Plutoniy haqida malumot
Plutoniy dunyodagi eng radioaktiv va toksik moddalardan biridir. U atom bombalarida va atom energiyasini ishlab chiqarishda ishlatiladi.
Kimyoviy belgisi: Pu
Lotincha nomi: Plutonium
Atom raqami: 94
Davr: 3
Nisbiy atom massasi: 244,0642
Guruh: 7.f
Oksidlanish darajasi: 2, 3, 4, 5, 6, 7
Elektron konfiguratsiya: [Rn] 5f6 7s2
Aggregatsiya holati: Qattiq
CAS raqami: 7440-07-5
Ochilishi: 1934 yil
Ionlanish energiyasi [eV]: 6.06
Elektrmanfiylik: 1.28
Zichligi: 19,84 g /sm³
Plutoniy yadro qurolining xom ashyosi sifatida ishlatiladi va ma'lum bo'lgan eng toksik, eng radioaktiv hisoblanadigan elementlardan biridir. Tabiatda juda kam bo'lganligi sababli, u sun'iy ravishda yadro reaktorlarida olinadi. U ulkan energiya salohiyati tufayli ommaviy qirg'in quroli sifatida ishlatilgan. Yaponiyaning Ikkinchi Jahon Urushidan chiqib ketishiga yordam bergan atom bombalarining ikkinchisida plutoniy izi bor. Ushbu bombalar tomonidan chiqarilgan radioaktivlik millionlab odamlarning hayotiga zomin bo'ldi, millionlab odamlarga shikast etkazdi va tuzatib bo'lmaydigan ekologik ofatlarni keltirib chiqardi. Plutoniy - uranga alternativa sifatida ishlatilishi mumkin bo'lgan urandan ishlab chiqarilgan radioaktiv element. Uning nomini Pluton sayyorasidan olgan. Plutoniy Plutonni suratga olgan kosmik kemaning yonilg'i baklarida ishlatilgan. Zararli maqsadlarda foydalanilganda insoniyat uchun halokat bo'lish qobiliyatiga ega bo'lgan plutoniy, shuningdek, yillar davomida energiya manbai bo'lishi mumkin.
Plutoniyning kashf etilish tarixi
Plutoniy 1940 yilda bir guruh olimlar tomonidan atomik tezlatgichda olingan. U uran-235 izotopini "siklotron" deb nomlangan atomik tezlatgichda neytron bombardimon qilish natijasida hosil bo'lgan. Berutli universiteti olimlari Glenn T. Seaborg, Edvard M. MakMillan, Xosefey V. Kennedi va Aerur K.Vol tomonidan 152 santimetr siklotronda uranni deuterium (alfa yadrolari) bilan bombardimon qilish orqali Plutoniy olingan. Jamoa Uran-238 izotopi va Neptunium-238 izotopini ikkita erkin neytron hosil qiluvchi qurilmalarda tezlashtirdi va ularni deyteriy bilan bombardimon qilib plutoniyni topdi. Keyinchalik Neptuniy-238 beta-parchalanish yo'li bilan Plutoniy-238 ga aylandi. Ushbu tajriba 1946 yilgacha ilmiy dunyo bilan bo'lishilmagan. "Plutoniy" so'zi Pluton sayyorasidan olingan. Uning inglizchasi "plutonium" dir.
Fizikaviy va kimyoviy xususiyatlari
Plutoniyning kimyoviy belgisi "Pu" dir. Uning atom raqami 94, atom og'irligi 244, zichligi 19,81 g/cm3. Uning erish nuqtasi 640 °C, qaynash harorati 3228 °C. Davriy sistemaning 3-f guruhidagi aktinidlar elementlar qatoriga kiradi. Uning kristalli tuzilishi monoklinik, ya'ni bitta egrilikdir. Bu kumushrang qattiq metall. Fizik xususiyatlari jihatidan u ko'plab metallarga, asosan nikelga o'xshaydi. Xona haroratidagi plutoniy "alfa shakl" deb nomlanadi.
Plutoniy mo'rt bo'lib, issiqlik va elektr tokini o'tkazmaydi. Plutonyumning tashqi qobig'idagi elektronlar soni doimo o'zgarib turadi va uning elektronlari hech qachon magnit maydonga to'g'ri kelmaydi, chunki ular boshqa elektronlar bilan juftlashmaydi. Shu sababli plutoniy magnitli emas va hech qanday magnitga tortilmaydi. Plutoniy qizdirilganda yoki unga elektr toki berilsa, u boshqa elementlarga qaraganda kengayadi va qisqaradi.
