புளூட்டோனியம் (லத்தீன் புளூட்டோனியம், சின்னம் பு) என்பது அணு எண் 94 மற்றும் அணு எடை 244.064 கொண்ட ஒரு கதிரியக்க இரசாயன உறுப்பு ஆகும். புளூட்டோனியம் டிமிட்ரி இவனோவிச் மெண்டலீவின் கால அட்டவணையின் குழு III இன் ஒரு உறுப்பு மற்றும் ஆக்டினைடு குடும்பத்தைச் சேர்ந்தது. புளூட்டோனியம் ஒரு கனமான (சாதாரண நிலையில் அடர்த்தி 19.84 g/cm³) வெள்ளி-வெள்ளை நிறத்தில் உடையக்கூடிய கதிரியக்க உலோகமாகும்.

புளூட்டோனியத்தில் நிலையான ஐசோடோப்புகள் இல்லை. புளூட்டோனியத்தின் சாத்தியமான நூறு ஐசோடோப்புகளில், இருபத்தைந்து ஒருங்கிணைக்கப்பட்டுள்ளன. அவர்களில் பதினைந்து அணுக்கரு பண்புகள் ஆய்வு செய்யப்பட்டன (நிறைய எண்கள் 232-246). நான்கு நடைமுறை பயன்பாட்டைக் கண்டறிந்துள்ளன. நீண்ட காலம் வாழும் ஐசோடோப்புகள் 244Pu (அரை ஆயுள் 8.26-107 ஆண்டுகள்), 242Pu (அரை ஆயுள் 3.76-105 ஆண்டுகள்), 239Pu (அரை ஆயுள் 2.41-104 ஆண்டுகள்), 238Pu (அரை ஆயுள் 87.74 ஆண்டுகள்) - உமிழ்ப்பான்கள் மற்றும் 241Pu (அரை ஆயுள் 14 ஆண்டுகள்) - β-உமிழ்ப்பான். இயற்கையில், யுரேனியம் தாதுக்களில் (239Pu) மிகக் குறைவான அளவில் புளூட்டோனியம் காணப்படுகிறது; இது நியூட்ரான்களின் செல்வாக்கின் கீழ் யுரேனியத்திலிருந்து உருவாகிறது, இவற்றின் ஆதாரங்கள் ஒளி கூறுகளுடன் (தாதுக்கள் உட்பட), யுரேனியம் கருக்களின் தன்னிச்சையான பிளவு மற்றும் காஸ்மிக் கதிர்வீச்சு ஆகியவற்றுடன் α- துகள்களின் தொடர்புகளின் போது ஏற்படும் எதிர்வினைகள் ஆகும்.

தொண்ணூற்று நான்காவது தனிமத்தை அமெரிக்க விஞ்ஞானிகள் குழு - க்ளென் சீபோர்க், கென்னடி, எட்வின் மெக்மில்லன் மற்றும் ஆர்தர் வால் ஆகியோர் 1940 இல் பெர்க்லியில் (கலிபோர்னியா பல்கலைக்கழகத்தில்) யுரேனியம் ஆக்சைடு (U3O8) இலக்கை மிகத் துரிதப்படுத்தப்பட்ட டியூட்டீரியம் மூலம் குண்டுவீசிக் கண்டுபிடித்தனர். அறுபது அங்குல சைக்ளோட்ரானில் இருந்து (டியூட்டரோன்கள்). மே 1940 இல், புளூட்டோனியத்தின் பண்புகள் லூயிஸ் டர்னர் மூலம் கணிக்கப்பட்டது.

டிசம்பர் 1940 இல், புளூட்டோனியம் ஐசோடோப்பு Pu-238 கண்டுபிடிக்கப்பட்டது, ~90 ஆண்டுகள் அரை ஆயுள் கொண்டது, அதைத் தொடர்ந்து ஒரு வருடம் கழித்து ~24,000 ஆண்டுகள் அரை ஆயுள் கொண்ட மிக முக்கியமான Pu-239 கண்டுபிடிக்கப்பட்டது.

எட்வின் மேக்மில்லன் 1948 இல் புதிய கிரகமான புளூட்டோவைக் கண்டுபிடித்ததன் நினைவாகவும், நெப்டியூன் கண்டுபிடிப்பின் பின்னர் பெயரிடப்பட்ட நெப்டியூனியத்துடன் ஒப்புமையாகவும் இரசாயன உறுப்புக்கு புளூட்டோனியம் என்று பெயரிட முன்மொழிந்தார்.

உலோக புளூட்டோனியம் (239Pu ஐசோடோப்பு) அணு ஆயுதங்களில் பயன்படுத்தப்படுகிறது மற்றும் வெப்ப மற்றும் குறிப்பாக வேகமான நியூட்ரான்களில் இயங்கும் சக்தி உலைகளில் அணு எரிபொருளாக செயல்படுகிறது. உலோகமாக 239Pu இன் முக்கியமான நிறை 5.6 கிலோ ஆகும். மற்றவற்றுடன், 239Pu ஐசோடோப்பு அணு உலைகளில் டிரான்ஸ்ப்ளூட்டோனியம் தனிமங்களை உற்பத்தி செய்வதற்கான தொடக்கப் பொருளாகும். 238Pu ஐசோடோப்பு விண்வெளி ஆராய்ச்சியில் பயன்படுத்தப்படும் சிறிய அளவிலான அணுசக்தி மூலங்களிலும், மனித இதய தூண்டுதல்களிலும் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

புளூட்டோனியம்-242 அணு உலைகளில் அதிக டிரான்ஸ்யூரேனியம் தனிமங்களை ஒப்பீட்டளவில் விரைவாகக் குவிப்பதற்கான "மூலப்பொருளாக" முக்கியமானது. δ-நிலைப்படுத்தப்பட்ட புளூட்டோனியம் உலோகக் கலவைகள் எரிபொருள் செல்கள் தயாரிப்பில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, ஏனெனில் அவை தூய புளூட்டோனியத்துடன் ஒப்பிடும்போது சிறந்த உலோகவியல் பண்புகளைக் கொண்டுள்ளன, இது வெப்பமடையும் போது கட்ட மாற்றங்களுக்கு உட்படுகிறது. புளூட்டோனியம் ஆக்சைடுகள் விண்வெளி தொழில்நுட்பத்திற்கான ஆற்றல் மூலமாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன மற்றும் எரிபொருள் கம்பிகளில் அவற்றின் பயன்பாட்டைக் கண்டறியின்றன.

அனைத்து புளூட்டோனியம் சேர்மங்களும் நச்சுத்தன்மை வாய்ந்தவை, இது α- கதிர்வீச்சின் விளைவாகும். ஆல்ஃபா துகள்கள் அவற்றின் ஆதாரம் பாதிக்கப்பட்ட நபரின் உடலில் இருந்தால், அவை உடலின் சுற்றியுள்ள திசுக்களை சேதப்படுத்தும். புளூட்டோனியத்திலிருந்து வரும் காமா கதிர்வீச்சு உடலுக்கு ஆபத்தானது அல்ல. புளூட்டோனியத்தின் வெவ்வேறு ஐசோடோப்புகள் வெவ்வேறு நச்சுத்தன்மையைக் கொண்டுள்ளன என்பதைக் கருத்தில் கொள்வது மதிப்பு, எடுத்துக்காட்டாக, வழக்கமான உலை புளூட்டோனியம் தூய 239Pu ஐ விட 8-10 மடங்கு நச்சுத்தன்மை வாய்ந்தது, ஏனெனில் இது 240Pu நியூக்ளைடுகளால் ஆதிக்கம் செலுத்துகிறது, இது ஆல்பா கதிர்வீச்சின் சக்திவாய்ந்த ஆதாரமாகும். புளூட்டோனியம் அனைத்து ஆக்டினைடுகளிலும் மிகவும் கதிரியக்க உறுப்பு ஆகும், இருப்பினும், இது மிகவும் ஆபத்தான தனிமத்திலிருந்து வெகு தொலைவில் கருதப்படுகிறது, ஏனெனில் ரேடியம் புளூட்டோனியத்தின் மிகவும் நச்சு ஐசோடோப்பை விட ஆயிரம் மடங்கு ஆபத்தானது - 239Pu.

உயிரியல் பண்புகள்

புளூட்டோனியம் கடல் உயிரினங்களால் செறிவூட்டப்படுகிறது: இந்த கதிரியக்க உலோகத்தின் குவிப்பு குணகம் (உடல் மற்றும் வெளிப்புற சூழலில் உள்ள செறிவுகளின் விகிதம்) பாசிகளுக்கு 1000-9000, பிளாங்க்டனுக்கு - தோராயமாக 2300, நட்சத்திர மீன்களுக்கு - சுமார் 1000, மொல்லஸ்க்ஸ் - 380 வரை, தசைகள், எலும்புகள், கல்லீரல் மற்றும் மீன் வயிறு - முறையே 5, 570, 200 மற்றும் 1060. நிலத் தாவரங்கள் முக்கியமாக வேர் அமைப்பு மூலம் புளூட்டோனியத்தை உறிஞ்சி, அவற்றின் வெகுஜனத்தில் 0.01% வரை குவிக்கின்றன. மனித உடலில், தொண்ணூற்று நான்காவது உறுப்பு முக்கியமாக எலும்புக்கூடு மற்றும் கல்லீரலில் தக்கவைக்கப்படுகிறது, அது கிட்டத்தட்ட வெளியேற்றப்படவில்லை (குறிப்பாக எலும்புகளிலிருந்து).

புளூட்டோனியம் அதிக நச்சுத்தன்மை வாய்ந்தது, மேலும் அதன் இரசாயன ஆபத்து (வேதியியல் பார்வையில், ஈயம் போன்ற விஷத்தன்மை கொண்டது.) அதன் கதிரியக்க நச்சுத்தன்மையுடன் ஒப்பிடுகையில், ஆல்பா கதிர்வீச்சின் விளைவாகும். மேலும், α-துகள்கள் ஒப்பீட்டளவில் குறைந்த ஊடுருவும் திறனைக் கொண்டுள்ளன: 239Pu க்கு, காற்றில் உள்ள α-துகள்களின் வரம்பு 3.7 செ.மீ. மற்றும் மென்மையான உயிரியல் திசுக்களில் 43 μm. எனவே, ஆல்பா துகள்கள் அவற்றின் மூலமானது பாதிக்கப்பட்ட நபரின் உடலில் இருந்தால் கடுமையான ஆபத்தை ஏற்படுத்துகிறது. அதே நேரத்தில், அவை உறுப்பு சுற்றியுள்ள உடலின் திசுக்களை சேதப்படுத்துகின்றன.

அதே நேரத்தில், புளூட்டோனியம் வெளியிடும் மற்றும் வெளியில் இருந்து உடலை ஊடுருவக்கூடிய γ- கதிர்கள் மற்றும் நியூட்ரான்கள் மிகவும் ஆபத்தானவை அல்ல, ஏனெனில் அவற்றின் அளவு ஆரோக்கியத்திற்கு தீங்கு விளைவிக்கும் அளவுக்கு குறைவாக உள்ளது. புளூட்டோனியம் குறிப்பாக அதிக கதிரியக்க நச்சுத்தன்மை கொண்ட தனிமங்களின் குழுவிற்கு சொந்தமானது. அதே நேரத்தில், புளூட்டோனியத்தின் வெவ்வேறு ஐசோடோப்புகள் வெவ்வேறு நச்சுத்தன்மையைக் கொண்டுள்ளன, எடுத்துக்காட்டாக, வழக்கமான உலை புளூட்டோனியம் தூய 239Pu ஐ விட 8-10 மடங்கு நச்சுத்தன்மை வாய்ந்தது, ஏனெனில் இது 240Pu நியூக்லைடுகளால் ஆதிக்கம் செலுத்துகிறது, இது ஆல்பா கதிர்வீச்சின் சக்திவாய்ந்த ஆதாரமாகும்.

தண்ணீர் மற்றும் உணவு மூலம் உட்கொண்டால், புளூட்டோனியம் காஃபின், சில வைட்டமின்கள், சூடோபெட்ரைன் மற்றும் பல தாவரங்கள் மற்றும் பூஞ்சை போன்ற பொருட்களை விட குறைவான நச்சுத்தன்மை கொண்டது. இந்த உறுப்பு இரைப்பைக் குழாயால் மோசமாக உறிஞ்சப்படுகிறது என்பதன் மூலம் இது விளக்கப்படுகிறது, கரையக்கூடிய உப்பு வடிவத்தில் வழங்கப்பட்டாலும், அதே உப்பு வயிறு மற்றும் குடலின் உள்ளடக்கங்களால் பிணைக்கப்பட்டுள்ளது. இருப்பினும், 0.5 கிராம் நன்றாகப் பிரிக்கப்பட்ட அல்லது கரைக்கப்பட்ட புளூட்டோனியத்தை உட்கொண்டால், நாட்கள் அல்லது வாரங்களுக்குள் கடுமையான செரிமானக் கதிர்வீச்சினால் மரணம் ஏற்படலாம் (சயனைடுக்கு இந்த மதிப்பு 0.1 கிராம்).

உள்ளிழுக்கும் பார்வையில், புளூட்டோனியம் ஒரு சாதாரண நச்சு (தோராயமாக பாதரச நீராவிக்கு சமம்). புளூட்டோனியத்தை உள்ளிழுக்கும்போது, ​​புளூட்டோனியம் புற்றுநோயை உண்டாக்கும் மற்றும் நுரையீரல் புற்றுநோயை உண்டாக்கும். எனவே, உள்ளிழுக்கப்படும் போது, ​​நுரையீரலில் (1-3 மைக்ரான்) தக்கவைத்துக்கொள்ள உகந்த அளவிலான துகள்களின் வடிவத்தில் நூறு மில்லிகிராம் புளூட்டோனியம் 1-10 நாட்களில் நுரையீரல் வீக்கத்திலிருந்து மரணத்திற்கு வழிவகுக்கிறது. இருபது மில்லிகிராம் அளவு ஒரு மாதத்தில் ஃபைப்ரோஸிஸால் மரணத்திற்கு வழிவகுக்கிறது. சிறிய அளவுகள் நாள்பட்ட புற்றுநோய் நச்சுக்கு வழிவகுக்கும். புளூட்டோனியம் ஏரோசோல்களை உருவாக்குவதற்கான வாய்ப்புகள் இருப்பதால், உடலில் புளூட்டோனியத்தை உள்ளிழுக்கும் ஆபத்து அதிகரிக்கிறது.

இது ஒரு உலோகமாக இருந்தாலும், அது மிகவும் ஆவியாகும். ஒரு அறையில் உலோகத்தை சிறிது நேரம் தங்க வைப்பது காற்றில் அதன் செறிவை கணிசமாக அதிகரிக்கிறது. நுரையீரலில் நுழையும் புளூட்டோனியம் நுரையீரலின் மேற்பரப்பில் ஓரளவு குடியேறுகிறது, ஓரளவு இரத்தத்தில் செல்கிறது, பின்னர் நிணநீர் மற்றும் எலும்பு மஜ்ஜையில் செல்கிறது. பெரும்பாலான (தோராயமாக 60%) எலும்பு திசுக்களிலும், 30% கல்லீரலிலும் மற்றும் 10% மட்டுமே இயற்கையாக வெளியேற்றப்படுகிறது. உடலில் நுழையும் புளூட்டோனியத்தின் அளவு ஏரோசல் துகள்களின் அளவு மற்றும் இரத்தத்தில் கரையும் தன்மையைப் பொறுத்தது.

புளூட்டோனியம் ஒரு வழியில் மனித உடலில் நுழைவது ஃபெரிக் இரும்பின் பண்புகளில் ஒத்திருக்கிறது, எனவே, சுற்றோட்ட அமைப்பில் ஊடுருவி, புளூட்டோனியம் இரும்பு கொண்ட திசுக்களில் கவனம் செலுத்தத் தொடங்குகிறது: எலும்பு மஜ்ஜை, கல்லீரல், மண்ணீரல். உடல் புளூட்டோனியத்தை இரும்பாக உணர்கிறது, எனவே, டிரான்ஸ்ஃபெரின் புரதம் இரும்புக்கு பதிலாக புளூட்டோனியத்தை எடுத்துக்கொள்கிறது, இதன் விளைவாக உடலில் ஆக்ஸிஜனின் பரிமாற்றம் நிறுத்தப்படும். மைக்ரோபேஜ்கள் புளூட்டோனியத்தை நிணநீர் முனைகளுக்கு கொண்டு செல்கின்றன. உடலில் நுழையும் புளூட்டோனியம் உடலில் இருந்து அகற்றப்படுவதற்கு மிக நீண்ட நேரம் எடுக்கும் - 50 ஆண்டுகளுக்குள், உடலில் இருந்து 80% மட்டுமே அகற்றப்படும். கல்லீரலில் இருந்து அரை ஆயுள் 40 ஆண்டுகள் ஆகும். எலும்பு திசுக்களுக்கு, புளூட்டோனியத்தின் அரை-வாழ்க்கை 80-100 ஆண்டுகள் ஆகும், உண்மையில், எலும்புகளில் தொண்ணூற்று-நான்கின் செறிவு நிலையானது.

