellékterméke. A spontán hasadási aránya elég magas, ezzel csökkenti a plutónium fegyverek és az atomreaktorok hatékonyságát.

²⁴⁴Pu

Felezési ideje: 80 millió év.

Hasadóanyagként használjuk még a ²⁴¹Pu – t, aminek felezési ideje 14,4 év.

VILÁGŰR

A világűr kapcsán a ²³⁸Pu izotópját használjuk. Radioizotópos termoelektromos generátor, avagy R”TG fűtőelemeként alkalmazzuk. Olyan űrszondák generátora, amelyek a Napunktól távol keringenek, így képtelenek megfelelő mennyiségű energiát felvenni központi csillagunkból. Például ilyenekkel rendelkeznek a Voyagerek is.

Az ilyen típusú generátor a radioaktív izotópok természetes bomlásakor felszabaduló hőt alakítja át energiává.

Be a Nerdy Bird!

URÁN

MANHATTAN TERV

Amennyiben tetszett a cikk és van Instagram fiókod, kérlek nyomj egy szívet visszajelzésként az alábbi posztra. =)

View this post on Instagram

A post shared by Bolygón Bolyongó (@bolygon_bolyongo)