Plutoniyning barcha izotoplari radioaktiv va zaharli hisoblanadi. Boshqa aktinidlar singari, plutoniy tuproqda kam uchraydi. Uran rudalari tarkibida oz miqdordagi plutoniy mavjud. Transuraniy seriyasi elementlar orasida ikkinchi o'rinda turadi. Tabiiy Uran-238 yadrosini neytron berish natijasida Uran-239 olinadi. Uran-239 ning beta nurlanishi natijasida ikki marta Plutoniy-239 yadro reaktoridagi Neptuniy-239 izotopi bilan birga olinadi. Plutoniy-239, shuningdek, alfa nurlanish natijasida Uran-235 izotopiga aylanadi. Atom massasi soni 232-246 gacha bo'lgan kamida 15 ta izotopni olish mumkin. Ular orasida eng muhim izotop Pu-239 hisoblanadi. Ushbu izotopning yarim yemirilish davri 24 ming 360 yil. Boshqa muhim izotoplar Pu-238 ning yarim yemirilish davri 86,4 yil, Pu-224 76 million yil. Ushbu ikki izotop alfa nurlanishi bilan ikkiga bo'linadi.
Plutonyum ko'plab birikmalar va qotishmalar hosil qilishi mumkin. Plutoniy galogenlar, uglerod, azot va silikonlar bilan birikmalar hosil bo'lishi mumkin. Alyuminiy, kumush, kobalt, beriliy, temir, marganes va nikel bilan qotishma hosil qilishi mumkin. U tezda oksidlanishi mumkin. Kislorod bilan reaktsiyasi natijasida uning rangi avval jigar rangga, so'ngra ko'k rangga aylanadi. Havoda oksidlanganda xira kulrang, sariq va zaytun yashil ranglarga bo'yaladi. U konsentrlangan mineral kislotalar bilan tezda eriydi.
Plutoniy ishlab chiqarish jarayoni
Plutoniy - bu sun'iy ravishda olinadigan elementlardan biri, chunki u tabiatda juda kam uchraydi. Plutoniyni reaktordagi boshqa radiatsiya chiqaradigan moddalardan ajratib tozalash orqali har xil kimyoviy jarayonlardan foydalaniladi. Plutoniyni uran va plutoniy reaktoridagi aralashmasidan ajratish uchun aralash nitrat kislotaga qo'shiladi. Erigan aralashmadagi plutoniy +6 oksidlanish bosqichigacha oksidlanadi. Keyin u aminokislota turi bo'lgan gekson bilan aralashmasidan olinadi. Keyin alyuminiy nitrat eritmasi bilan kimyoviy ishlov beriladi. Alyuminiy nitrat eritmasi plutoniyni 3+ oksidlanish bosqichiga tushiradi. Ushbu jarayon toza plutoniy olinmaguncha bir necha marta takrorlanadi. Plutonyumni katta miqdorda olish mumkin, chunki u neytronlar bilan bo'linish reaksiyaga kirishishi mumkin.
Qaysi sohalarda foydalaniladi?
Plutoniy laboratoriyalarda va yadro reaktorlarida foydalanish uchun sun'iy ravishda ishlab chiqariladi. Sun'iy ravishda olingan Pu-239 bo'linish (yadro bo'linishi) xususiyatiga ega. U yadro reaktorlarida yon mahsulot sifatida olinadi. Shu sababli Pu-239 atom va vodorod bombalarida ishlatiladigan muhim yadroviy portlovchi moddadir. Pu-239 yonilg'i sifatida yiliga 200-250 kilogrammgacha engil suv bilan sovutilgan yadro reaktorlarida ishlab chiqariladi. Ushbu mahsulot qayta ishlanadi va yadro reaktorlarida plutoniy oksidi va uran oksidini o'z ichiga olgan yonilg'i tayoqchalari sifatida ishlatiladi. Suyuq metalli sovutadigan yadro reaktorlarida ham foydalanish rejalashtirilgan. Plutoniyni boshqa transuraniy elementlaridan ajratib turadigan eng muhim xususiyat U yadro quroli sifatida ham, yadro reaktorlarida uran o'rnini bosuvchi sifatida ham ishlatilishi mumkin.
Pu-238 izotopi sun'iy yurak ishlab chiqarishni o'rganishda qo'llaniladi. Pu-242 va Pu-244 izotoplari tibbiyot va metallurgiya sohalarida ham qo'llaniladi. Plutoniy atom batareyalarini ishlab chiqarishda ham qo'llaniladi. Bu atom energiyasini ishlab chiqarish uchun muhim moddadir. U-238 nurlanishi natijasida hosil bo'lgan plutoniy harbiy maqsadlarda ishlatiladi. 90 foiz Pu-239 tarkibidagi plutoniy yadro qurolini ishlab chiqarishda ishlatiladi. Kobalt va galliy bilan qotishmalar past haroratlarda supero'tkazuvchilar sifatida ishlatiladi. Alyuminiy qotishmasi yadro yoqilg'isining tarkibiy qismidir.