இரண்டாம் உலகப் போர் முழுவதும் மற்றும் அதன் முடிவில், மன்ஹாட்டன் திட்டத்தில் பணிபுரியும் விஞ்ஞானிகளும், மூன்றாம் ரைச் மற்றும் பிற ஆராய்ச்சி நிறுவனங்களின் விஞ்ஞானிகளும், விலங்குகள் மற்றும் மனிதர்கள் மீது புளூட்டோனியத்தைப் பயன்படுத்தி சோதனைகளை நடத்தினர். ஒரு கிலோகிராம் திசுக்களுக்கு சில மில்லிகிராம் புளூட்டோனியம் உயிரிழக்கும் அளவு என்று விலங்கு ஆய்வுகள் காட்டுகின்றன. மனிதர்களில் புளூட்டோனியத்தின் பயன்பாடு பொதுவாக 5 எம்.சி.ஜி புளூட்டோனியத்தை நீண்டகாலமாக நோய்வாய்ப்பட்ட நோயாளிகளுக்கு உட்செலுத்தப்படும். ஒரு நோயாளிக்கு உயிரிழக்கும் அளவு ஒரு மைக்ரோகிராம் புளூட்டோனியம் என்றும், புளூட்டோனியம் ரேடியத்தை விட ஆபத்தானது என்றும், எலும்புகளில் சேரும் தன்மை கொண்டது என்றும் இறுதியில் தீர்மானிக்கப்பட்டது.

அறியப்பட்டபடி, புளூட்டோனியம் இயற்கையில் நடைமுறையில் இல்லாத ஒரு உறுப்பு. இருப்பினும், 1945-1963 காலகட்டத்தில் அணுசக்தி சோதனைகளின் விளைவாக சுமார் ஐந்து டன்கள் வளிமண்டலத்தில் வெளியிடப்பட்டன. 1980 களுக்கு முன்னர் அணுசக்தி சோதனைகள் காரணமாக வளிமண்டலத்தில் வெளியிடப்பட்ட புளூட்டோனியத்தின் மொத்த அளவு 10 டன் என மதிப்பிடப்பட்டுள்ளது. சில மதிப்பீடுகளின்படி, யுனைடெட் ஸ்டேட்ஸில் உள்ள மண்ணில் சராசரியாக 2 மில்லிகுரிகள் (28 மி.கி.) புளூட்டோனியம் ஒரு km2 வீழ்ச்சிக்கு உள்ளது, மேலும் பசிபிக் பெருங்கடலில் புளூட்டோனியம் ஏற்படுவது பூமியில் உள்ள அணுசக்தி பொருட்களின் ஒட்டுமொத்த விநியோகத்துடன் ஒப்பிடும்போது அதிகமாக உள்ளது.

சமீபத்திய நிகழ்வு 1950 களின் நடுப்பகுதியில் பசிபிக் சோதனை தளத்தில் மார்ஷல் தீவுகளில் அமெரிக்க அணுசக்தி சோதனையுடன் தொடர்புடையது. மேற்பரப்பு கடல் நீரில் புளூட்டோனியம் வசிக்கும் நேரம் 6 முதல் 21 ஆண்டுகள் வரை இருக்கும், இருப்பினும், இந்த காலகட்டத்திற்குப் பிறகும், புளூட்டோனியம் பயோஜெனிக் துகள்களுடன் கீழே விழுகிறது, அதில் இருந்து நுண்ணுயிர் சிதைவின் விளைவாக கரையக்கூடிய வடிவங்களாகக் குறைக்கப்படுகிறது.

தொண்ணூற்று நான்காவது தனிமத்துடன் உலகளாவிய மாசுபாடு அணுசக்தி சோதனைகளுடன் மட்டுமல்லாமல், உற்பத்தியில் ஏற்படும் விபத்துக்கள் மற்றும் இந்த உறுப்புடன் தொடர்பு கொள்ளும் உபகரணங்களுடனும் தொடர்புடையது. எனவே ஜனவரி 1968 இல், நான்கு அணு ஆயுதங்களை சுமந்து சென்ற அமெரிக்க விமானப்படை B-52 கிரீன்லாந்தில் விழுந்து நொறுங்கியது. வெடிப்பின் விளைவாக, கட்டணங்கள் அழிக்கப்பட்டு, புளூட்டோனியம் கடலில் கசிந்தது.

ஜனவரி 24, 1978 அன்று சோவியத் விண்கலமான காஸ்மோஸ் -954 உடன் விபத்தின் விளைவாக சுற்றுச்சூழலின் கதிரியக்க மாசுபாட்டின் மற்றொரு வழக்கு. கட்டுப்பாடற்ற சுற்றுப்பாதையின் விளைவாக, அணுசக்தி ஆதாரத்துடன் ஒரு செயற்கைக்கோள் கனேடிய எல்லைக்குள் விழுந்தது. விபத்தின் விளைவாக, ஒரு கிலோகிராம் புளூட்டோனியம் -238 சுற்றுச்சூழலில் வெளியிடப்பட்டது, இது சுமார் 124,000 m² பரப்பளவில் பரவியது.

சுற்றுச்சூழலில் கதிரியக்கப் பொருட்களின் அவசர கசிவுக்கான மிக பயங்கரமான உதாரணம், ஏப்ரல் 26, 1986 இல் நிகழ்ந்த செர்னோபில் அணுமின் நிலையத்தில் விபத்து. நான்காவது மின் அலகு அழிக்கப்பட்டதன் விளைவாக, 190 டன் கதிரியக்க பொருட்கள் (புளூட்டோனியம் ஐசோடோப்புகள் உட்பட) சுமார் 2200 கிமீ² பரப்பளவில் சுற்றுச்சூழலில் வெளியிடப்பட்டன.

புளூட்டோனியத்தை சுற்றுச்சூழலில் வெளியிடுவது மனிதனால் உருவாக்கப்பட்ட சம்பவங்களுடன் மட்டும் தொடர்புடையது அல்ல. ஆய்வக மற்றும் தொழிற்சாலை நிலைகளில் இருந்து புளூட்டோனியம் கசிவு பற்றிய அறியப்பட்ட வழக்குகள் உள்ளன. 235U மற்றும் 239Pu ஆய்வகங்களில் இருந்து இருபதுக்கும் மேற்பட்ட தற்செயலான கசிவுகள் அறியப்படுகின்றன. 1953-1978 காலகட்டத்தில். விபத்துக்கள் 0.81 (மாயக், மார்ச் 15, 1953) 10.1 கிலோ (டாம்ஸ்க், டிசம்பர் 13, 1978) 239Pu இழப்புக்கு வழிவகுத்தது. தொழில்துறை சம்பவங்கள் இரண்டு விபத்துக்கள் மற்றும் 6.2 கிலோ புளூட்டோனியம் இழப்பு காரணமாக லாஸ் அலமோஸில் மொத்தம் இரண்டு இறப்புகள் (ஆகஸ்ட் 21, 1945 மற்றும் மே 21, 1946). 1953 மற்றும் 1963 இல் சரோவ் நகரில். அணு உலைக்கு வெளியே தோராயமாக 8 மற்றும் 17.35 கிலோ விழுந்தது. அவற்றில் ஒன்று 1953 இல் அணு உலை அழிக்க வழிவகுத்தது.

நியூட்ரான்களுடன் 238Pu நியூக்ளியஸ் பிளவுபடும் போது, ​​200 MeV ஆற்றல் வெளியிடப்படுகிறது, இது மிகவும் பிரபலமான வெளிவெப்ப எதிர்வினையை விட 50 மில்லியன் மடங்கு அதிகமாகும்: C + O2 → CO2. ஒரு அணு உலையில் "எரியும்", ஒரு கிராம் புளூட்டோனியம் 2,107 கிலோகலோரி உற்பத்தி செய்கிறது - இது 4 டன் நிலக்கரியில் உள்ள ஆற்றல். ஆற்றல் சமமான புளூட்டோனியம் எரிபொருளின் ஒரு திம்பிள் நல்ல விறகின் நாற்பது வேகன்களுக்கு சமமாக இருக்கும்!

புளூட்டோனியத்தின் "இயற்கை ஐசோடோப்பு" (244Pu) அனைத்து டிரான்ஸ்யூரேனியம் தனிமங்களின் மிக நீண்ட கால ஐசோடோப்பாக நம்பப்படுகிறது. இதன் அரை ஆயுள் 8.26∙107 ஆண்டுகள். 244Pu ஐ விட நீண்ட காலமாக இருக்கும் ஒரு டிரான்ஸ்யூரேனியம் தனிமத்தின் ஐசோடோப்பைப் பெற விஞ்ஞானிகள் நீண்ட காலமாக முயற்சித்து வருகின்றனர் - இது சம்பந்தமாக பெரும் நம்பிக்கைகள் 247 செ.மீ. இருப்பினும், அதன் தொகுப்புக்குப் பிறகு, இந்த தனிமத்தின் அரை ஆயுள் 14 மில்லியன் ஆண்டுகள் மட்டுமே என்று மாறியது.

கதை

1934 ஆம் ஆண்டில், என்ரிகோ ஃபெர்மி தலைமையிலான விஞ்ஞானிகள் குழு ரோம் பல்கலைக்கழகத்தில் அறிவியல் பணியின் போது வரிசை எண் 94 உடன் ஒரு வேதியியல் தனிமத்தைக் கண்டுபிடித்ததாக அறிக்கை அளித்தது. ஃபெர்மியின் வற்புறுத்தலின் பேரில், அந்த உறுப்புக்கு ஹெஸ்பெரியம் என்று பெயரிடப்பட்டது, விஞ்ஞானி அவர் உறுதியாக நம்பினார். ஒரு புதிய தனிமத்தை கண்டுபிடித்தார், அது இப்போது புளூட்டோனியம் என்று அழைக்கப்படுகிறது, இதனால் டிரான்ஸ்யூரேனியம் தனிமங்கள் இருப்பதைக் குறிக்கிறது மற்றும் அவற்றின் தத்துவார்த்த கண்டுபிடிப்பாளராக மாறியது. ஃபெர்மி 1938 இல் தனது நோபல் விரிவுரையில் இந்தக் கருதுகோளை ஆதரித்தார். ஜெர்மன் விஞ்ஞானிகளான ஓட்டோ ஃபிரிஷ் மற்றும் ஃபிரிட்ஸ் ஸ்ட்ராஸ்மேன் ஆகியோரால் அணுக்கரு பிளவைக் கண்டுபிடித்த பிறகுதான், 1939 இல் ஸ்டாக்ஹோமில் வெளியிடப்பட்ட அச்சிடப்பட்ட பதிப்பில் "டிரான்ஸ்யூரேனியம் தனிமங்களின் முழுப் பிரச்சனையையும்" மறுபரிசீலனை செய்ய வேண்டியதன் அவசியத்தைக் குறிக்கும் வகையில் ஃபெர்மி ஒரு குறிப்பை எழுத வேண்டிய கட்டாயம் ஏற்பட்டது. உண்மை என்னவென்றால், ஃபிரிஷ் மற்றும் ஸ்ட்ராஸ்மேனின் பணி, ஃபெர்மி தனது சோதனைகளில் கண்டுபிடித்த செயல்பாடு துல்லியமாக பிளவு காரணமாக இருந்தது, அவர் முன்பு நம்பியபடி டிரான்ஸ்யூரேனியம் தனிமங்களின் கண்டுபிடிப்பு அல்ல என்பதைக் காட்டுகிறது.

ஒரு புதிய தனிமம், தொண்ணூற்று நான்காவது, 1940 இன் இறுதியில் கண்டுபிடிக்கப்பட்டது. கலிபோர்னியா பல்கலைக்கழகத்தின் பெர்க்லியில் நடந்துள்ளது. யுரேனியம் ஆக்சைடை (U3O8) கனரக ஹைட்ரஜன் அணுக்கருக்களுடன் (டியூட்டரோன்கள்) குண்டுவீசுவதன் மூலம், க்ளென் டி. சீபோர்க் தலைமையிலான அமெரிக்க கதிரியக்க வேதியியலாளர்கள் குழு, 90 ஆண்டுகள் அரை ஆயுளுடன் முன்பு அறியப்படாத ஆல்பா துகள் உமிழ்ப்பானைக் கண்டுபிடித்தது. இந்த உமிழ்ப்பான் 238 நிறை எண் கொண்ட தனிம எண். 94 இன் ஐசோடோப்பாக மாறியது. எனவே, டிசம்பர் 14, 1940 இல், புளூட்டோனியத்தின் முதல் மைக்ரோகிராம் அளவுகள் மற்ற தனிமங்கள் மற்றும் அவற்றின் சேர்மங்களின் கலவையுடன் பெறப்பட்டது.

1940 இல் நடத்தப்பட்ட ஒரு பரிசோதனையின் போது, ​​அணுக்கரு வினையின் போது, ​​குறுகிய கால ஐசோடோப்பு நெப்டியூனியம்-238 (அரை ஆயுள் 2.117 நாட்கள்) முதன்முதலில் உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது, அதிலிருந்து புளூட்டோனியம்-238:

23392U (d,2n) → 23893Np → (β−) 23894Pu

புதிய தனிமத்தை அசுத்தங்களிலிருந்து பிரிப்பதற்கான நீண்ட மற்றும் கடினமான இரசாயன சோதனைகள் இரண்டு மாதங்கள் நீடித்தன. ஒரு புதிய இரசாயன தனிமத்தின் இருப்பு பிப்ரவரி 23-24, 1941 இரவு ஜி.டி. சீபோர்க், ஈ.எம். மேக்மில்லன், ஜே. டபிள்யூ. கென்னடி மற்றும் ஏ.சி. வால் ஆகியோரால் அதன் முதல் இரசாயன பண்புகள் பற்றிய ஆய்வின் மூலம் உறுதிப்படுத்தப்பட்டது - குறைந்தது இரண்டு ஆக்சிஜனேற்றத்தை வைத்திருக்கும் திறன். மாநிலங்களில். சோதனைகள் முடிவடைந்ததை விட சிறிது நேரம் கழித்து, இந்த ஐசோடோப்பு பிளவுபடாதது, எனவே, மேலதிக ஆய்வுக்கு ஆர்வமற்றது என்று நிறுவப்பட்டது. விரைவில் (மார்ச் 1941), கென்னடி, சீபோர்க், செக்ரே மற்றும் வால் ஆகியோர் ஒரு சைக்ளோட்ரானில் அதிக முடுக்கப்பட்ட நியூட்ரான்களுடன் யுரேனியத்தை கதிர்வீச்சு செய்வதன் மூலம் புளூட்டோனியம்-239 என்ற மிக முக்கியமான ஐசோடோப்பை ஒருங்கிணைத்தனர். இந்த ஐசோடோப்பு நெப்டியூனியம் -239 சிதைவதால் உருவாகிறது, ஆல்பா கதிர்களை வெளியிடுகிறது மற்றும் 24,000 ஆண்டுகள் அரை ஆயுள் கொண்டது. தனிமத்தின் முதல் தூய கலவை 1942 இல் பெறப்பட்டது, மற்றும் உலோக புளூட்டோனியத்தின் முதல் எடை அளவு 1943 இல் பெறப்பட்டது.

புதிய தனிமம் 94 இன் பெயர் 1948 இல் மேக்மில்லனால் முன்மொழியப்பட்டது, அவர் புளூட்டோனியம் கண்டுபிடிப்பதற்கு சில மாதங்களுக்கு முன்பு, F. Eibelson உடன் இணைந்து, யுரேனியத்தை விட கனமான முதல் தனிமத்தைப் பெற்றார் - உறுப்பு எண். 93, இது மரியாதைக்குரிய நெப்டியூனியம் என்று பெயரிடப்பட்டது. நெப்டியூன் கிரகத்தின் - யுரேனஸுக்கு அப்பால் முதலாவது. ஒப்புமை மூலம், புளூட்டோ கிரகம் யுரேனஸுக்கு அடுத்ததாக இருப்பதால், உறுப்பு எண். 94 புளூட்டோனியம் என்று அழைக்க முடிவு செய்தனர். இதையொட்டி, சீபோர்க் புதிய தனிமத்தை "புளூட்டியம்" என்று அழைக்க முன்மொழிந்தார், ஆனால் "புளூட்டோனியம்" உடன் ஒப்பிடும்போது பெயர் மிகவும் நன்றாக இல்லை என்பதை உணர்ந்தார். கூடுதலாக, அவர் புதிய உறுப்புக்கான பிற பெயர்களை முன்வைத்தார்: அல்டிமியம், எக்ஸ்டெர்மியம், அந்த நேரத்தில் தவறான தீர்ப்பின் காரணமாக, புளூட்டோனியம் கால அட்டவணையில் கடைசி வேதியியல் தனிமமாக மாறும். இதன் விளைவாக, சூரிய குடும்பத்தில் கடைசி கிரகம் கண்டுபிடிக்கப்பட்டதன் நினைவாக இந்த உறுப்புக்கு "புளூட்டோனியம்" என்று பெயரிடப்பட்டது.

