ข้อเท็จจริงเกี่ยวกับพลูโทเนียม

พลูโทเนียมเป็นโลหะที่มีกัมมันตภาพรังสีสีเงินที่สามารถใช้ในการสร้างหรือทำลายได้ ในขณะที่มันถูกใช้เพื่อการทำลายล้างในไม่ช้าหลังจากทำวันนี้องค์ประกอบส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการสร้างพลังงานทั่วโลก

พลูโทเนียมถูกผลิตขึ้นและโดดเดี่ยวเป็นครั้งแรกในปี 2483 และถูกนำมาใช้ในการสร้างระเบิดปรมาณู "คนอ้วน" ที่ถูกทิ้งไว้ที่นางาซากิเมื่อสิ้นสุดสงครามโลกครั้งที่สองเพียงห้าปีหลังจากผลิตครั้งแรกอแมนดาซิมสันผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเคมีของมหาวิทยาลัยนิวเฮเวนกล่าว

เพียงแค่ข้อเท็จจริง

นี่คือคุณสมบัติของพลูโทเนียมตามห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Los Alamos-

• หมายเลขอะตอม: 94
• สัญลักษณ์อะตอม: PU
• น้ำหนักอะตอม: 244
• จุดหลอมเหลว: 1,184 F (640 C)
• จุดเดือด: 5,842 F (3,228 C)

การค้นพบและประวัติศาสตร์

พลูโทเนียมถูกค้นพบในปี 2484 โดยนักวิทยาศาสตร์โจเซฟดับเบิลยู. เคนเนดี, เกล็นที. ซีอร์ก, เอ็ดเวิร์ดเอ็ม. แมคมิลลันและอาเธอร์ซี. วูห์ลที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียเบิร์กลีย์ การค้นพบเกิดขึ้นเมื่อทีมระเบิดยูเรเนียม 238 กับดิวเทอรอนที่เร่งความเร็วในอุปกรณ์ cyclotron ซึ่งสร้าง Neptunium-238 และนิวตรอนฟรีสองตัว Neptunium-238 จากนั้นสลายตัวเป็นพลูโทเนียม -238 ผ่านการสลายตัวของเบต้า

การทดลองนี้ไม่ได้แบ่งปันกับชุมชนวิทยาศาสตร์ที่เหลือจนถึงปี 1946 หลังจากสงครามโลกครั้งที่สอง Seoborg ส่งบทความเกี่ยวกับการค้นพบของพวกเขาไปยังวารสารการทบทวนทางกายภาพในเดือนมีนาคม 2484 แต่กระดาษถูกลบออกเมื่อพบว่าไอโซโทปของพลูโทเนียม, PU-239 อาจถูกนำมาใช้เพื่อสร้างระเบิดปรมาณู

ในไม่ช้า Seaborg ก็ถูกส่งไปเป็นผู้นำในการผลิต Plutonium หรือที่รู้จักกันในชื่อ Met Lab ที่ University of Chicago ตามห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Los Alamos จุดประสงค์ของห้องปฏิบัติการคือการสร้างพลูโทเนียมเป็นส่วนหนึ่งของโครงการแมนฮัตตัน โครงการแมนฮัตตันเป็นกิจการลับในช่วงสงครามโลกครั้งที่สองที่ทำงานโดยเฉพาะเพื่อพัฒนาระเบิดปรมาณู

เมื่อวันที่ 18 สิงหาคม 2485 พวกเขาประสบความสำเร็จครั้งใหญ่ครั้งแรก พวกเขาสามารถสร้างปริมาณพลูโทเนียมที่มองเห็นได้ด้วยตา มันเท่ากับประมาณ 1 ไมโครกรัม จากตัวอย่างเล็ก ๆ นักวิทยาศาสตร์ได้กำหนดน้ำหนักอะตอมของพลูโทเนียม

โครงการแมนฮัตตันในที่สุดก็ผลิตพลูโทเนียมเพียงพอสำหรับ "การทดสอบตรีเอกานุภาพ" ในระหว่างการทดสอบระเบิดปรมาณูลูกแรกของโลกหรือ "แกดเจ็ต" ถูกระเบิดใกล้กับโซคอร์โรนิวเม็กซิโกเมื่อวันที่ 16 กรกฎาคม 2488 โดยผู้อำนวยการห้องปฏิบัติการ Los Alamos Robert Oppenheimer และกองทัพบก Leslie Groves

