Плутоній - це радіоактивний, срібний метал, який можна використовувати для створення або руйнування. Хоча він використовувався для руйнування незабаром після його виготовлення, сьогодні цей елемент використовується в основному для створення енергії у всьому світі.
Плутоній вперше був випущений та ізольований у 1940 році та був використаний для виготовлення атомної бомби "Товстун", яка була скинута на Нагасакі наприкінці Другої світової війни, лише через п’ять років після того, як вона була вперше вироблена, сказала доцент Аманда Сімсон, доцент хімічної інженерії в університеті Нью-Хейвена.
Просто факти
Ось властивості плутонію, за даними Національної лабораторії Лос-Аламоса:
- Атомне число: 94
- Атомний символ: Pu
- Атомна маса: 244
- Температура плавлення: 640 ° F
- Температура кипіння: 3228 C
Відкриття та історія
Плутоній був відкритий в 1941 році вченими Джозефом В. Кеннеді, Гленном Т. Сіборгом, Едвардом М. Макмілланом та Артуром Ч. Волем в Каліфорнійському університеті, Берклі. Відкриття відбулося, коли група бомбардувала уран-238 з дейтронами, які були прискорені в циклотронному пристрої, який створив нептуній-238 та два вільних нейтрона. Потім нептуній-238 розпадався на плутоній-238 шляхом бета-розпаду.
Цей експеримент не розповсюджувався з рештою наукової спільноти до 1946 року, після Другої світової війни. У березні 1941 року Сіборг подав документ про їх відкриття до журналу «Фізичний огляд», але документ було видалено, коли було виявлено, що ізотоп плутонію, Pu-239, може бути використаний для створення атомної бомби.
Незабаром Сіборг був відправлений очолити лабораторію з виробництва плутонію, також відому як лабораторія Met, в університеті Чикаго, повідомляє Національна лабораторія Лос-Аламоса. Метою лабораторії було створення плутонію в рамках проекту Манхеттена. Проект Манхеттена був таємним підприємством під час Другої світової війни, який працював виключно над розробкою атомної бомби.
18 серпня 1942 року вони мали свій перший великий успіх. Вони змогли створити видиму для ока кількість слідів плутонію. Він дорівнював лише близько 1 мкг. З крихітного зразка вчений визначив атомну масу плутонію.
Зрештою, проект "Манхеттен" випустив достатню кількість плутонію для "Тесту на трійцю". Під час випробування 16 липня 1945 року поблизу Сокорро, штат Нью-Мексико, поблизу міста Сокорро, штат Нью-Мексико, вибухнула перша атомна бомба у світі - керівник лабораторії Лос-Аламоса Роберт Оппенгеймер та генерал армії Леслі Гроувз.
З тесту Оппенгеймер сказав: "Ми знали, що світ не буде однаковим. Кілька людей сміялися, кілька людей плакали. Більшість людей мовчали. Я згадав рядок із індуїстського писання, Бхагавад-Гіта. Вішну намагається переконати принца, що він повинен виконувати свій обов’язок і справити враження на нього, приймає його багатозброєну форму і каже: "Зараз я став Смертью, руйнівницею світів" Я гадаю, ми всі так чи інакше думали ", згідно з даними Королівського хімічного товариства.
Вибух мав енергетичний еквівалент приблизно 20 000 тонн тротилу. Перша атомна бомба, яка використовувалась у війні, впала на Хіросіму, Японія, 6 серпня 1945 р. Однак у атомної бомби, яка отримала назву "Маленький хлопчик", було уранове ядро. Друга бомба, скинута на Нагасакі, Японія, 9 серпня 1945 р., Мала плутонієве ядро. "Товстун", як його називали, поспішив закінчити Другу світову війну.