இயற்கையில் இருப்பது

புளூட்டோனியத்தின் மிக நீண்ட ஐசோடோப்பின் அரை ஆயுள் 75 மில்லியன் ஆண்டுகள் ஆகும். இந்த எண்ணிக்கை மிகவும் சுவாரஸ்யமாக உள்ளது, இருப்பினும், கேலக்ஸியின் வயது பில்லியன் ஆண்டுகளில் அளவிடப்படுகிறது. பிரபஞ்சத்தின் தனிமங்களின் பெரும் தொகுப்பின் போது உருவான தொண்ணூற்று-நான்காவது தனிமத்தின் முதன்மை ஐசோடோப்புகள் இன்றுவரை உயிர்வாழ வாய்ப்பில்லை என்பதை இதிலிருந்து பின்பற்றுகிறது. இன்னும், பூமியில் புளூட்டோனியம் இல்லை என்று இது அர்த்தப்படுத்துவதில்லை. இது தொடர்ந்து யுரேனியம் தாதுக்களில் உருவாகிறது. காஸ்மிக் கதிர்வீச்சிலிருந்து நியூட்ரான்கள் மற்றும் 238U அணுக்கருக்களின் தன்னிச்சையான பிளவு மூலம் உருவாகும் நியூட்ரான்களைக் கைப்பற்றுவதன் மூலம், இந்த ஐசோடோப்பின் சில - மிகச் சில - அணுக்கள் 239U அணுக்களாக மாறுகின்றன. இந்த தனிமத்தின் கருக்கள் மிகவும் நிலையற்றவை, அவை எலக்ட்ரான்களை வெளியிடுகின்றன, அதன் மூலம் அவற்றின் கட்டணத்தை அதிகரிக்கின்றன, மேலும் நெப்டியூனியம், முதல் டிரான்ஸ்யூரேனியம் உறுப்பு உருவாக்கம் ஏற்படுகிறது. 239Np நிலையற்றது, அதன் கருக்களும் எலக்ட்ரான்களை வெளியிடுகின்றன, எனவே வெறும் 56 மணி நேரத்தில் 239Np இன் பாதி 239Pu ஆக மாறும்.

இந்த ஐசோடோப்பின் அரை ஆயுள் ஏற்கனவே மிக நீண்டது மற்றும் 24,000 ஆண்டுகள் ஆகும். சராசரியாக, 239Pu இன் உள்ளடக்கம் ரேடியத்தை விட தோராயமாக 400,000 மடங்கு குறைவாக உள்ளது. எனவே, என்னுடையது மட்டுமல்ல, "நிலப்பரப்பு" புளூட்டோனியத்தைக் கண்டறிவது கூட மிகவும் கடினம். சிறிய அளவு 239Pu - ஒரு டிரில்லியனுக்கு பாகங்கள் - மற்றும் சிதைவு பொருட்கள் யுரேனியம் தாதுக்களில் காணப்படுகின்றன, எடுத்துக்காட்டாக ஓக்லோ, காபோன் (மேற்கு ஆப்ரிக்கா) இல் உள்ள இயற்கை அணு உலையில். "இயற்கை அணு உலை" என்று அழைக்கப்படுபவை உலகில் உள்ள ஒரே ஒன்றாக கருதப்படுகிறது, இதில் ஆக்டினைடுகள் மற்றும் அவற்றின் பிளவு பொருட்கள் தற்போது புவிக்கோளத்தில் உருவாகின்றன. நவீன மதிப்பீடுகளின்படி, பல மில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு முன்பு இந்த பிராந்தியத்தில் வெப்ப வெளியீட்டில் ஒரு சுய-நிலையான எதிர்வினை நடந்தது, இது அரை மில்லியன் ஆண்டுகளுக்கும் மேலாக நீடித்தது.

எனவே, யுரேனியம் தாதுக்களில், யுரேனியம் கருக்களால் நியூட்ரான்கள் கைப்பற்றப்பட்டதன் விளைவாக, நெப்டியூனியம் (239Np) உருவாகிறது என்பதை நாம் ஏற்கனவே அறிவோம், இதன் β- சிதைவு தயாரிப்பு இயற்கையான புளூட்டோனியம் -239 ஆகும். சிறப்பு கருவிகளுக்கு நன்றி - மாஸ் ஸ்பெக்ட்ரோமீட்டர்கள் - புளூட்டோனியம் -244 (244Pu), மிக நீண்ட அரை ஆயுளைக் கொண்ட - சுமார் 80 மில்லியன் ஆண்டுகள், ப்ரீகேம்ப்ரியன் பாஸ்ட்னேசைட்டில் (சீரியம் தாது) கண்டுபிடிக்கப்பட்டது. இயற்கையில், 244Pu முக்கியமாக டையாக்சைடு (PuO2) வடிவத்தில் காணப்படுகிறது, இது மணலை விட (குவார்ட்ஸ்) தண்ணீரில் குறைவாக கரையக்கூடியது. புளூட்டோனியம்-244 இன் சிதைவுச் சங்கிலியில் ஒப்பீட்டளவில் நீண்டகால ஐசோடோப்பு புளூட்டோனியம்-240 (240Pu) இருப்பதால், அதன் சிதைவு ஏற்படுகிறது, ஆனால் இது மிகவும் அரிதாகவே நிகழ்கிறது (10,000 இல் 1 வழக்கு). மிகவும் சிறிய அளவிலான புளூட்டோனியம்-238 (238Pu) யுரேனியம் தாதுக்களில் காணப்படும் யுரேனியம்-238 என்ற தாய் ஐசோடோப்பின் மிக அரிதான இரட்டை பீட்டா சிதைவின் காரணமாகும்.

247Pu மற்றும் 255Pu ஐசோடோப்புகளின் தடயங்கள் தெர்மோநியூக்ளியர் குண்டுகளின் வெடிப்புக்குப் பிறகு சேகரிக்கப்பட்ட தூசியில் கண்டுபிடிக்கப்பட்டன.

புளூட்டோனியம் தொடர்பான மிகக் குறைந்த அளவிலான புளூட்டோனியம் மனித உடலில் அனுமானமாக இருக்கக்கூடும். புளூட்டோனியம் முக்கியமாக எலும்புக்கூடு மற்றும் கல்லீரலில் குவிகிறது, அது நடைமுறையில் வெளியேற்றப்படாது. கூடுதலாக, தொண்ணூற்று-நான்கு உறுப்பு கடல் உயிரினங்களால் திரட்டப்படுகிறது; நில தாவரங்கள் முக்கியமாக வேர் அமைப்பு மூலம் புளூட்டோனியத்தை உறிஞ்சுகின்றன.

செயற்கையாக தொகுக்கப்பட்ட புளூட்டோனியம் இன்னும் இயற்கையில் உள்ளது என்று மாறிவிடும், எனவே அது ஏன் வெட்டப்படவில்லை, ஆனால் செயற்கையாக பெறப்பட்டது? உண்மை என்னவென்றால், இந்த தனிமத்தின் செறிவு மிகவும் குறைவாக உள்ளது. மற்றொரு கதிரியக்க உலோகம் - ரேடியம் பற்றி அவர்கள் கூறுகிறார்கள்: "ஒரு கிராம் உற்பத்தி - ஒரு ஆண்டு வேலை," மற்றும் இயற்கையில் ரேடியம் புளூட்டோனியத்தை விட 400,000 மடங்கு அதிகமாக உள்ளது! இந்த காரணத்திற்காக, என்னுடையது மட்டுமல்ல, "நிலப்பரப்பு" புளூட்டோனியத்தைக் கண்டறிவது கூட மிகவும் கடினம். அணு உலைகளில் உற்பத்தி செய்யப்படும் புளூட்டோனியத்தின் இயற்பியல் மற்றும் வேதியியல் பண்புகளை ஆய்வு செய்த பின்னரே இது செய்யப்பட்டது.

விண்ணப்பம்

239Pu ஐசோடோப்பு (U உடன்) வெப்ப மற்றும் வேகமான நியூட்ரான்களில் (முக்கியமாக) இயங்கும் சக்தி உலைகளில் அணு எரிபொருளாகவும், அணு ஆயுதங்கள் தயாரிப்பிலும் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

உலகெங்கிலும் உள்ள சுமார் அரை ஆயிரம் அணுமின் நிலையங்கள் தோராயமாக 370 GW மின்சாரத்தை (அல்லது உலகின் மொத்த மின்சார உற்பத்தியில் 15%) உற்பத்தி செய்கின்றன. புளூட்டோனியம் -236 அணு மின்சார பேட்டரிகள் தயாரிப்பில் பயன்படுத்தப்படுகிறது, அதன் சேவை வாழ்க்கை ஐந்து ஆண்டுகள் அல்லது அதற்கு மேல் அடையும், அவை இதயத்தை (பேஸ்மேக்கர்கள்) தூண்டும் தற்போதைய ஜெனரேட்டர்களில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. 238Pu விண்வெளி ஆராய்ச்சியில் பயன்படுத்தப்படும் சிறிய அளவிலான அணுசக்தி ஆதாரங்களில் பயன்படுத்தப்படுகிறது. எனவே, நியூ ஹொரைசன்ஸ், கலிலியோ மற்றும் காசினி ஆய்வுகள், கியூரியாசிட்டி ரோவர் மற்றும் பிற விண்கலங்களுக்கு புளூட்டோனியம்-238 ஆற்றல் மூலமாகும்.

அணு ஆயுதங்கள் புளூட்டோனியம்-239 ஐப் பயன்படுத்துகின்றன, ஏனெனில் இந்த ஐசோடோப்பு மட்டுமே அணுகுண்டில் பயன்படுத்த பொருத்தமான நியூக்ளைடு ஆகும். கூடுதலாக, அணு குண்டுகளில் புளூட்டோனியம் -239 அடிக்கடி பயன்படுத்தப்படுவதால், புளூட்டோனியம் கோளத்தில் (வெடிகுண்டு கோர் அமைந்துள்ள இடத்தில்) குறைந்த அளவை ஆக்கிரமித்துள்ளது, எனவே, குண்டின் வெடிக்கும் சக்தியை இதன் காரணமாகப் பெற முடியும். சொத்து.

புளூட்டோனியம் சம்பந்தப்பட்ட அணு வெடிப்பு நிகழும் திட்டம் குண்டின் வடிவமைப்பிலேயே உள்ளது, இதன் மையமானது 239Pu நிரப்பப்பட்ட கோளத்தைக் கொண்டுள்ளது. தரையில் மோதும் தருணத்தில், கோளம் ஒரு மில்லியன் வளிமண்டலங்களுக்கு சுருக்கப்பட்டுள்ளது, அதன் வடிவமைப்பு மற்றும் இந்த கோளத்தைச் சுற்றியுள்ள வெடிபொருளுக்கு நன்றி. தாக்கத்திற்குப் பிறகு, மையமானது குறுகிய காலத்தில் தொகுதி மற்றும் அடர்த்தியில் விரிவடைகிறது - பல்லாயிரக்கணக்கான மைக்ரோ விநாடிகள், அசெம்பிளி வெப்ப நியூட்ரான்களுடன் சிக்கலான நிலையைத் தாண்டி, வேகமான நியூட்ரான்களுடன் சூப்பர் கிரிட்டிகல் நிலைக்குச் செல்கிறது - ஒரு அணு சங்கிலி எதிர்வினை பங்கேற்புடன் தொடங்குகிறது. நியூட்ரான்கள் மற்றும் தனிமத்தின் கருக்கள். அணுகுண்டின் இறுதி வெடிப்பு பத்து மில்லியன் டிகிரி வரிசையின் வெப்பநிலையை வெளியிடுகிறது.

புளூட்டோனியம் ஐசோடோப்புகள் டிரான்ஸ்ப்ளூடோனியம் (புளூட்டோனியத்திற்கு அடுத்தது) தனிமங்களின் தொகுப்பில் அவற்றின் பயன்பாட்டைக் கண்டறிந்துள்ளன. எடுத்துக்காட்டாக, ஓக் ரிட்ஜ் தேசிய ஆய்வகத்தில், 239Pu, 24496Cm, 24296Cm, 24997Bk, 25298Cf, 25399Es மற்றும் 257100Fm ஆகியவற்றின் நீண்ட கால நியூட்ரான் கதிர்வீச்சுடன் பெறப்படுகிறது. அதே வழியில், americium 24195Am முதன்முதலில் 1944 இல் பெறப்பட்டது. 2010 ஆம் ஆண்டில், புளூட்டோனியம்-242 ஆக்சைடு கால்சியம்-48 அயனிகளுடன் வெடித்தது, அன்குவாடியத்திற்கு ஆதாரமாக செயல்பட்டது.

δ-நிலைப்படுத்தப்பட்ட புளூட்டோனியம் உலோகக்கலவைகள் எரிபொருள் தண்டுகள் தயாரிப்பில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, ஏனெனில் அவை தூய புளூட்டோனியத்துடன் ஒப்பிடும்போது குறிப்பிடத்தக்க சிறந்த உலோகவியல் பண்புகளைக் கொண்டுள்ளன, இது வெப்பமடையும் போது கட்ட மாற்றங்களுக்கு உட்படுகிறது மற்றும் மிகவும் உடையக்கூடிய மற்றும் நம்பமுடியாத பொருளாகும். மற்ற தனிமங்களுடனான புளூட்டோனியத்தின் கலவைகள் பொதுவாக தேவையான விகிதத்தில் தனிமங்களின் நேரடி தொடர்பு மூலம் பெறப்படுகின்றன, அதே சமயம் வில் உருகும் முக்கியமாக சில நேரங்களில் நிலையற்ற கலவைகள் தெளிப்பு படிவு அல்லது உருகுதல் மூலம் பெறப்படுகின்றன.

புளூட்டோனியத்திற்கான முக்கிய தொழில்துறை கலவை கூறுகள் காலியம், அலுமினியம் மற்றும் இரும்பு, இருப்பினும் புளூட்டோனியம் அரிய விதிவிலக்குகள் (பொட்டாசியம், சோடியம், லித்தியம், ரூபிடியம், மெக்னீசியம், கால்சியம், ஸ்ட்ரோண்டியம், பேரியம், யூரோபியம், யூரோபியம்) மற்றும் பெரும்பாலான உலோகங்களுடன் உலோகக் கலவைகள் மற்றும் இடைநிலைகளை உருவாக்கும் திறன் கொண்டது. . பயனற்ற உலோகங்கள்: மாலிப்டினம், நியோபியம், குரோமியம், டான்டலம் மற்றும் டங்ஸ்டன் ஆகியவை திரவ புளூட்டோனியத்தில் கரையக்கூடியவை, ஆனால் திடமான புளூட்டோனியத்தில் கிட்டத்தட்ட கரையாதவை அல்லது சிறிது கரையக்கூடியவை. இண்டியம், சிலிக்கான், துத்தநாகம் மற்றும் சிர்கோனியம் ஆகியவை விரைவாக குளிர்ச்சியடையும் போது மெட்டாஸ்டேபிள் δ-புளூட்டோனியத்தை (δ"-கட்டம்) உருவாக்கும் திறன் கொண்டவை.காலியம், அலுமினியம், அமெரிக்கா, ஸ்காண்டியம் மற்றும் சீரியம் ஆகியவை அறை வெப்பநிலையில் δ-புளூட்டோனியத்தை நிலைப்படுத்த முடியும்.

அதிக அளவு ஹோல்மியம், ஹாஃப்னியம் மற்றும் தாலியம் ஆகியவை சில δ-புளூட்டோனியத்தை அறை வெப்பநிலையில் சேமிக்க அனுமதிக்கின்றன. அதிக வெப்பநிலையில் α-புளூட்டோனியத்தை நிலைப்படுத்தக்கூடிய ஒரே தனிமம் நெப்டியூனியம் ஆகும். டைட்டானியம், ஹாஃப்னியம் மற்றும் சிர்கோனியம் ஆகியவை விரைவாக குளிர்ச்சியடையும் போது அறை வெப்பநிலையில் β-புளூட்டோனியத்தின் கட்டமைப்பை உறுதிப்படுத்துகின்றன. அத்தகைய உலோகக் கலவைகளின் பயன்பாடுகள் மிகவும் வேறுபட்டவை. எடுத்துக்காட்டாக, புளூட்டோனியத்தின் δ கட்டத்தை நிலைப்படுத்த புளூட்டோனியம்-கேலியம் அலாய் பயன்படுத்தப்படுகிறது, இது α-δ கட்ட மாற்றத்தைத் தவிர்க்கிறது. புளூட்டோனியம்-கேலியம்-கோபால்ட் மும்முனை அலாய் (PuGaCo5) என்பது 18.5 K இல் உள்ள ஒரு சூப்பர் கண்டக்டிங் அலாய் ஆகும். அணுக்கரு எரிபொருளாகப் பயன்படுத்தப்படும் பல உலோகக் கலவைகள் (புளூட்டோனியம்-சிர்கோனியம், புளூட்டோனியம்-சீரியம் மற்றும் புளூட்டோனியம்-சீரியம்-கோபால்ட்) உள்ளன.