จากการทดสอบ Oppenheimer กล่าวว่า "เรารู้ว่าโลกจะไม่เหมือนกันมีคนไม่กี่คนที่หัวเราะคนไม่กี่คนคนส่วนใหญ่เงียบ ๆ ฉันจำสายจากพระคัมภีร์ฮินดู Bhagavad-Gita พระวิษณุพยายามที่จะโน้มน้าวใจเจ้าชาย ฉันคิดว่าเราทุกคนคิดว่าไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง "ตามราชสมาคมเคมี-

การระเบิดมีพลังงานเทียบเท่ากับทีเอ็นทีประมาณ 20,000 ตัน ระเบิดปรมาณูการใช้สงครามครั้งแรกลดลงที่ฮิโรชิม่าประเทศญี่ปุ่นเมื่อวันที่ 6 สิงหาคม 2488 ระเบิดปรมาณูนั้นขนานนามว่า "เด็กชายตัวเล็ก ๆ " มีแกนยูเรเนียม ระเบิดครั้งที่สองทิ้งไว้ที่นางาซากิประเทศญี่ปุ่นในวันที่ 9 สิงหาคม 2488 มีแกนพลูโทเนียม "คนอ้วน" ในขณะที่มันถูกเรียกว่าเร่งสิ้นสุดสงครามโลกครั้งที่สอง

คุณสมบัติของพลูโทเนียม

โลหะพลูโทเนียมที่เตรียมไว้สดใหม่มีสีสันสดใส แต่ใช้เวลาในสีเทาสีเทาสีเทาสีเหลืองหรือสีเขียวมะกอกเมื่อออกซิไดซ์ในอากาศ โลหะละลายอย่างรวดเร็วในกรดแร่เข้มข้น พลูโทเนียมชิ้นใหญ่รู้สึกอบอุ่นเมื่อสัมผัสเพราะพลังงานที่ได้รับจากอัลฟ่าสลายตัว; ชิ้นส่วนใหญ่สามารถสร้างความร้อนได้เพียงพอที่จะต้มน้ำ ที่อุณหภูมิห้องพลูโทเนียม (รูปแบบที่พบบ่อยที่สุด) นั้นแข็งและเปราะเหมือนเหล็กหล่อ มันสามารถผสมกับโลหะอื่น ๆ เพื่อสร้างรูปแบบเดลต้าที่มีความเสถียรของอุณหภูมิห้องซึ่งนุ่มและเหนียว ซึ่งแตกต่างจากโลหะส่วนใหญ่พลูโทเนียมไม่ใช่ตัวนำความร้อนหรือไฟฟ้าที่ดี มันมีจุดหลอมเหลวต่ำและจุดเดือดที่สูงผิดปกติ

พลูโทเนียมสามารถสร้างโลหะผสมและสารประกอบกลางกับโลหะอื่น ๆ ส่วนใหญ่และสารประกอบที่มีองค์ประกอบอื่น ๆ ที่หลากหลาย โลหะผสมบางตัวมีความสามารถในการควบคุมระดับสูงและอื่น ๆ ใช้ในการทำเม็ดเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ สารประกอบของมันมีหลายสีขึ้นอยู่กับสถานะออกซิเดชันและความซับซ้อนของแกนด์ต่างๆ ในสารละลายที่เป็นน้ำมีห้ารัฐ Valance Ionic

พลูโทเนียมพร้อมกับองค์ประกอบ transuranium อื่น ๆ ทั้งหมดเป็นอันตรายทางรังสีและจะต้องได้รับการจัดการด้วยอุปกรณ์พิเศษและข้อควรระวัง การศึกษาสัตว์พบว่าพลูโทเนียมสองสามมิลลิกรัมต่อกิโลกรัมของเนื้อเยื่อเป็นอันตรายถึงชีวิต

แหล่งกำเนิด

พลูโทเนียมโดยทั่วไปไม่พบในธรรมชาติ องค์ประกอบการติดตามของพลูโทเนียมพบได้ในแร่ยูเรเนียมที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ ที่นี่มันถูกสร้างขึ้นในลักษณะที่คล้ายกับเนปจูน: โดยการฉายรังสียูเรเนียมธรรมชาติด้วยนิวตรอนตามด้วยการสลายตัวของเบต้า

อย่างไรก็ตาม Plutonium เป็นผลพลอยได้จากอุตสาหกรรมพลังงานนิวเคลียร์ ในแต่ละปีมีการผลิตพลูโทเนียมประมาณ 20 ตันตามห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Los Alamos เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ที่ใช้แล้วสามารถประมวลผลซ้ำเพื่อแยกพลูโทเนียมที่ใช้งานได้จากองค์ประกอบอื่น ๆ ในเชื้อเพลิง