Властивості плутонію
Свіжоприготований метал плутонію має сріблястий яскравий колір, але при окисленні на повітрі набуває тьмяний сірий, жовтий або оливково-зелений колір. Метал швидко розчиняється в концентрованих мінеральних кислотах. Великий шматочок плутонію відчуває тепло на дотик через енергію, що виділяється альфа-розпадом; більші шматки можуть виробляти достатньо тепла для кип'ятіння води. При кімнатній температурі альфа-форма плутонію (найпоширеніша форма) така ж жорстка і крихка, як чавун. Він може бути легований іншими металами, щоб утворити дельта-форму, стабілізовану при кімнатній температурі, яка м'яка і пластична. На відміну від більшості металів, плутоній не є хорошим провідником тепла чи електрики. Він має низьку температуру плавлення і незвично високу температуру кипіння.
Плутоній може утворювати сплави та проміжні сполуки з більшістю інших металів та сполуки з різноманітними іншими елементами. Деякі сплави мають надпровідні здібності, а інші використовують для виготовлення гранул ядерного палива. Її сполуки бувають найрізноманітніших кольорів, залежно від стану окислення та того, наскільки складні різні ліганди. У водному розчині є п’ять валентних іонних станів.
Плутоній, поряд з усіма іншими трансуранієвими елементами, є радіологічною небезпекою і з ним слід поводитися зі спеціалізованим обладнанням та запобіжними засобами. Дослідження на тваринах встановили, що кілька міліграмів плутонію на кілограм тканини є летальними.
Джерела
Плутоній зазвичай не зустрічається в природі. Мікроелементи плутонію містяться в уранових рудах, що зустрічаються в природі. Тут він утворюється схожим на нептуній: опроміненням природного урану нейтронами з подальшим бета-розпадом.
Перш за все, плутоній є побічним продуктом атомної енергетики. Щорічно виробляється близько 20 тонн плутонію, повідомляє Національна лабораторія Лос-Аламоса. Відпрацьоване ядерне паливо також можна переробляти для відділення корисного плутонію від інших елементів палива.
Випробування атмосферної зброї в 1950-х і 1960-х роках залишили тонни плутонію в атмосфері Землі, яка є там і сьогодні, повідомляє Всесвітня ядерна асоціація.
Використання
Здебільшого плутоній використовується мало. Насправді з п'яти поширених ізотопів лише два ізотопи плутонію, плутоній-238 та плутоній-239, взагалі використовуються для чого-небудь.
Плутоній-238 використовується для отримання електрики для космічних зондів за допомогою радіоізотопних термоелектричних генераторів. Ці генератори включаються, коли зонди не можуть отримати достатню кількість сонячної енергії, оскільки вони подорожували занадто далеко від сонця. Деякі зонди, які використовують плутоній-238, - це Кассіні та Галілей.
При достатній концентрації плутоній-239 зазнає ланцюгової реакції поділу. Через це його використовують у ядерній зброї та деяких ядерних реакторах.
Насправді одним з найбільших застосувань плутонію є енергія. За даними Всесвітньої ядерної асоціації, більше третини енергії, що виробляється на більшості атомних електростанцій, надходить з плутонію. Плутоній є основним паливом у реакторах швидких нейтронів.
Хто знав?
Десятиліттями вчені цікавились, чому плутоній не діє як інші метали його групи. Наприклад, плутоній - поганий провідник електроенергії, і він не прилипає до магнітів. Зараз дослідники з'ясували, де ховається його "пропавший магнетизм", і що це стосується нерозумної поведінки електронів у зовнішній оболонці елемента. На відміну від інших металів, які мають у своїй зовнішній оболонці встановлену кількість електронів, коли в основному стані плутоній може містити там чотири, п’ять чи шість електронів.
Це коливання кількості електронів зовнішньої оболонки пояснює, чому плутоній не є магнітним: для того, щоб атом взаємодів з магнітами, неспарені електрони у його зовнішній оболонці повинні розташовуватися в магнітному полі.
Найстійкіший ізотоп плутонію, плутоній-244, може тривати довго. Період напіввиведення становить близько 82 мільйонів років і розпадається на уран-240 через альфа-розпад, згідно з лабораторією Джефферсона.
Плутоній був названий на честь планети Плутон. Це тому, що він прийшов після Урану, який був названий на честь планети Уран, і Нептунія, який отримав назву від планети Нептун.
Плутоній випромінює нейтрони, бета-частинки та гамма-промені.