உற்பத்தி

தொழில்துறை புளூட்டோனியம் இரண்டு வழிகளில் உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது. இது அணு உலைகளில் உள்ள 238U கருக்களின் கதிர்வீச்சு அல்லது யுரேனியம், டிரான்ஸ்யூரானிக் தனிமங்கள் மற்றும் செலவழிக்கப்பட்ட எரிபொருளில் உள்ள பிளவுப் பொருட்களிலிருந்து புளூட்டோனியத்தை கதிரியக்க வேதியியல் முறைகள் (இணை-மழைப்பொழிவு, பிரித்தெடுத்தல், அயனி பரிமாற்றம் போன்றவை) மூலம் பிரித்தல் ஆகும்.

முதல் வழக்கில், மிகவும் நடைமுறையான ஐசோடோப்பு 239Pu (240Pu இன் சிறிய கலவையுடன் கலந்தது) அணு உலைகளில் யுரேனியம் கருக்கள் மற்றும் நியூட்ரான்களின் பங்கேற்புடன் β- சிதைவைப் பயன்படுத்தி மற்றும் நெப்டியூனியம் ஐசோடோப்புகளின் பங்கேற்புடன் ஒரு இடைநிலை பிளவு உற்பத்தியாக உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது:

23892U + 21D → 23893Np + 210n;

23893Np → 23894Pu

β- சிதைவு

இந்த செயல்பாட்டில், ஒரு டியூட்டரான் யுரேனியம் -238 இல் நுழைகிறது, இதன் விளைவாக நெப்டியூனியம் -238 மற்றும் இரண்டு நியூட்ரான்கள் உருவாகின்றன. நெப்டியூனியம்-238 பின்னர் தன்னிச்சையாக பிளவுபட்டு, பீட்டா-மைனஸ் துகள்களை வெளியிடுகிறது, அவை புளூட்டோனியம்-238 ஐ உருவாக்குகின்றன.

பொதுவாக, கலவையில் 239Pu இன் உள்ளடக்கம் 90-95%, 240Pu 1-7%, மற்ற ஐசோடோப்புகளின் உள்ளடக்கம் ஒரு சதவீதத்தின் பத்தில் ஒரு பங்கிற்கு மேல் இல்லை. நீண்ட அரை ஆயுள் கொண்ட ஐசோடோப்புகள் - 242Pu மற்றும் 244Pu ஆகியவை 239Pu நியூட்ரான்களுடன் நீண்ட கதிர்வீச்சு மூலம் பெறப்படுகின்றன. மேலும், 242Pu இன் மகசூல் பல பத்து சதவீதம் ஆகும், மேலும் 244Pu என்பது 242Pu உள்ளடக்கத்தில் ஒரு சதவீதத்தின் ஒரு பகுதி. நெப்டியூனியம்-237 நியூட்ரான்களுடன் கதிரியக்கப்படும்போது சிறிய அளவிலான ஐசோடோபிகல் தூய புளூட்டோனியம்-238 உருவாகிறது. 232-237 நிறை எண்கள் கொண்ட புளூட்டோனியத்தின் ஒளி ஐசோடோப்புகள் பொதுவாக α-துகள்களுடன் யுரேனியம் ஐசோடோப்புகளை கதிர்வீச்சு செய்வதன் மூலம் சைக்ளோட்ரானில் பெறப்படுகின்றன.

239Pu இன் தொழில்துறை உற்பத்தியின் இரண்டாவது முறையானது ப்யூரெக்ஸ் செயல்முறையைப் பயன்படுத்துகிறது. முதல் சுழற்சியில், Pu மற்றும் U ஆகியவை பிளவு தயாரிப்புகளிலிருந்து கூட்டாக சுத்திகரிக்கப்படுகின்றன, பின்னர் பிரிக்கப்படுகின்றன. இரண்டாவது மற்றும் மூன்றாவது சுழற்சிகளில், புளூட்டோனியம் மேலும் சுத்திகரிக்கப்பட்டு செறிவூட்டப்படுகிறது. அத்தகைய செயல்முறையின் திட்டம், தனிமங்களின் டெட்ரா மற்றும் ஹெக்ஸாவலன்ட் சேர்மங்களின் பண்புகளில் உள்ள வேறுபாட்டை அடிப்படையாகக் கொண்டது.

ஆரம்பத்தில், செலவழிக்கப்பட்ட எரிபொருள் கம்பிகள் அகற்றப்பட்டு, செலவழிக்கப்பட்ட புளூட்டோனியம் மற்றும் யுரேனியம் கொண்ட உறைப்பூச்சு உடல் மற்றும் இரசாயன வழிமுறைகளால் அகற்றப்படுகிறது. அடுத்து, பிரித்தெடுக்கப்பட்ட அணு எரிபொருள் நைட்ரிக் அமிலத்தில் கரைக்கப்படுகிறது. எல்லாவற்றிற்கும் மேலாக, இது கரைக்கும் போது ஒரு வலுவான ஆக்ஸிஜனேற்ற முகவர், மற்றும் யுரேனியம், புளூட்டோனியம் மற்றும் அசுத்தங்கள் ஆக்ஸிஜனேற்றப்படுகின்றன. பூஜ்ஜிய வேலன்ஸ் கொண்ட புளூட்டோனியம் அணுக்கள் பு+6 ஆக மாற்றப்பட்டு, புளூட்டோனியம் மற்றும் யுரேனியம் இரண்டும் கரைக்கப்படுகின்றன. அத்தகைய கரைசலில் இருந்து, தொண்ணூற்று-நான்காவது தனிமமானது சல்பர் டை ஆக்சைடுடன் மும்மடங்கு நிலைக்குக் குறைக்கப்பட்டு, பின்னர் லந்தனம் ஃவுளூரைடுடன் (LaF3) வீழ்படிவு செய்யப்படுகிறது.

இருப்பினும், புளூட்டோனியத்துடன் கூடுதலாக, வண்டலில் நெப்டியூனியம் மற்றும் அரிதான பூமி கூறுகள் உள்ளன, ஆனால் மொத்தமாக (யுரேனியம்) கரைசலில் உள்ளது. அடுத்து, புளூட்டோனியம் மீண்டும் பு+6 ஆக ஆக்சிஜனேற்றம் செய்யப்பட்டு மீண்டும் லந்தனம் புளோரைடு சேர்க்கப்படுகிறது. இப்போது பூமியின் அரிதான தனிமங்கள் படிந்து, புளூட்டோனியம் கரைசலில் உள்ளது. அடுத்து, நெப்டியூனியம் பொட்டாசியம் ப்ரோமேட்டுடன் டெட்ராவலன்ட் நிலைக்கு ஆக்சிஜனேற்றம் செய்யப்படுகிறது, ஏனெனில் இந்த மறுஉருவாக்கமானது புளூட்டோனியத்தில் எந்த விளைவையும் ஏற்படுத்தாது, பின்னர் அதே லாந்தனம் ஃவுளூரைடுடன் இரண்டாம் நிலை மழைப்பொழிவின் போது, ​​டிரிவலன்ட் புளூட்டோனியம் ஒரு படிவுக்குள் செல்கிறது, மேலும் நெப்டியூனியம் கரைசலில் உள்ளது. அத்தகைய செயல்பாடுகளின் இறுதி தயாரிப்புகள் புளூட்டோனியம் கொண்ட கலவைகள் - PuO2 டை ஆக்சைடு அல்லது புளோரைடுகள் (PuF3 அல்லது PuF4), இதிலிருந்து உலோக புளூட்டோனியம் பெறப்படுகிறது (பேரியம், கால்சியம் அல்லது லித்தியம் நீராவியைக் குறைப்பதன் மூலம்).

ஒரு டங்ஸ்டன் அல்லது டான்டலம் கேத்தோடைப் பயன்படுத்தி பொட்டாசியம், சோடியம் மற்றும் புளூட்டோனியம் குளோரைடு ஆகியவற்றின் எலக்ட்ரோலைட்டுடன் 700 ° C இல் மின்னாற்பகுப்பு செல்களில் செய்யப்படும் பைரோகெமிக்கல் முறையில் தயாரிக்கப்படும் உலோகத்தின் மின்னாற்பகுப்பு சுத்திகரிப்பு மூலம் தூய்மையான புளூட்டோனியத்தை அடைய முடியும். இவ்வாறு பெறப்படும் புளூட்டோனியம் 99.99% தூய்மை கொண்டது.

அதிக அளவு புளூட்டோனியத்தை உற்பத்தி செய்ய, "பிரீடர்ஸ்" (ஆங்கில வினைச்சொல்லில் இருந்து இனப்பெருக்கம் - பெருக்க) என்று அழைக்கப்படும் இனப்பெருக்க உலைகள் கட்டப்பட்டுள்ளன. இந்த உலைகள் இந்த பொருளைப் பெறுவதற்கான செலவை விட அதிக அளவில் பிளவு பொருட்களை உற்பத்தி செய்யும் திறன் காரணமாக அவற்றின் பெயரைப் பெற்றன. இந்த வகை உலைகளுக்கும் பிற உலைகளுக்கும் உள்ள வித்தியாசம் என்னவென்றால், அவற்றில் உள்ள நியூட்ரான்கள் 238U உடன் வினைபுரிய முடிந்தவரை அவைகளில் உள்ள நியூட்ரான்கள் மெதுவாக இல்லை (உதாரணமாக, கிராஃபைட் இல்லை).

எதிர்வினைக்குப் பிறகு, 239U அணுக்கள் உருவாகின்றன, அவை பின்னர் 239Pu ஐ உருவாக்குகின்றன. அத்தகைய உலையின் மையமானது, குறைக்கப்பட்ட யுரேனியம் டை ஆக்சைடில் (UO2) உள்ள PuO2 ஐக் கொண்டுள்ளது, அதைவிட அதிகமாகக் குறைக்கப்பட்ட யுரேனியம் டை ஆக்சைடு-238 (238UO2) ஷெல் மூலம் சூழப்பட்டுள்ளது, இதில் 239Pu உருவாகிறது. 238U மற்றும் 235U ஆகியவற்றின் ஒருங்கிணைந்த பயன்பாடு "வளர்ப்பவர்கள்" மற்ற உலைகளை விட இயற்கை யுரேனியத்திலிருந்து 50-60 மடங்கு அதிக ஆற்றலை உற்பத்தி செய்ய அனுமதிக்கிறது. இருப்பினும், இந்த உலைகள் ஒரு பெரிய குறைபாட்டைக் கொண்டுள்ளன - எரிபொருள் தண்டுகள் தண்ணீரைத் தவிர வேறு ஒரு ஊடகத்தால் குளிர்விக்கப்பட வேண்டும், இது அவற்றின் ஆற்றலைக் குறைக்கிறது. எனவே, திரவ சோடியத்தை குளிரூட்டியாக பயன்படுத்த முடிவு செய்யப்பட்டது.

யு.எஸ்.எஸ்.ஆர் மற்றும் கிரேட் பிரிட்டன் ஆகியவை 1950 களில் மட்டுமே கட்டுமானத்தை ஆரம்பித்தன.

இயற்பியல் பண்புகள்

புளூட்டோனியம் மிகவும் கனமான (சாதாரண நிலை 19.84 g/cm³) வெள்ளி உலோகம், நிக்கலைப் போலவே சுத்திகரிக்கப்பட்ட நிலையில் உள்ளது, ஆனால் காற்றில் புளூட்டோனியம் விரைவாக ஆக்சிஜனேற்றம் அடைந்து, மங்கி, ஒரு மாறுபட்ட படமாக உருவாகிறது, முதலில் வெளிர் மஞ்சள், பின்னர் அடர் ஊதா நிறமாக மாறும். . கடுமையான ஆக்சிஜனேற்றம் ஏற்படும் போது, ​​ஒரு ஆலிவ் பச்சை ஆக்சைடு தூள் (PuO2) உலோக மேற்பரப்பில் தோன்றும்.

புளூட்டோனியம் ஒரு அதிக எலக்ட்ரோநெக்டிவ் மற்றும் எதிர்வினை உலோகமாகும், இது யுரேனியத்தை விட பல மடங்கு அதிகம். இது ஏழு அலோட்ரோபிக் மாற்றங்களைக் கொண்டுள்ளது (α, β, γ, δ, δ", ε மற்றும் ζ), இது ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்பநிலை வரம்பிலும் ஒரு குறிப்பிட்ட அழுத்த வரம்பிலும் மாறுகிறது. அறை வெப்பநிலையில், புளூட்டோனியம் α-வடிவத்தில் உள்ளது - இது புளூட்டோனியத்திற்கான மிகவும் பொதுவான அலோட்ரோபிக் மாற்றம் ஆல்பா கட்டத்தில், தூய புளூட்டோனியம் உடையக்கூடியது மற்றும் மிகவும் கடினமானது - இந்த அமைப்பு சாம்பல் வார்ப்பிரும்பு போல கடினமானது, இது மற்ற உலோகங்களுடன் கலக்கப்படாவிட்டால், இது கலவைக்கு நீர்த்துப்போகும் தன்மையையும் மென்மையையும் தரும் , இந்த மிகவும் அடர்த்தியான வடிவத்தில், புளூட்டோனியம் ஆறாவது அடர்த்தியான உறுப்பு ஆகும் (ஆஸ்மியம், இரிடியம், ரீனியம் மற்றும் நெப்டியூனியம் ஆகியவை கனமானவை). 480 ° C, இது மற்ற உலோகங்களைப் போல விரிவடையாது, ஆனால் சுருங்குகிறது (டெல்டா கட்டங்கள் " மற்றும் "டெல்டா பிரைம்") உருகும்போது (எப்சிலான் கட்டத்தில் இருந்து திரவ நிலைக்கு மாறுதல்), புளூட்டோனியமும் சுருங்குகிறது, இது புளூட்டோனியத்தை உருகாமல் அனுமதிக்கிறது. மிதவை.

புளூட்டோனியம் அதிக எண்ணிக்கையிலான அசாதாரண பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது: இது அனைத்து உலோகங்களின் மிகக் குறைந்த வெப்ப கடத்துத்திறனைக் கொண்டுள்ளது - 300 K இல் இது 6.7 W/(m K); புளூட்டோனியம் குறைந்த மின் கடத்துத்திறன் கொண்டது; அதன் திரவ நிலையில், புளூட்டோனியம் மிகவும் பிசுபிசுப்பான உலோகமாகும். அறை வெப்பநிலையில் தொண்ணூற்று-நான்காவது தனிமத்தின் எதிர்ப்பானது ஒரு உலோகத்திற்கு மிக அதிகமாக உள்ளது, மேலும் இந்த அம்சம் வெப்பநிலை குறைவதால் அதிகரிக்கும், இது உலோகங்களுக்கு பொதுவானதல்ல. இந்த "ஒழுங்கின்மை" 100 K வெப்பநிலை வரை கண்டறியப்படலாம் - இந்த குறிக்கு கீழே மின் எதிர்ப்பு குறையும். இருப்பினும், 20 K இலிருந்து உலோகத்தின் கதிர்வீச்சு செயல்பாடு காரணமாக எதிர்ப்பானது மீண்டும் அதிகரிக்கத் தொடங்குகிறது.

புளூட்டோனியம் ஆய்வு செய்யப்பட்ட அனைத்து ஆக்டினைடுகளிலும் (இதுவரை) அதிக மின் எதிர்ப்பைக் கொண்டுள்ளது, இது 150 μΩ cm (22 °C இல்) ஆகும். இந்த உலோகம் குறைந்த உருகுநிலை (640 °C) மற்றும் வழக்கத்திற்கு மாறாக அதிக கொதிநிலை (3,227 °C) உள்ளது. உருகுநிலைக்கு நெருக்கமாக, திரவ புளூட்டோனியம் மற்ற உலோகங்களுடன் ஒப்பிடும்போது மிக அதிக பாகுத்தன்மை மற்றும் மேற்பரப்பு பதற்றம் கொண்டது.

அதன் கதிரியக்கத்தின் காரணமாக, புளூட்டோனியம் தொடுவதற்கு சூடாக இருக்கிறது. ஒரு வெப்ப ஷெல்லில் உள்ள புளூட்டோனியத்தின் ஒரு பெரிய துண்டு நீரின் கொதிநிலையை விட அதிக வெப்பநிலையில் சூடேற்றப்படுகிறது! கூடுதலாக, அதன் கதிரியக்கத்தின் காரணமாக, புளூட்டோனியம் அதன் படிக லேட்டிஸில் காலப்போக்கில் மாற்றங்களுக்கு உட்படுகிறது - 100 K க்கு மேல் வெப்பநிலை அதிகரிப்பதன் காரணமாக சுய-கதிர்வீச்சு காரணமாக ஒரு வகையான அனீலிங் ஏற்படுகிறது.