Plutoniyning sog'lig'i va atrof-muhitga taʼsiri
Plutoniy inson salomatligi va atrof-muhit uchun juda zararli va toksik moddadir. Bu maxsus uskunalar va kiyimlarsiz bilan ishlash juda xavfli moddadir. Uning tarqalishiga va atrof muhitga zarar etkazishiga yo'l qo'ymaslik uchun uni juda xavfsiz muhitda himoya qilish kerak. Agar havoda plutoniy miqdori kubometr uchun 0,00003 mikrogramdan oshsa, u atrof muhitga ham, odamlarga ham xavf tug'dirishi mumkin. Ammo plutoniy odam uchun zaharli bo'lishi mumkinligi, uning tanaga qanday birikma va yo'l bilan olinishiga bog'liq.
Agar mikrogramlarda plutoniy terining ochiq yarasi bilan aloqa qilsa, u saraton kasalligini keltirib chiqaradi. Plutoniy zarralari havoda to'planishi mumkin. Shu sababli, tarkibida plutoniy bo'lgan havo o'pkaga tushishi mumkin. Bunday holda, bu o'pka saratoniga olib kelishi mumkin. Vujudga kiritilgan plutoniy suyaklarga ham hujum qiladi va suyak saratoniga sabab bo'ladi.
Plutoniy nima
- Bir kilogramm plutoniyning energiya salohiyati 20 million kilovatt soat issiqlik energiyasiga teng.
- Plutoniyga ozgina tegsa, chiqadigan issiqlik qo'lni kuydiradi va suvni qaynatishi mumkin.
- 90 foiz Pu-239 o'z ichiga olgan bomba uchun kamida 10 kilogramm plutoniy kerak.
- Urandan plutoniy olish mumkin. Bir kilogrammdagi eng muhim va foydalanishga yaroqli izotop bo'lgan Pu-239 miqdori 590 grammni tashkil qiladi.
- Bir kilogramm plutoniyning to'liq portlashi 10 ming tonna kimyoviy portlovchi moddaga teng.
- To'rt kilogrammdan kam miqdordagi plutoniy harbiy maqsadlar yoki yadroviy qurol ishlab chiqarish uchun etarli emas.
- Hisob-kitoblarga ko'ra, Yer atmosferasida yadro sinovlari va boshqa usullar bilan tarqalgan 5 tonna plutonyum mavjud.
- Plutonyum bo'yicha birinchi yadroviy tadqiqotlar Ikkinchi Jahon urushi paytida AQSh, Kanada va Buyuk Britaniyaning yadro qurollarini ishlab chiqarish uchun tashabbusi bilan Manxetten loyihasi deb nomlangan.
- Plutoniy 1945 yilda "Uchlik" deb nomlangan birinchi yadro quroli sinovida ishlatilgan. Ushbu sinovda dunyodagi birinchi "Gadget" nomli atom bombasi portlatildi. Ushbu portlash 20 ming tonna trotil portlovchi moddasiga teng ekani e'lon qilindi.
- Pu-239 izotopi 1945 yilda o'tkazilgan yadroviy sinov jarayoni yakunida ishlab chiqarilgan va Yaponiyaning Nagasaki shahriga tashlangan "Semiz odam" atom bombasida ishlatilgan.
- Alfa nurlarini chiqarganda Pu-238 chiqaradigan issiqlik Apollon kosmik dasturida ishlatiladigan kosmik kemalarda elektr energiyasini ishlab chiqarishda ishlatilgan.
- Plutoniy 2006 yil 19 yanvarda "mitti sayyora" Plutonni suratga olish uchun yuborilgan "New Horizons" deb nomlangan kosmik kemaning yoqilg'isida ishlatilgan. 2015 yil aprel oyida Pluton fotosuratlarini joylashtirgan New Horizons, Kuiper Belt-ga kirib borishda davom etmoqda. Yangi Horizons plutoniy bilan ishlaydigan batareyalari 2050 yilga qadar faol bo'lishi taxmin qilinmoqda.
- Keyingi 10 yil ichida NASA kosmik dasturlarda foydalanish uchun kamida 20 kilogramm plutoniyga ehtiyoj borligi aytilgan.