การทดสอบอาวุธในบรรยากาศในปี 1950 และ 1960 ทิ้งพลูโทเนียมจำนวนมากในชั้นบรรยากาศของโลกที่ยังคงอยู่ในปัจจุบันสมาคมนิวเคลียร์โลก-

ใช้

ส่วนใหญ่พลูโทเนียมไม่ได้ใช้มากนัก ในความเป็นจริงของไอโซโทปห้าข้อทั่วไปมีไอโซโทปของพลูโทเนียมเพียงสองตัวคือพลูโทเนียม -238 และพลูโทเนียม -239 เท่านั้นที่ใช้เพื่ออะไรเลย

พลูโทเนียม -238 ใช้เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าสำหรับโพรบอวกาศโดยใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบกากไอโซโทปเทอร์โมอิเล็กทริก เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเหล่านี้จะเปิดเมื่อโพรบไม่สามารถรับพลังงานแสงอาทิตย์ได้เพียงพอเพราะพวกมันเดินทางไกลจากดวงอาทิตย์มากเกินไป โพรบบางตัวที่ใช้พลูโทเนียม -238 คือ Cassini และ Galileo

เมื่อเข้มข้นเพียงพอพลูโทเนียม -239 จะผ่านปฏิกิริยาลูกโซ่ฟิชชัน ด้วยเหตุนี้จึงใช้ในอาวุธนิวเคลียร์และเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์บางตัว

ในความเป็นจริงหนึ่งในการใช้ที่ใหญ่ที่สุดสำหรับพลูโทเนียมคือพลังงาน จากข้อมูลของสมาคมนิวเคลียร์ทั่วโลกมากกว่าหนึ่งในสามของพลังงานที่ผลิตในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ส่วนใหญ่มาจากพลูโทเนียม พลูโทเนียมเป็นเชื้อเพลิงหลักในเครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนที่รวดเร็ว

ใครจะรู้?

เป็นเวลาหลายทศวรรษที่นักวิทยาศาสตร์สงสัยว่าทำไมพลูโทเนียมไม่ทำตัวเหมือนโลหะอื่น ๆ ในกลุ่ม ตัวอย่างเช่นพลูโทเนียมเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ไม่ดีและไม่ติดกับแม่เหล็ก ตอนนี้นักวิจัยได้ทราบว่า "แม่เหล็กที่หายไป" ซ่อนตัวอยู่ที่ไหนและเกี่ยวข้องกับพฤติกรรมที่แปลกประหลาดของอิเล็กตรอนในเปลือกนอกขององค์ประกอบ ซึ่งแตกต่างจากโลหะอื่น ๆ ซึ่งมีจำนวนอิเล็กตรอนจำนวนหนึ่งในเปลือกนอกของพวกเขาเมื่ออยู่ในสถานะพื้นดินพลูโทเนียมสามารถมีอิเล็กตรอนสี่ห้าหรือหกตัวที่นั่น

จำนวนอิเล็กตรอนนอกเปลือกนอกที่ผันผวนนี้อธิบายว่าทำไมพลูโทเนียมไม่ได้เป็นแม่เหล็ก: เพื่อให้อะตอมโต้ตอบกับแม่เหล็กอิเล็กตรอนที่ไม่มีคู่ในเปลือกนอกต้องเข้ากันในสนามแม่เหล็ก -อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับแม่เหล็กที่ขาดหายไปของพลูโทเนียม-

ไอโซโทปที่มีเสถียรภาพที่สุดของพลูโทเนียมคือพลูโทเนียม -244 สามารถอยู่ได้นาน มีครึ่งชีวิตประมาณ 82 ล้านปีและสลายตัวเป็นยูเรเนียม 240 ผ่านอัลฟ่าสลายตัวตามข้อมูลของเจฟเฟอร์สันแล็บ-

พลูโทเนียมได้รับการตั้งชื่อตามดาวเคราะห์พลูโต นี่เป็นเพราะมันเกิดขึ้นหลังจากยูเรเนียมซึ่งได้รับการตั้งชื่อตามดาวเคราะห์ยูเรนัสและเนปจูนเนียมซึ่งได้รับการตั้งชื่อตามดาวเคราะห์เนปจูน

พลูโทเนียมปล่อยนิวตรอนอนุภาคเบต้าและรังสีแกมมา

ทรัพยากรเพิ่มเติม

• คณะกรรมการกำกับดูแลนิวเคลียร์ของสหรัฐอเมริกา: พื้นหลังของพลูโทเนียม
• NASA: พลูโทเนียม -238 คืออะไร?
• ศูนย์ควบคุมและป้องกันโรค: Plutonium Radiosotope สรุป