புளூட்டோனியத்தில் அதிக எண்ணிக்கையிலான அலோட்ரோபிக் மாற்றங்கள் இருப்பதால், கட்ட மாற்றங்கள் காரணமாக செயலாக்க மற்றும் உருட்டுவதற்கு கடினமான உலோகமாகிறது. ஆல்பா வடிவத்தில் தொண்ணூற்று-நான்காவது உறுப்பு வார்ப்பிரும்புக்கு ஒத்ததாக இருப்பதை நாம் ஏற்கனவே அறிவோம், இருப்பினும், அது மாறி, நீர்த்துப்போகும் பொருளாக மாறுகிறது, மேலும் அதிக வெப்பநிலை வரம்புகளில் இணக்கமான β- வடிவத்தை உருவாக்குகிறது. δ வடிவில் உள்ள புளூட்டோனியம் பொதுவாக 310 °C மற்றும் 452 °C வெப்பநிலையில் நிலையாக இருக்கும், ஆனால் அலுமினியம், சீரியம் அல்லது கேலியம் ஆகியவற்றின் குறைந்த சதவீதத்துடன் டோப் செய்யப்பட்டால் அறை வெப்பநிலையில் இருக்கும். இந்த உலோகங்களுடன் கலக்கும்போது, ​​புளூட்டோனியத்தை வெல்டிங்கில் பயன்படுத்தலாம். பொதுவாக, டெல்டா வடிவம் ஒரு உலோகத்தின் அதிக உச்சரிக்கப்படும் பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது - இது வலிமை மற்றும் மோசடித்தன்மையில் அலுமினியத்திற்கு அருகில் உள்ளது.

இரசாயன பண்புகள்

தொண்ணூற்று நான்காவது தனிமத்தின் இரசாயன பண்புகள் பல வழிகளில் கால அட்டவணையில் உள்ள அதன் முன்னோடிகளின் பண்புகளைப் போலவே உள்ளன - யுரேனியம் மற்றும் நெப்டியூனியம். புளூட்டோனியம் மிகவும் சுறுசுறுப்பான உலோகமாகும், இது +2 முதல் +7 வரையிலான ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளுடன் சேர்மங்களை உருவாக்குகிறது. அக்வஸ் கரைசல்களில், உறுப்பு பின்வரும் ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளை வெளிப்படுத்துகிறது: Pu (III), Pu3+ என (அமில நீர்வாழ் கரைசல்களில் உள்ளது, வெளிர் ஊதா நிறம் கொண்டது); Pu (IV), என Pu4+ (சாக்லேட் நிழல்); Pu (V), என PuO2+ (ஒளி தீர்வு); Pu (VI), PuO22+ (ஒளி ஆரஞ்சு கரைசல்) மற்றும் Pu(VII), PuO53- (பச்சை கரைசல்).

மேலும், இந்த அயனிகள் (PuO53-ஐத் தவிர) கரைசலில் ஒரே நேரத்தில் சமநிலையில் இருக்க முடியும், இது எலக்ட்ரான் சுற்றுப்பாதையின் உள்ளூர்மயமாக்கப்பட்ட மற்றும் இடமாற்றம் செய்யப்பட்ட மண்டலத்தில் அமைந்துள்ள 5f எலக்ட்ரான்களின் முன்னிலையில் விளக்கப்படுகிறது. pH 5-8 இல், Pu(IV) ஆதிக்கம் செலுத்துகிறது, இது மற்ற வேலன்ஸ்களில் (ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகள்) மிகவும் நிலையானது. அனைத்து ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளின் புளூட்டோனியம் அயனிகள் நீராற்பகுப்பு மற்றும் சிக்கலான உருவாக்கத்திற்கு ஆளாகின்றன. அத்தகைய சேர்மங்களை உருவாக்கும் திறன் Pu5+ தொடரில் அதிகரிக்கிறது

கச்சிதமான புளூட்டோனியம் காற்றில் மெதுவாக ஆக்சிஜனேற்றம் அடைகிறது, ஆக்சைடு ஒரு மாறுபட்ட, எண்ணெய் படலத்தால் மூடப்பட்டிருக்கும். பின்வரும் புளூட்டோனியம் ஆக்சைடுகள் அறியப்படுகின்றன: PuO, Pu2O3, PuO2 மற்றும் மாறக்கூடிய கலவை Pu2O3 - Pu4O7 (பெர்தோலைட்ஸ்). சிறிய அளவு ஈரப்பதத்தின் முன்னிலையில், ஆக்ஸிஜனேற்றம் மற்றும் அரிப்பு விகிதம் கணிசமாக அதிகரிக்கிறது. ஒரு உலோகம் குறைந்த அளவு ஈரமான காற்றில் நீண்ட நேரம் வெளிப்பட்டால், அதன் மேற்பரப்பில் புளூட்டோனியம் டை ஆக்சைடு (PuO2) உருவாகிறது. ஆக்ஸிஜன் பற்றாக்குறையுடன், அதன் டைஹைட்ரைடு (PuH2) கூட உருவாகலாம். ஆச்சரியப்படும் விதமாக, வறண்ட காற்று அல்லது தூய ஆக்சிஜனைக் காட்டிலும் நீராவியுடன் கூடிய மந்த வாயு (ஆர்கான் போன்றவை) வளிமண்டலத்தில் புளூட்டோனியம் மிக வேகமாக துருப்பிடிக்கிறது. உண்மையில், இந்த உண்மையை விளக்குவது எளிது - ஆக்சிஜனின் நேரடி நடவடிக்கை புளூட்டோனியத்தின் மேற்பரப்பில் ஆக்சைடு அடுக்கை உருவாக்குகிறது, இது ஈரப்பதத்தின் இருப்பு ஆக்சைடு மற்றும் ஹைட்ரைட்டின் தளர்வான கலவையை உருவாக்குகிறது. மூலம், இந்த பூச்சுக்கு நன்றி, உலோகம் பைரோபோரிக் ஆகிறது, அதாவது, இது தன்னிச்சையான எரிப்பு திறன் கொண்டது, உலோக புளூட்டோனியம் பொதுவாக ஆர்கான் அல்லது நைட்ரஜனின் மந்தமான வளிமண்டலத்தில் செயலாக்கப்படுகிறது. அதே நேரத்தில், ஆக்ஸிஜன் ஒரு பாதுகாப்பு பொருள் மற்றும் உலோகத்தில் ஈரப்பதத்தின் விளைவுகளை தடுக்கிறது.

தொண்ணூற்று நான்காவது உறுப்பு அமிலங்கள், ஆக்ஸிஜன் மற்றும் அவற்றின் நீராவிகளுடன் வினைபுரிகிறது, ஆனால் காரங்களுடன் அல்ல. புளூட்டோனியம் மிகவும் அமில ஊடகங்களில் மட்டுமே அதிகம் கரையக்கூடியது (உதாரணமாக, ஹைட்ரோகுளோரிக் அமிலம் HCl), மேலும் ஹைட்ரஜன் குளோரைடு, ஹைட்ரஜன் அயோடைடு, ஹைட்ரஜன் புரோமைடு, 72% பெர்குளோரிக் அமிலம், 85% ஆர்த்தோபாஸ்போரிக் அமிலம் H3PO4, செறிவூட்டப்பட்ட CCl3COOH, சல்ஃபாமிக் அமிலம் ஆகியவற்றிலும் கரையக்கூடியது. செறிவூட்டப்பட்ட நைட்ரிக் அமிலம். புளூட்டோனியம் காரக் கரைசல்களில் குறிப்பிடத்தக்க அளவில் கரைவதில்லை.

டெட்ராவலன்ட் புளூட்டோனியம் கொண்ட கரைசல்கள் காரங்களுக்கு வெளிப்படும் போது, ​​அடிப்படை பண்புகளைக் கொண்ட புளூட்டோனியம் ஹைட்ராக்சைடு Pu(OH)4 xH2O வீழ்படிவு வீழ்படிகிறது. PuO2+ கொண்ட உப்புகளின் கரைசல்கள் காரங்களுக்கு வெளிப்படும் போது, ​​ஆம்போடெரிக் ஹைட்ராக்சைடு PuO2OH வீழ்படிகிறது. இது உப்புகளால் பதிலளிக்கப்படுகிறது - புளூட்டோனைட்டுகள், எடுத்துக்காட்டாக, Na2Pu2O6.

புளூட்டோனியம் உப்புகள் நடுநிலை அல்லது அல்கலைன் கரைசல்களுடன் தொடர்பு கொள்ளும்போது உடனடியாக நீராற்பகுப்பு செய்து, கரையாத புளூட்டோனியம் ஹைட்ராக்சைடை உருவாக்குகிறது. புளூட்டோனியத்தின் செறிவூட்டப்பட்ட தீர்வுகள் மழைப்பொழிவுக்கு வழிவகுக்கும் கதிரியக்க சிதைவின் காரணமாக நிலையற்றவை.

புளூட்டோனியத்தின் விளக்கம்

புளூட்டோனியம்(புளூட்டோனியம்) என்பது வெள்ளி போன்ற கனமான இரசாயன உறுப்பு ஆகும், இது அணு எண் 94 கொண்ட ஒரு கதிரியக்க உலோகமாகும், இது Pu என்ற குறியீட்டால் கால அட்டவணையில் குறிப்பிடப்பட்டுள்ளது.

இந்த எலக்ட்ரோநெக்டிவ் செயலில் உள்ள வேதியியல் உறுப்பு 244.0642 அணு நிறை கொண்ட ஆக்டினைடுகளின் குழுவிற்கு சொந்தமானது, மேலும் அதே பெயரின் கிரகத்தின் நினைவாக அதன் பெயரைப் பெற்ற நெப்டியூனியம் போன்றது, இந்த இரசாயனம் அதன் பெயரை புளூட்டோ கிரகத்திற்கு முன்னோடிகளாகக் கொண்டுள்ளது. மெண்டலீவின் வேதியியல் தனிமங்களின் கால அட்டவணையில் உள்ள கதிரியக்க தனிமங்கள் மற்றும் நெப்டியூனியம் ஆகியவை நமது கேலக்ஸியில் உள்ள தொலைதூர அண்ட கோள்களின் பெயரால் பெயரிடப்பட்டன.

புளூட்டோனியத்தின் தோற்றம்

புளூட்டோனியம் உறுப்பு 1940 ஆம் ஆண்டு கலிபோர்னியா பல்கலைக்கழகத்தில் கதிரியக்க வல்லுனர் மற்றும் விஞ்ஞான ஆராய்ச்சியாளர்களான ஜி. சீபோர்க், இ. மெக்மில்லன், கென்னடி, ஏ. வால்ச் ஆகியோரால் 1940 இல் கண்டுபிடிக்கப்பட்டது. இது ஒரு சைக்ளோட்ரான் - கனரக ஹைட்ரஜன் அணுக்கருக்கள் கொண்ட ஒரு யுரேனியம் இலக்கை குண்டுவீசும் போது.

அதே ஆண்டு டிசம்பரில், விஞ்ஞானிகள் கண்டுபிடித்தனர் புளூட்டோனியம் ஐசோடோப்பு- Pu-238, இதன் அரை ஆயுள் 90 ஆண்டுகளுக்கும் மேலாகும், மேலும் சிக்கலான அணு இரசாயன எதிர்வினைகளின் செல்வாக்கின் கீழ் ஐசோடோப்பு நெப்டியூனியம் -238 ஆரம்பத்தில் உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது, அதன் பிறகு ஐசோடோப்பு ஏற்கனவே உருவாகியுள்ளது. புளூட்டோனியம்-238.

1941 இன் ஆரம்பத்தில், விஞ்ஞானிகள் கண்டுபிடித்தனர் புளூட்டோனியம் 239 25,000 ஆண்டுகள் சிதைவு காலம் கொண்டது. புளூட்டோனியத்தின் ஐசோடோப்புகள் கருவில் வெவ்வேறு நியூட்ரான் உள்ளடக்கங்களைக் கொண்டிருக்கலாம்.

தனிமத்தின் ஒரு தூய கலவை 1942 இன் இறுதியில் மட்டுமே பெறப்பட்டது. ஒவ்வொரு முறையும் கதிரியக்க விஞ்ஞானிகள் ஒரு புதிய ஐசோடோப்பைக் கண்டுபிடித்தபோது, ​​அவர்கள் எப்போதும் ஐசோடோப்புகளின் அரை ஆயுளை அளவிடுகிறார்கள்.

இந்த நேரத்தில், புளூட்டோனியம் ஐசோடோப்புகள், இதில் மொத்தம் 15 உள்ளன, அவை கால அளவில் வேறுபடுகின்றன. அரை ஆயுள். இந்த உறுப்புடன்தான் பெரிய நம்பிக்கைகள் மற்றும் வாய்ப்புகள் தொடர்புடையவை, ஆனால் அதே நேரத்தில், மனிதகுலத்தின் தீவிர அச்சங்கள்.

புளூட்டோனியம், எடுத்துக்காட்டாக, யுரேனியத்தை விட கணிசமாக அதிக செயல்பாட்டைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் ஒரு இரசாயன இயற்கையின் மிகவும் விலையுயர்ந்த தொழில்நுட்ப ரீதியாக முக்கியமான மற்றும் குறிப்பிடத்தக்க பொருட்களில் ஒன்றாகும்.

உதாரணமாக, ஒரு கிராம் புளூட்டோனியத்தின் விலை ஒரு கிராம், அல்லது மற்ற சமமான மதிப்புமிக்க உலோகங்களை விட பல மடங்கு அதிகமாகும்.

புளூட்டோனியத்தின் உற்பத்தி மற்றும் பிரித்தெடுத்தல் விலை உயர்ந்ததாகக் கருதப்படுகிறது, மேலும் நம் காலத்தில் ஒரு கிராம் உலோகத்தின் விலை நம்பிக்கையுடன் சுமார் 4,000 அமெரிக்க டாலர்களாக உள்ளது.

புளூட்டோனியம் எவ்வாறு பெறப்படுகிறது? புளூட்டோனியம் உற்பத்தி

வேதியியல் தனிமத்தின் உற்பத்தி அணு உலைகளில் நிகழ்கிறது, அதன் உள்ளே யுரேனியம் சிக்கலான இரசாயன மற்றும் தொழில்நுட்ப ஒன்றோடொன்று தொடர்புடைய செயல்முறைகளின் செல்வாக்கின் கீழ் பிரிக்கப்படுகிறது.

யுரேனியம் மற்றும் புளூட்டோனியம் அணு (அணு) எரிபொருளின் உற்பத்தியில் முக்கிய, முக்கிய கூறுகள்.

ஒரு பெரிய அளவிலான கதிரியக்க தனிமத்தைப் பெறுவது அவசியமானால், செலவழிக்கப்பட்ட அணு எரிபொருள் மற்றும் யுரேனியத்தின் கதிர்வீச்சிலிருந்து பெறக்கூடிய டிரான்ஸ்யூரானிக் தனிமங்களின் கதிர்வீச்சு முறை பயன்படுத்தப்படுகிறது. சிக்கலான இரசாயன எதிர்வினைகள் உலோகத்தை யுரேனியத்திலிருந்து பிரிக்க அனுமதிக்கின்றன.

ஐசோடோப்புகளைப் பெற, அதாவது புளூட்டோனியம்-238 மற்றும் ஆயுதங்கள்-தர புளூட்டோனியம்-239, இவை இடைநிலை சிதைவு பொருட்கள், நியூட்ரான்களுடன் நெப்டியூனியம்-237 இன் கதிர்வீச்சு பயன்படுத்தப்படுகிறது.

புளூட்டோனியம் -244 இன் ஒரு சிறிய பகுதியானது, அதன் நீண்ட அரை-வாழ்க்கையின் காரணமாக நீண்ட கால ஐசோடோப்பு ஆகும், இது செரியம் தாதுவில் கண்டுபிடிக்கப்பட்டது, இது நமது கிரகம் பூமியின் உருவாக்கத்திலிருந்து பாதுகாக்கப்படுகிறது. இந்த கதிரியக்க தனிமம் இயற்கையில் இயற்கையாக ஏற்படுவதில்லை.

புளூட்டோனியத்தின் அடிப்படை இயற்பியல் பண்புகள் மற்றும் பண்புகள்

புளூட்டோனியம் ஒரு வெள்ளி நிறத்துடன் மிகவும் கனமான கதிரியக்க இரசாயன உறுப்பு ஆகும், இது சுத்திகரிக்கப்படும் போது மட்டுமே பிரகாசிக்கும். அணுக்கரு உலோக புளூட்டோனியத்தின் நிறை 244 a க்கு சமம். சாப்பிடு.

அதன் உயர் கதிரியக்கத்தின் காரணமாக, இந்த உறுப்பு தொடுவதற்கு சூடாக இருக்கிறது மற்றும் நீரின் கொதிநிலை வெப்பநிலையை மீறும் வெப்பநிலைக்கு வெப்பமடையும்.

புளூட்டோனியம், ஆக்ஸிஜன் அணுக்களின் செல்வாக்கின் கீழ், விரைவாக கருமையாகி, ஆரம்பத்தில் வெளிர் மஞ்சள் நிறத்தில் ஒரு மாறுபட்ட மெல்லிய படலத்தால் மூடப்பட்டிருக்கும், பின்னர் ஒரு பணக்கார அல்லது பழுப்பு நிறத்தில் இருக்கும்.

வலுவான ஆக்சிஜனேற்றத்துடன், PuO2 தூள் உருவாக்கம் உறுப்பு மேற்பரப்பில் ஏற்படுகிறது. இந்த வகை இரசாயன உலோகம் குறைந்த அளவு ஈரப்பதத்தில் கூட வலுவான ஆக்ஸிஜனேற்ற செயல்முறைகள் மற்றும் அரிப்புக்கு உட்பட்டது.

உலோக மேற்பரப்பின் அரிப்பு மற்றும் ஆக்சிஜனேற்றத்தைத் தடுக்க, உலர்த்தும் வசதி அவசியம். புளூட்டோனியத்தின் புகைப்படம்கீழே பார்க்க முடியும்.

புளூட்டோனியம் ஒரு டெட்ராவலன்ட் இரசாயன உலோகமாகும், இது ஹைட்ரோயோடிக் பொருட்கள் மற்றும் அமில சூழல்களில், எடுத்துக்காட்டாக, குளோரிக் அமிலத்தில் நன்றாகவும் விரைவாகவும் கரைகிறது.

உலோக உப்புகள் நடுநிலை ஊடகம் மற்றும் கார கரைசல்களில் விரைவாக நடுநிலைப்படுத்தப்பட்டு, கரையாத புளூட்டோனியம் ஹைட்ராக்சைடை உருவாக்குகின்றன.

புளூட்டோனியம் உருகும் வெப்பநிலை 641 டிகிரி செல்சியஸ், கொதிநிலை 3230 டிகிரி.

அதிக வெப்பநிலையின் செல்வாக்கின் கீழ், உலோகத்தின் அடர்த்தியில் இயற்கைக்கு மாறான மாற்றங்கள் ஏற்படுகின்றன. அதன் வடிவத்தில், புளூட்டோனியம் பல்வேறு கட்டங்களைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் ஆறு படிக அமைப்புகளைக் கொண்டுள்ளது.

கட்டங்களுக்கு இடையிலான மாற்றத்தின் போது, ​​உறுப்பு அளவுகளில் குறிப்பிடத்தக்க மாற்றங்கள் ஏற்படுகின்றன. ஆறாவது ஆல்பா கட்டத்தில் (மாற்றத்தின் கடைசி நிலை) உறுப்பு அதன் மிக அடர்த்தியான வடிவத்தைப் பெறுகிறது, அதே நேரத்தில் இந்த நிலையில் உள்ள உலோகத்தை விட கனமானவை நெப்டியூனியம் மற்றும் ரேடியம் மட்டுமே.

உருகும்போது, ​​உறுப்பு வலுவான சுருக்கத்திற்கு உட்படுகிறது, எனவே உலோகம் நீர் மற்றும் பிற ஆக்கிரமிப்பு அல்லாத திரவ ஊடகங்களின் மேற்பரப்பில் மிதக்க முடியும்.

இந்த கதிரியக்க உறுப்பு இரசாயன உலோகங்களின் குழுவிற்கு சொந்தமானது என்ற போதிலும், உறுப்பு மிகவும் கொந்தளிப்பானது, மேலும் குறுகிய காலத்தில் மூடிய இடத்தில் இருக்கும்போது, ​​காற்றில் அதன் செறிவு பல மடங்கு அதிகரிக்கிறது.

உலோகத்தின் முக்கிய இயற்பியல் பண்புகள்: குறைந்த அளவு, தற்போதுள்ள மற்றும் அறியப்பட்ட அனைத்து இரசாயன கூறுகளின் வெப்ப கடத்துத்திறன் நிலை, திரவ நிலையில் குறைந்த அளவிலான மின் கடத்துத்திறன், புளூட்டோனியம் மிகவும் பிசுபிசுப்பான உலோகங்களில் ஒன்றாகும்.

எந்தவொரு புளூட்டோனியம் சேர்மங்களும் நச்சுத்தன்மையும், நச்சுத்தன்மையும் கொண்டவை மற்றும் மனித உடலுக்கு கதிர்வீச்சின் கடுமையான ஆபத்தை ஏற்படுத்துகின்றன என்பது கவனிக்கத்தக்கது, இது செயலில் உள்ள ஆல்பா கதிர்வீச்சு காரணமாக ஏற்படுகிறது, எனவே அனைத்து வேலைகளும் மிகுந்த கவனத்துடன் மற்றும் இரசாயன பாதுகாப்புடன் மட்டுமே செய்யப்பட வேண்டும். .

ஒரு தனித்துவமான உலோகத்தின் தோற்றத்தின் பண்புகள் மற்றும் கோட்பாடுகள் பற்றி புத்தகத்தில் நீங்கள் மேலும் படிக்கலாம் ஒப்ருச்சேவ் "புளூட்டோனியா"" ஆசிரியர் வி.ஏ. பூமியின் குடலில் ஆழமாக அமைந்துள்ள புளூட்டோனியாவின் அற்புதமான நாட்டின் அற்புதமான மற்றும் தனித்துவமான உலகில் மூழ்குவதற்கு ஒப்ருச்சேவ் வாசகர்களை அழைக்கிறார்.

புளூட்டோனியத்தின் பயன்பாடுகள்

தொழில்துறை இரசாயன உறுப்பு பொதுவாக ஆயுதங்கள்-தரம் மற்றும் உலை-தரம் ("ஆற்றல்-தரம்") புளூட்டோனியம் என வகைப்படுத்தப்படுகிறது.

எனவே, அணு ஆயுதங்களின் உற்பத்திக்கு, தற்போதுள்ள அனைத்து ஐசோடோப்புகளிலும், புளூட்டோனியம் 239 ஐ மட்டுமே பயன்படுத்த அனுமதிக்கப்படுகிறது, இதில் 4.5% புளூட்டோனியம் 240 ஐ விட அதிகமாக இருக்கக்கூடாது, ஏனெனில் இது தன்னிச்சையான பிளவுக்கு உட்பட்டது, இது இராணுவ எறிபொருள்களின் உற்பத்தியை கணிசமாக சிக்கலாக்குகிறது. .

புளூட்டோனியம்-238மின் ஆற்றலின் சிறிய அளவிலான ரேடியோஐசோடோப்பு மூலங்களின் செயல்பாட்டிற்கு பயன்படுத்தப்படுகிறது, எடுத்துக்காட்டாக, விண்வெளி தொழில்நுட்பத்திற்கான ஆற்றல் மூலமாக.

பல தசாப்தங்களுக்கு முன்னர், இதயமுடுக்கிகளில் (இதய தாளத்தை பராமரிக்கும் சாதனங்கள்) புளூட்டோனியம் மருத்துவத்தில் பயன்படுத்தப்பட்டது.

உலகில் உருவாக்கப்பட்ட முதல் அணுகுண்டு புளூட்டோனியம் சார்ஜ் கொண்டது. அணு புளூட்டோனியம்(Pu 239) மின் உலைகளின் செயல்பாட்டை உறுதி செய்ய அணு எரிபொருளாக தேவை உள்ளது. இந்த ஐசோடோப்பு உலைகளில் டிரான்ஸ்ப்ளூட்டோனியம் தனிமங்களை உற்பத்தி செய்வதற்கான ஆதாரமாகவும் செயல்படுகிறது.

அணு புளூட்டோனியத்தை தூய உலோகத்துடன் ஒப்பிட்டுப் பார்த்தால், ஐசோடோப்பு அதிக உலோக அளவுருக்களைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் மாறுதல் கட்டங்களைக் கொண்டிருக்கவில்லை, எனவே எரிபொருள் கூறுகளைப் பெறுவதற்கான செயல்பாட்டில் இது பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

புளூட்டோனியம் 242 ஐசோடோப்பின் ஆக்சைடுகள் விண்வெளியில் உயிரிழக்கும் அலகுகள், உபகரணங்கள் மற்றும் எரிபொருள் கம்பிகளுக்கான சக்தி மூலமாகவும் தேவைப்படுகின்றன.

ஆயுதங்கள் தர புளூட்டோனியம்குறைந்தபட்சம் 93% Pu239 ஐசோடோப்பைக் கொண்டிருக்கும் ஒரு சிறிய உலோகத்தின் வடிவத்தில் வழங்கப்படும் ஒரு உறுப்பு ஆகும்.

இந்த வகை கதிரியக்க உலோகம் பல்வேறு வகையான அணு ஆயுதங்களை தயாரிப்பதில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

நியூட்ரான்களைப் பிடிப்பதன் விளைவாக இயற்கையான அல்லது குறைந்த செறிவூட்டப்பட்ட யுரேனியத்தில் செயல்படும் சிறப்பு தொழில்துறை அணு உலைகளில் ஆயுதங்கள் தர புளூட்டோனியம் தயாரிக்கப்படுகிறது.

புளூட்டோனியம், உறுப்பு எண் 94, க்ளென் சீபோர்க், எட்வின் மெக்மில்லன், கென்னடி மற்றும் ஆர்தர் வால் ஆகியோரால் 1940 இல் பெர்க்லியில் அறுபது அங்குல சைக்ளோட்ரான் மூலம் யுரேனியம் இலக்கை குண்டுவீசிக் கண்டுபிடித்தனர். மே 1940 இல், புளூட்டோனியத்தின் பண்புகள் லூயிஸ் டர்னர் மூலம் கணிக்கப்பட்டது.

டிசம்பர் 1940 இல், புளூட்டோனியம் ஐசோடோப்பு Pu-238 கண்டுபிடிக்கப்பட்டது, ~90 ஆண்டுகள் அரை ஆயுள் கொண்டது, அதைத் தொடர்ந்து ஒரு வருடம் கழித்து ~24,000 ஆண்டுகள் அரை ஆயுள் கொண்ட மிக முக்கியமான Pu-239 கண்டுபிடிக்கப்பட்டது.

பு-239 இயற்கை யுரேனியத்தில் தடயங்கள் வடிவில் உள்ளது (அதன் அளவு 1015 க்கு ஒரு பகுதியாகும்); இது U-238 கருவில் ஒரு நியூட்ரானைக் கைப்பற்றியதன் விளைவாக உருவாகிறது. பு-244 (புளூட்டோனியத்தின் மிக நீண்ட கால ஐசோடோப்பு, 80 மில்லியன் ஆண்டுகள் அரை ஆயுட்காலம்) மிகச்சிறிய அளவு, பூமியின் உருவாக்கத்திலிருந்து வெளிப்படையாக எஞ்சியிருக்கும் சீரியம் தாதுவில் கண்டறியப்பட்டுள்ளது.

புளூட்டோனியத்தின் மொத்தம் 15 அறியப்பட்ட ஐசோடோப்புகள் உள்ளன, இவை அனைத்தும் கதிரியக்கத்தன்மை கொண்டவை. அணு ஆயுதங்களை வடிவமைப்பதில் மிகவும் முக்கியமானது:
Pu238 -> (86 வயது, ஆல்பா சிதைவு) -> U234
Pu239 -> (24,360 ஆண்டுகள், ஆல்பா சிதைவு) -> U235
Pu240 -> (6580 ஆண்டுகள், ஆல்பா சிதைவு) -> U236
Pu241 -> (14.0 ஆண்டுகள், பீட்டா சிதைவு) -> Am241
Pu242 -> (370,000 ஆண்டுகள், ஆல்பா சிதைவு) -> U238 புளூட்டோனியத்தின் இயற்பியல் பண்புகள்

புளூட்டோனியம் மிகவும் கனமான வெள்ளி உலோகம், புதிதாக சுத்திகரிக்கப்படும் போது நிக்கல் போன்ற பளபளப்பாகும். இது மிகவும் எலக்ட்ரோநெக்டிவ், வேதியியல் வினைத்திறன் கொண்ட உறுப்பு, யுரேனியத்தை விட அதிகம். இது விரைவாக மங்கி, ஒரு மாறுபட்ட படலத்தை உருவாக்குகிறது (ஒரு மாறுபட்ட எண்ணெய் படலம் போன்றது), ஆரம்பத்தில் வெளிர் மஞ்சள் நிறத்தில், இறுதியில் அடர் ஊதா நிறமாக மாறும். ஆக்சிஜனேற்றம் மிகவும் கடுமையானதாக இருந்தால், ஆலிவ் பச்சை ஆக்சைடு தூள் (PuO2) அதன் மேற்பரப்பில் தோன்றும்.

புளூட்டோனியம் எளிதில் ஆக்சிஜனேற்றம் அடைகிறது மற்றும் சிறிது ஈரப்பதம் இருந்தாலும் விரைவாக அரிக்கிறது. விசித்திரமாக, இது வறண்ட காற்று அல்லது தூய ஆக்ஸிஜனை விட மிக வேகமாக நீராவியுடன் மந்த வாயு வளிமண்டலத்தில் துருப்பிடிக்கிறது. இதற்குக் காரணம், ஆக்ஸிஜனின் நேரடிச் செயல்பாடு புளூட்டோனியத்தின் மேற்பரப்பில் ஆக்சைடு அடுக்கை உருவாக்குகிறது, இது மேலும் ஆக்சிஜனேற்றத்தைத் தடுக்கிறது. ஈரப்பதத்தின் வெளிப்பாடு ஆக்சைடு மற்றும் ஹைட்ரைடு ஆகியவற்றின் தளர்வான கலவையை உருவாக்குகிறது. ஆக்ஸிஜனேற்றம் மற்றும் அரிப்பைத் தடுக்க உலர்த்தும் அடுப்பு தேவைப்படுகிறது.

புளூட்டோனியம் III-VI என்ற நான்கு வேலன்சிகளைக் கொண்டுள்ளது. இது நைட்ரிக் அல்லது ஹைட்ரோகுளோரிக் அமிலங்கள் போன்ற மிகவும் அமில ஊடகங்களில் மட்டுமே நன்றாகக் கரைகிறது. புளூட்டோனியம் உப்புகள் நடுநிலை அல்லது அல்கலைன் கரைசல்களுடன் தொடர்பு கொள்ளும்போது உடனடியாக நீராற்பகுப்பு செய்து, கரையாத புளூட்டோனியம் ஹைட்ராக்சைடை உருவாக்குகிறது. புளூட்டோனியத்தின் செறிவூட்டப்பட்ட தீர்வுகள் மழைப்பொழிவுக்கு வழிவகுக்கும் கதிரியக்க சிதைவின் காரணமாக நிலையற்றவை.

அதன் கதிரியக்கத்தின் காரணமாக, புளூட்டோனியம் தொடுவதற்கு சூடாக இருக்கிறது. வெப்பமாக காப்பிடப்பட்ட ஷெல்லில் உள்ள புளூட்டோனியத்தின் ஒரு பெரிய துண்டு நீரின் கொதிநிலையை விட அதிக வெப்பநிலைக்கு சூடேற்றப்படுகிறது.

புளூட்டோனியத்தின் அடிப்படை இயற்பியல் பண்புகள்:
உருகுநிலை: 641 °C;
கொதிநிலை: 3232 °C;
அடர்த்தி: 19.84 (ஆல்ஃபா கட்டத்தில்).

புளூட்டோனியம் பல குறிப்பிட்ட பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது. இது அனைத்து உலோகங்களின் மிகக் குறைந்த வெப்ப கடத்துத்திறனைக் கொண்டுள்ளது, குறைந்த மின் கடத்துத்திறன், மாங்கனீசு தவிர (மற்ற ஆதாரங்களின்படி, இது இன்னும் அனைத்து உலோகங்களிலும் குறைவாக உள்ளது). அதன் திரவ கட்டத்தில் இது மிகவும் பிசுபிசுப்பான உலோகமாகும்.

வெப்பநிலை மாறும்போது, ​​புளூட்டோனியம் அடர்த்தியில் மிகவும் கடுமையான மற்றும் இயற்கைக்கு மாறான மாற்றங்களுக்கு உட்படுகிறது. புளூட்டோனியம் திட வடிவில் ஆறு வெவ்வேறு கட்டங்களைக் கொண்டுள்ளது (படிக கட்டமைப்புகள்), மற்ற உறுப்புகளை விட (உண்மையில், மிகவும் கடுமையான விதிமுறைகளில், ஏழு உள்ளன). கட்டங்களுக்கிடையேயான சில மாற்றங்கள் தொகுதியில் வியத்தகு மாற்றங்களுடன் இருக்கும். இந்த இரண்டு கட்டங்களில் - டெல்டா மற்றும் டெல்டா பிரைம் - புளூட்டோனியம் வெப்பநிலை அதிகரிக்கும் போது சுருங்குவதற்கான தனித்துவமான பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது, மற்றவற்றில் இது மிக உயர்ந்த வெப்பநிலைக் குணகம் விரிவாக்கத்தைக் கொண்டுள்ளது. உருகும்போது, ​​புளூட்டோனியம் சுருங்கி, உருகாத புளூட்டோனியத்தை மிதக்க அனுமதிக்கிறது. அதன் அடர்த்தியான வடிவத்தில், ஆல்பா கட்டத்தில், புளூட்டோனியம் ஆறாவது அடர்த்தியான தனிமமாகும் (ஆஸ்மியம், இரிடியம், பிளாட்டினம், ரீனியம் மற்றும் நெப்டியூனியம் மட்டுமே கனமானது). ஆல்பா கட்டத்தில், தூய புளூட்டோனியம் உடையக்கூடியது, ஆனால் நெகிழ்வான கலவைகள் உள்ளன.

	பு	94			புளூட்டோனியம்
					டி ஓ கிப். (ஓ சி)	3350	படி ஆக்சைடு	+3 முதல் +7 வரை
					மிதவை (o C)	640	அடர்த்தி	19860
	5f 6 7s 2				OEO	1,2	தரையில் பட்டை	-

உறுப்பு எண். 94 மனிதகுலத்திற்கான மிகப் பெரிய நம்பிக்கைகள் மற்றும் மிகப் பெரிய அச்சங்களுடன் தொடர்புடையது.

தொடக்கத்தில் புரோட்டான்கள் இருந்தன - விண்மீன் ஹைட்ரஜன். அதன் சுருக்கம் மற்றும் அடுத்தடுத்த அணுசக்தி எதிர்வினைகளின் விளைவாக, நியூக்ளியோன்களின் மிகவும் நம்பமுடியாத "இங்காட்கள்" உருவாக்கப்பட்டன. அவற்றில், இந்த "இங்காட்கள்", வெளிப்படையாக, 94 புரோட்டான்களைக் கொண்டவை. கோட்பாட்டாளர்களின் மதிப்பீடுகள், 94 புரோட்டான்கள் மற்றும் 107 முதல் 206 நியூட்ரான்களை உள்ளடக்கிய சுமார் நூறு நியூக்ளியோன் வடிவங்கள் மிகவும் நிலையானவை, அவை உறுப்பு எண். 94 இன் ஐசோடோப்புகளின் கருக்கள் என்று கருதப்படலாம்.

ஆனால் இந்த ஐசோடோப்புகள் அனைத்தும் - கற்பனையான மற்றும் உண்மையானவை - சூரிய மண்டலத்தின் தனிமங்கள் உருவானதிலிருந்து இன்றுவரை உயிர்வாழும் அளவுக்கு நிலையானவை அல்ல. உறுப்பு எண் 94 இன் மிக நீண்ட ஐசோடோப்பின் அரை ஆயுள் 75 மில்லியன் ஆண்டுகள் ஆகும். கேலக்ஸியின் வயது பில்லியன் ஆண்டுகளில் அளவிடப்படுகிறது. இதன் விளைவாக, "முதன்மை" புளூட்டோனியம் இன்றுவரை உயிர்வாழ வாய்ப்பில்லை. இது பிரபஞ்சத்தின் தனிமங்களின் பெரும் தொகுப்பின் போது உருவானது என்றால், டைனோசர்கள் மற்றும் மம்மத்கள் அழிந்ததைப் போலவே, அதன் பண்டைய அணுக்கள் நீண்ட காலத்திற்கு முன்பே "அழிந்துவிட்டன".

20 ஆம் நூற்றாண்டில், இந்த உறுப்பு மீண்டும் உருவாக்கப்பட்டது. புளூட்டோனியத்தின் சாத்தியமான நூறு ஐசோடோப்புகளில், இருபத்தைந்து ஒருங்கிணைக்கப்பட்டுள்ளன. அவர்களில் பதினைந்து அணுசக்தி பண்புகள் ஆய்வு செய்யப்பட்டன. நான்கு நடைமுறை பயன்பாட்டைக் கண்டறிந்துள்ளன.

உறுப்பு எண் 94 இன் முதல் கருக்கள் விஞ்ஞானிகளை அடைந்த நாளிலிருந்து 34 ஆண்டுகள் கடந்துவிட்டன. டிசம்பர் 1940 இல், க்ளென் டி. சீபோர்க் தலைமையிலான அமெரிக்க கதிரியக்க வேதியியலாளர்கள் குழு, கனரக ஹைட்ரஜன் அணுக்கருக்களுடன் யுரேனியத்தை கதிர்வீச்சு செய்யும் போது, ​​முன்னர் அறியப்படாத ஆல்பா துகள் உமிழ்ப்பான் ஒன்றைக் கண்டுபிடித்தது. 90 ஆண்டுகள் அரை வாழ்வுடன். இந்த உமிழ்ப்பான் 238 நிறை எண் கொண்ட தனிம எண் 94 இன் ஐசோடோப்பாக மாறியது. அதே ஆண்டில், ஆனால் சில மாதங்களுக்கு முன்பு, E. M. M. McMillan மற்றும் F. Abelson ஆகியோர் யுரேனியத்தை விட கனமான முதல் தனிமத்தைப் பெற்றனர் - உறுப்பு எண். 93. இந்த உறுப்பு நெப்டியூனியம் என்றும், 94 வது - புளூட்டோனியம் என்றும் அழைக்கப்பட்டது. இந்த பெயர்கள் ரோமானிய புராணங்களில் தோன்றியவை என்று வரலாற்றாசிரியர் நிச்சயமாக கூறுவார், ஆனால் சாராம்சத்தில் இந்த பெயர்களின் தோற்றம் புராணமல்ல, ஆனால் வானியல் சார்ந்தது.

வானியல் இணை

கால அட்டவணையின் செல் 92 ஐ ஆக்கிரமித்துள்ள தனிமம் 1789 ஆம் ஆண்டில் மார்ட்டின் கிளப்ரோத் என்பவரால் கண்டுபிடிக்கப்பட்டது மற்றும் மிகவும் தொலைதூர கிரகத்தின் பெயரால் யுரேனியம் என்று பெயரிடப்பட்டது (கிளாப்ரோத்தின் கண்டுபிடிப்புக்கு எட்டு ஆண்டுகளுக்கு முன்பு, 1781 ஆம் ஆண்டில் பிரபல வானியலாளர் வில்லியம் ஹெர்ஷலால் இது முதலில் கவனிக்கப்பட்டது.)

யுரேனஸ் சூரிய குடும்பத்தின் கடைசி கிரகம் அல்ல. நெப்டியூனின் சுற்றுப்பாதை சூரியனிலிருந்து இன்னும் அதிகமாக செல்கிறது, ஆனால் நெப்டியூன் கடைசியாக இல்லை, அதைத் தொடர்ந்து புளூட்டோ, கிட்டத்தட்ட எதுவும் அறியப்படாத ஒரு கிரகம் ... இதேபோன்ற அமைப்பு கால அட்டவணையின் "இடது பக்கவாட்டில்" காணப்படுகிறது: யுரேனியம் - நெப்டியூனியம் - புளூட்டோனியம், இருப்பினும், புளூட்டோவை விட மனிதகுலம் புளூட்டோனியத்தைப் பற்றி அதிகம் அறிந்திருக்கிறது. மூலம், வானியலாளர்கள் புளூட்டோனியத்தின் தொகுப்புக்கு பத்து ஆண்டுகளுக்கு முன்பு புளூட்டோவைக் கண்டுபிடித்தனர் - கிட்டத்தட்ட அதே காலகட்டத்தில் ஹெர்ஷல் மற்றும் கிளப்ரோத்தின் கண்டுபிடிப்புகள் பிரிக்கப்பட்டன.

கிரிப்டோகிராஃபர்களுக்கான புதிர்கள்

தனிம எண் 94 இன் முதல் ஐசோடோப்பு, புளூட்டோனியம்-238, இன்று நடைமுறைப் பயன்பாட்டைக் கண்டறிந்துள்ளது. ஆனால் 40 களின் முற்பகுதியில் அவர்கள் அதைப் பற்றி யோசிக்கவே இல்லை. புளூட்டோனியம்-238ஐ, சக்திவாய்ந்த அணுசக்தித் தொழிற்துறையை நம்பி மட்டுமே நடைமுறை ஆர்வத்தின் அளவுகளில் பெற முடியும். அப்போது அது ஆரம்ப நிலையில் தான் இருந்தது. ஆனால் கனமான கதிரியக்க தனிமங்களின் கருக்களில் உள்ள ஆற்றலை வெளியிடுவதன் மூலம், முன்னோடியில்லாத சக்தியின் ஆயுதங்களைப் பெற முடியும் என்பது ஏற்கனவே தெளிவாக இருந்தது. மன்ஹாட்டன் திட்டம் தோன்றியது, இது பிரபலமான நியூயார்க் பகுதியுடன் பொதுவான பெயரைத் தவிர வேறு எதுவும் இல்லை. அமெரிக்காவில் முதல் அணுகுண்டுகளை உருவாக்குவது தொடர்பான அனைத்து வேலைகளுக்கும் இது பொதுவான பெயர். மன்ஹாட்டன் திட்டத்தின் தலைவர் ஒரு விஞ்ஞானி அல்ல, ஆனால் ஒரு இராணுவ மனிதர், ஜெனரல் க்ரோவ்ஸ், அவர் தனது உயர் படித்த குற்றச்சாட்டுகளை "உடைந்த பானைகள்" என்று "அன்புடன்" அழைத்தார்.

"திட்டத்தின்" தலைவர்கள் புளூட்டோனியம் -238 இல் ஆர்வம் காட்டவில்லை. அதன் கருக்கள், உண்மையில், சம நிறை எண்கள் கொண்ட புளூட்டோனியத்தின் அனைத்து ஐசோடோப்புகளின் கருக்கள், குறைந்த ஆற்றல் நியூட்ரான்கள் (குறைந்த ஆற்றல் நியூட்ரான்கள் நியூட்ரான்கள் என்று அழைக்கிறோம், அதன் ஆற்றல் 10 keV ஐ தாண்டாத நியூட்ரான்கள். எலக்ட்ரான்-வோல்ட்டின் பின்னங்களில் அளவிடப்படும் ஆற்றல் கொண்ட நியூட்ரான்கள் வெப்பம் என்றும், மெதுவான நியூட்ரான்கள் - 0.005 eV க்கும் குறைவான ஆற்றலுடன் — குளிர். நியூட்ரான் ஆற்றல் 100 keV ஐ விட அதிகமாக இருந்தால், அத்தகைய நியூட்ரான் ஏற்கனவே வேகமாகக் கருதப்படுகிறது.) பிளவுபடுத்த வேண்டாம், எனவே அது அணு வெடிபொருளாக செயல்பட முடியாது. ஆயினும்கூட, உறுப்புகள் எண். 93 மற்றும் 94 பற்றிய தெளிவான அறிக்கைகள் 1942 வசந்த காலத்தில் மட்டுமே அச்சிடப்பட்டன.

இதை எப்படி விளக்க முடியும்? இயற்பியலாளர்கள் புரிந்துகொண்டனர்: ஒற்றைப்படை நிறை எண்களைக் கொண்ட புளூட்டோனியம் ஐசோடோப்புகளின் தொகுப்பு காலத்தின் ஒரு விஷயம், மற்றும் மிக நீண்டது அல்ல. யுரேனியம்-235 போன்ற ஒற்றைப்படை ஐசோடோப்புகள் அணுசக்தி சங்கிலி எதிர்வினையை ஆதரிக்கும் என்று எதிர்பார்க்கப்பட்டது. சிலர் இன்னும் பெறப்படாத அணு வெடிபொருட்களாக அவற்றைப் பார்த்தனர். மற்றும் புளூட்டோனியம், துரதிருஷ்டவசமாக, இந்த நம்பிக்கைகளை நியாயப்படுத்தியது.

அந்த நேரத்தில் குறியாக்கத்தில், உறுப்பு எண். 94... தாமிரம் என்று அழைக்கப்பட்டது. தாமிரத்தின் தேவை எழுந்தபோது (சில பகுதிகளுக்கான கட்டுமானப் பொருளாக), பின்னர் குறியீடுகளில், "தாமிரம்" உடன் "உண்மையான தாமிரம்" தோன்றியது.

"நன்மை மற்றும் தீமை பற்றிய அறிவின் மரம்"

1941 ஆம் ஆண்டில், புளூட்டோனியத்தின் மிக முக்கியமான ஐசோடோப்பு கண்டுபிடிக்கப்பட்டது - 239 நிறை எண் கொண்ட ஒரு ஐசோடோப்பு. உடனடியாக கோட்பாட்டாளர்களின் கணிப்பு உறுதிப்படுத்தப்பட்டது: புளூட்டோனியம் -239 இன் கருக்கள் வெப்ப நியூட்ரான்களால் பிளவுபட்டன. மேலும், அவற்றின் பிளவின் போது, ​​யுரேனியம்-235 இன் பிளவின் போது குறைவான எண்ணிக்கையிலான நியூட்ரான்கள் உற்பத்தி செய்யப்படவில்லை. இந்த ஐசோடோப்பை பெரிய அளவில் பெறுவதற்கான வழிகள் உடனடியாக கோடிட்டுக் காட்டப்பட்டன...

வருடங்கள் கடந்தன. ஆயுதக் களஞ்சியங்களில் சேமிக்கப்பட்டுள்ள அணு குண்டுகள் புளூட்டோனியம் -239 உடன் நிரப்பப்பட்டுள்ளன என்பதும், இந்த குண்டுகள், அவர்கள் சொல்வது போல், பூமியில் உள்ள அனைத்து உயிர்களுக்கும் "சீர்படுத்த முடியாத சேதத்தை ஏற்படுத்தும்" போதுமான அளவு உள்ளன என்பதும் இப்போது யாருக்கும் இரகசியமல்ல.

அணுசக்தி சங்கிலி எதிர்வினையின் கண்டுபிடிப்புடன் மனிதகுலம் தெளிவாக அவசரமாக இருந்தது என்று ஒரு பரவலான நம்பிக்கை உள்ளது (அதன் தவிர்க்க முடியாத விளைவு அணு குண்டு உருவாக்கம்). நீங்கள் வித்தியாசமாக சிந்திக்கலாம் அல்லது வித்தியாசமாக நினைப்பது போல் பாசாங்கு செய்யலாம் - ஒரு நம்பிக்கையாளராக இருப்பது மிகவும் இனிமையானது. ஆனால் நம்பிக்கையாளர்கள் தவிர்க்க முடியாமல் விஞ்ஞானிகளின் பொறுப்பு பற்றிய கேள்வியை எதிர்கொள்கின்றனர். 1954 ஆம் ஆண்டின் வெற்றிகரமான ஜூன் நாள், ஒப்னின்ஸ்கில் உள்ள முதல் அணுமின் நிலையம் மின்னோட்டத்தை இயக்கிய நாள் எங்களுக்கு நினைவிருக்கிறது. ஆனால் 1945 ஆகஸ்ட் காலை - "ஹிரோஷிமாவின் காலை", "ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டீனின் கருப்பு நாள்" ... இன்று எழுபது அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட வயதுடையவர்கள் போருக்குப் பிந்தைய முதல் ஆண்டுகளையும், பரவலான அணு அச்சுறுத்தலையும் நினைவில் கொள்கிறார்கள் - அடிப்படை. அந்த ஆண்டுகளில் அமெரிக்க கொள்கை. ஆனால் அடுத்தடுத்த ஆண்டுகளில் மனிதகுலம் நிறைய பிரச்சனைகளை சந்திக்கவில்லையா?

மேலும், ஒரு புதிய உலகப் போர் வெடித்தால், அணு ஆயுதங்கள் நிச்சயமாகப் பயன்படுத்தப்படும் என்ற உணர்வால் இந்த கவலைகள் பல மடங்கு தீவிரமடைந்தன.

புளூட்டோனியத்தின் கண்டுபிடிப்பு மனிதகுலத்திற்கு பயத்தை சேர்க்கவில்லை என்பதை இங்கே நீங்கள் நிரூபிக்க முயற்சி செய்யலாம், மாறாக, அது பயனுள்ளதாக இருந்தது.

சில காரணங்களால் அல்லது பழைய நாட்களில் அவர்கள் சொல்வது போல், கடவுளின் விருப்பத்தால், புளூட்டோனியம் விஞ்ஞானிகளால் அணுக முடியாததாக இருந்தது என்று சொல்லலாம். அப்போது நம் அச்சமும் கவலையும் குறையுமா? எதுவும் நடக்கவில்லை. அணு குண்டுகள் யுரேனியம்-235 இலிருந்து தயாரிக்கப்படும் (மற்றும் புளூட்டோனியத்தை விட குறைவான அளவில்), மேலும் இந்த குண்டுகள் வரவு செலவுத் திட்டத்தில் இப்போது இருப்பதை விட பெரிய பகுதிகளை "சாப்பிடும்".

ஆனால் புளூட்டோனியம் இல்லாமல் அணுசக்தியை பெரிய அளவில் அமைதியான முறையில் பயன்படுத்துவதற்கான வாய்ப்பு இருக்காது. "அமைதியான அணுவிற்கு" போதுமான யுரேனியம்-235 இருக்காது. அணுசக்தியின் கண்டுபிடிப்பால் மனிதகுலத்திற்கு ஏற்படும் தீமை "நல்ல அணுவின்" சாதனைகளால் ஓரளவு கூட சமநிலைப்படுத்தப்படாது.

எப்படி அளவிடுவது, எதை ஒப்பிடுவது

ஒரு புளூட்டோனியம்-239 கருவை நியூட்ரான்கள் தோராயமாக சம நிறை கொண்ட இரண்டு துண்டுகளாகப் பிரிக்கும் போது, ​​சுமார் 200 MeV ஆற்றல் வெளியிடப்படுகிறது. இது மிகவும் பிரபலமான எக்ஸோதெர்மிக் வினையான C + O 2 = CO 2 இல் வெளியிடப்பட்ட 50 மில்லியன் மடங்கு அதிக ஆற்றலாகும். அணு உலையில் "எரியும்", ஒரு கிராம் புளூட்டோனியம் 2·10 7 கிலோகலோரிகளை உற்பத்தி செய்கிறது. பாரம்பரியத்தை உடைக்காமல் இருக்க (மற்றும் பிரபலமான கட்டுரைகளில் அணு எரிபொருளின் ஆற்றல் பொதுவாக அமைப்பு சாராத அலகுகளில் அளவிடப்படுகிறது - டன் நிலக்கரி, பெட்ரோல், டிரினிட்ரோடோலூயின் போன்றவை), நாங்கள் கவனிக்கிறோம்: இது நான்கு டன்களில் உள்ள ஆற்றல் நிலக்கரி. மேலும் ஒரு சாதாரண திம்பிள் நல்ல பிர்ச் விறகின் நாற்பது கார்லோடுகளுக்கு சமமான புளூட்டோனியத்தின் அளவைக் கொண்டுள்ளது.

நியூட்ரான்களால் யுரேனியம்-235 அணுக்கருக்கள் பிளவுபடும் போது அதே ஆற்றல் வெளியிடப்படுகிறது. ஆனால் இயற்கை யுரேனியத்தின் பெரும்பகுதி (99.3%!) ஐசோடோப்பு 238 U ஆகும், இது யுரேனியத்தை புளூட்டோனியமாக மாற்றுவதன் மூலம் மட்டுமே பயன்படுத்த முடியும்.

கற்களின் ஆற்றல்

இயற்கை யுரேனியம் இருப்புக்களில் உள்ள ஆற்றல் வளங்களை மதிப்பீடு செய்வோம்.

யுரேனியம் ஒரு சுவடு உறுப்பு மற்றும் கிட்டத்தட்ட எல்லா இடங்களிலும் காணப்படுகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, கரேலியாவுக்குச் சென்ற எவரும் கிரானைட் கற்பாறைகள் மற்றும் கடலோரப் பாறைகளை நினைவில் வைத்திருப்பார்கள். ஆனால் ஒரு டன் கிரானைட்டில் சராசரியாக 4 முதல் 10 கிராம் யுரேனியம் உள்ளது என்பது சிலருக்குத் தெரியும். கிரானைட்டுகள் பூமியின் மேலோட்டத்தின் எடையில் கிட்டத்தட்ட 20% ஆகும். யுரேனியம்-235ஐ மட்டும் எண்ணினால், ஒரு டன் கிரானைட்டில் 6 · 10 6 கிலோகலோரி ஆற்றல் உள்ளது. இது நிறைய, ஆனால் ...

கிரானைட்டை செயலாக்கவும், அதிலிருந்து யுரேனியத்தைப் பிரித்தெடுக்கவும், நீங்கள் இன்னும் பெரிய அளவிலான ஆற்றலைச் செலவிட வேண்டும் - சுமார் 10 6 -10 7 கிலோகலோரிகள். இப்போது, ​​யுரேனியம் -235 ஐ மட்டுமல்ல, யுரேனியம் -238 ஐ ஆற்றல் மூலமாகவும் பயன்படுத்த முடிந்தால், கிரானைட்டை குறைந்தபட்சம் ஆற்றல் மூலப்பொருளாகக் கருதலாம். ஒரு டன் கல்லில் இருந்து பெறப்படும் ஆற்றல் ஏற்கனவே 8 · 10 7 முதல் 2 · 10 8 கிலோகலோரிகளாக இருக்கும். இது 16-40 டன் நிலக்கரிக்கு சமம். இந்த விஷயத்தில், கிரானைட் பூமியில் உள்ள அனைத்து இரசாயன எரிபொருள் இருப்புக்களையும் விட கிட்டத்தட்ட ஒரு மில்லியன் மடங்கு அதிக ஆற்றலை மக்களுக்கு வழங்க முடியும்.

ஆனால் யுரேனியம்-238 கருக்கள் நியூட்ரான்களால் பிளவுபடுவதில்லை. இந்த ஐசோடோப்பு அணுசக்திக்கு பயனற்றது. இன்னும் துல்லியமாக, அதை புளூட்டோனியம்-239 ஆக மாற்ற முடியாவிட்டால் அது பயனற்றதாக இருக்கும். குறிப்பாக முக்கியமானது என்னவென்றால்: இந்த அணுசக்தி மாற்றத்திற்கு நடைமுறையில் எந்த ஆற்றலையும் செலவிட வேண்டியதில்லை - மாறாக, இந்த செயல்பாட்டில் ஆற்றல் உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது!

இது எப்படி நடக்கிறது என்பதைக் கண்டுபிடிக்க முயற்சிப்போம், ஆனால் முதலில் இயற்கையான புளூட்டோனியம் பற்றி சில வார்த்தைகள்.

ரேடியத்தை விட 400 ஆயிரம் மடங்கு குறைவு

புளூட்டோனியத்தின் ஐசோடோப்புகள் நமது கிரகத்தின் உருவாக்கத்தின் போது தனிமங்களின் தொகுப்பிலிருந்து பாதுகாக்கப்படவில்லை என்று ஏற்கனவே கூறப்பட்டது. ஆனால் பூமியில் புளூட்டோனியம் இல்லை என்று இது அர்த்தப்படுத்துவதில்லை. இது எல்லா நேரத்திலும் யுரேனியம் தாதுக்களில் உருவாகிறது. காஸ்மிக் கதிர்வீச்சிலிருந்து நியூட்ரான்களையும் யுரேனியம்-238 அணுக்கருக்களின் தன்னிச்சையான பிளவுகளால் உருவாகும் நியூட்ரான்களையும் கைப்பற்றுவதன் மூலம், இந்த ஐசோடோப்பின் சில - மிகச் சில - அணுக்கள் யுரேனியம்-239 அணுக்களாக மாறுகின்றன. இந்த கருக்கள் மிகவும் நிலையற்றவை, அவை எலக்ட்ரான்களை வெளியிடுகின்றன, இதனால் அவற்றின் கட்டணத்தை அதிகரிக்கின்றன. நெப்டியூனியம், முதல் டிரான்ஸ்யூரேனியம் தனிமம் உருவாகிறது. நெப்டியூனியம்-239 மிகவும் நிலையற்றது, மேலும் அதன் கருக்கள் எலக்ட்ரான்களை வெளியிடுகின்றன. வெறும் 56 மணி நேரத்தில், நெப்டியூனியம் -239 இன் பாதி புளூட்டோனியம் -239 ஆக மாறும், இதன் அரை ஆயுள் ஏற்கனவே மிக நீண்டது - 24 ஆயிரம் ஆண்டுகள்.

யுரேனியம் தாதுக்களில் இருந்து புளூட்டோனியம் ஏன் எடுக்கப்படவில்லை? குறைந்த, மிகக் குறைந்த செறிவு. "ஒரு கிராம் உற்பத்தி ஒரு ஆண்டு வேலை" - இது ரேடியத்தைப் பற்றியது, மேலும் தாதுக்களில் ரேடியத்தை விட 400 ஆயிரம் மடங்கு குறைவான புளூட்டோனியம் உள்ளது. எனவே, என்னுடையது மட்டுமல்ல, "நிலப்பரப்பு" புளூட்டோனியத்தைக் கண்டறிவது கூட மிகவும் கடினம். அணு உலைகளில் உற்பத்தி செய்யப்படும் புளூட்டோனியத்தின் இயற்பியல் மற்றும் வேதியியல் பண்புகளை ஆய்வு செய்த பின்னரே இது செய்யப்பட்டது.

எப்போது 2.70 >> 2.23(கணிதத்தில் >> குறி என்றால் "அதிகம்" என்று அர்த்தம்)

புளூட்டோனியம் அணு உலைகளில் குவிந்துள்ளது (சமீப காலம் வரை, இந்த நிறுவல்கள் அணு கொதிகலன்கள் என்றும் அழைக்கப்பட்டன). சக்திவாய்ந்த நியூட்ரான் நீரோடைகளில், யுரேனியம் தாதுக்களில் உள்ள அதே எதிர்வினை நிகழ்கிறது, ஆனால் அணு உலையில் புளூட்டோனியத்தின் உருவாக்கம் மற்றும் குவிப்பு விகிதம் மிக அதிகமாக உள்ளது - ஒரு பில்லியன் பில்லியன் மடங்கு. பேலஸ்ட் யுரேனியம்-238 ஐ ஆற்றல் தர புளூட்டோனியம்-239 ஆக மாற்றும் எதிர்வினைக்கு, உகந்த (ஏற்றுக்கொள்ளக்கூடியதுக்குள்) நிலைமைகள் உருவாக்கப்படுகின்றன.

அணு உலை வெப்ப நியூட்ரான்களில் இயங்கினால் (அவற்றின் வேகம் வினாடிக்கு இரண்டாயிரம் மீட்டர் என்பதையும், அவற்றின் ஆற்றல் எலக்ட்ரான் வோல்ட்டின் ஒரு பகுதி என்பதையும் நினைவுபடுத்துங்கள்), பின்னர் யுரேனியம் ஐசோடோப்புகளின் இயற்கையான கலவையிலிருந்து, சற்று சிறிய அளவிலான புளூட்டோனியம் பெறப்படுகிறது. மற்றும் "எரிந்த" யுரேனியம்-235 அளவு பெறப்படுகிறது. கதிரியக்க யுரேனியத்திலிருந்து இரசாயனப் பிரிவின் போது புளூட்டோனியத்தின் தவிர்க்க முடியாத இழப்புகள் கொஞ்சம், ஆனால் குறைவானது. கூடுதலாக, யுரேனியம்-235 இன் ஒரு சிறிய பகுதியை உட்கொள்ளும் வரை மட்டுமே யுரேனியம் ஐசோடோப்புகளின் இயற்கையான கலவையில் அணுக்கரு சங்கிலி எதிர்வினை பராமரிக்கப்படுகிறது. எனவே தர்க்கரீதியான முடிவு: இயற்கை யுரேனியத்தைப் பயன்படுத்தும் "வெப்ப" உலை - தற்போது இயங்கும் உலைகளின் முக்கிய வகை - அணு எரிபொருளின் விரிவாக்கப்பட்ட இனப்பெருக்கத்தை உறுதி செய்ய முடியாது. ஆனால் பின்னர் என்ன உறுதியளிக்கிறது? இந்த கேள்விக்கு பதிலளிக்க, யுரேனியம் -235 மற்றும் புளூட்டோனியம் -239 இல் உள்ள அணுசக்தி சங்கிலி எதிர்வினையின் போக்கை ஒப்பிட்டு, மற்றொரு இயற்பியல் கருத்தை நமது விவாதங்களில் அறிமுகப்படுத்துவோம்.

எந்த அணு எரிபொருளின் மிக முக்கியமான பண்பு, அணு ஒரு நியூட்ரானைக் கைப்பற்றிய பிறகு வெளிப்படும் நியூட்ரான்களின் சராசரி எண்ணிக்கையாகும். இயற்பியலாளர்கள் இதை எட்டா எண் என்று அழைக்கிறார்கள், இது கிரேக்க எழுத்தான h மூலம் குறிக்கப்படுகிறது. யுரேனியத்தின் "வெப்ப" உலைகளில், பின்வரும் முறை காணப்படுகிறது: ஒவ்வொரு நியூட்ரானும் சராசரியாக 2.08 நியூட்ரான்களை "உருவாக்கும்" (h = 2.08). வெப்ப நியூட்ரான்களின் செல்வாக்கின் கீழ் அத்தகைய உலையில் வைக்கப்படும் புளூட்டோனியம் h=2.03 ஐ அளிக்கிறது. ஆனால் வேகமான நியூட்ரான்களில் இயங்கும் உலைகளும் உள்ளன. யுரேனியம் ஐசோடோப்புகளின் இயற்கையான கலவையை அத்தகைய அணுஉலையில் ஏற்றுவது பயனற்றது: ஒரு சங்கிலி எதிர்வினை ஏற்படாது. ஆனால் "மூலப்பொருள்" யுரேனியம்-235 உடன் செறிவூட்டப்பட்டால், அது "வேகமான" அணுஉலையிலும் உருவாகலாம். இந்த வழக்கில், h ஏற்கனவே 2.23 க்கு சமமாக இருக்கும். வேகமான நியூட்ரான் தீயில் வெளிப்படும் புளூட்டோனியம், 2.70க்கு சமமான h ஐக் கொடுக்கும். நம் வசம் "கூடுதல் அரை நியூட்ரான்கள்" இருக்கும். மேலும் இது சிறிதும் இல்லை.

இதன் விளைவாக வரும் நியூட்ரான்கள் எதற்காக செலவிடப்படுகின்றன என்று பார்ப்போம். எந்தவொரு அணு உலையிலும், அணுக்கரு சங்கிலி எதிர்வினையை பராமரிக்க ஒரு நியூட்ரான் தேவைப்படுகிறது. 0.1 நியூட்ரான்கள் நிறுவலின் கட்டமைப்பு பொருட்களால் உறிஞ்சப்படுகின்றன. "அதிகப்படியான" புளூட்டோனியம்-239 ஐக் குவிக்கப் பயன்படுகிறது. ஒரு வழக்கில் "அதிகப்படியானது" 1.13 ஆகும், மற்றொன்று 1.60 ஆகும். ஒரு "வேகமான" அணுஉலையில் ஒரு கிலோகிராம் புளூட்டோனியத்தின் "எரிதலுக்கு" பிறகு, 2.25 × 10 7 ஆற்றல் வெளியிடப்படுகிறது மற்றும் 1.6 கிலோ புளூட்டோனியம் குவிக்கப்படுகிறது. மேலும் "வேகமான" உலையில் உள்ள யுரேனியம் அதே ஆற்றலையும் 1.1 கிலோ புதிய அணு எரிபொருளையும் கொடுக்கும். இரண்டு சந்தர்ப்பங்களிலும், விரிவாக்கப்பட்ட இனப்பெருக்கம் தெளிவாக உள்ளது. ஆனால் பொருளாதாரத்தைப் பற்றி நாம் மறந்துவிடக் கூடாது.

பல தொழில்நுட்ப காரணங்களால், புளூட்டோனியம் இனப்பெருக்க சுழற்சி பல ஆண்டுகள் ஆகும். ஐந்து வருடங்கள் என்று வைத்துக் கொள்வோம். அதாவது ஆண்டுக்கு புளூட்டோனியத்தின் அளவு h = 2.23 என்றால் 2% மட்டுமே அதிகரிக்கும், h = 2.7 என்றால் 12%! அணு எரிபொருள் என்பது மூலதனம், எந்த மூலதனமும் ஆண்டுக்கு 5% ஈட்ட வேண்டும். முதல் வழக்கில் பெரிய இழப்புகள் உள்ளன, இரண்டாவது பெரிய இலாபங்கள் உள்ளன. இந்த பழமையான உதாரணம் அணுசக்தி பிரச்சனையில் h எண்ணின் ஒவ்வொரு பத்தில் ஒரு பங்கின் "எடையை" விளக்குகிறது.

இன்னொன்றும் முக்கியமானது. வளர்ந்து வரும் எரிசக்தி தேவைக்கு ஏற்ப அணுசக்தி வேகத்தை தக்க வைத்துக் கொள்ள வேண்டும். கணக்கீடுகள் காட்டுகின்றன: இந்த நிபந்தனை எதிர்காலத்தில் h மூன்று நெருங்கும் போது மட்டுமே பூர்த்தி செய்யப்படுகிறது. அணுசக்தி ஆதாரங்களின் வளர்ச்சி சமுதாயத்தின் ஆற்றல் தேவைகளை விட பின்தங்கியிருந்தால், இரண்டு விருப்பங்கள் எஞ்சியிருக்கும்: ஒன்று "முன்னேற்றத்தை மெதுவாக்குதல்" அல்லது வேறு சில மூலங்களிலிருந்து ஆற்றலைப் பெறுதல்.

பிரபலமான அறிவியல் இலக்கியங்களால் ஒரு குறிப்பிட்ட அளவிற்கு தவறான கருத்தை அகற்றுவது இங்கே அவசியம்.

தெர்மோநியூக்ளியர் இணைவுக்கான எதிர்முனை

ஒரு கற்பனையான தெர்மோநியூக்ளியர் ரியாக்டரில் வினைபுரியும் ஒரு கிராம் பொருள் இன்று உண்மையான அணு உலையில் பிளவுபடும் ஒரு கிராம் புளூட்டோனியத்தை விட பல மடங்கு அதிக ஆற்றலைக் கொடுக்கும் என்பது அறியப்படுகிறது. ஒரு கிராம் எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் பாசிட்ரான்களின் தொடர்புகளின் போது இன்னும் அதிக ஆற்றல் வெளியிடப்படும். இருப்பினும், எலக்ட்ரான்-பாசிட்ரான் மின் உற்பத்தி நிலையங்கள் தற்போது அறிவியல் புனைகதை எழுத்தாளர்களால் மட்டுமே "உருவாக்கப்படுகின்றன". ஆனால் தெர்மோநியூக்ளியர் ஆற்றல் சாதனங்கள் சில சமயங்களில் கிட்டத்தட்ட முடிந்த ஒப்பந்தம் என்று பேசப்படுகிறது. உண்மையில், இயற்பியலாளர்கள் பிளாஸ்மாவில் என்ன நடக்கிறது என்பதைப் பற்றி சிறிதும் புரிந்து கொள்ளாதபோது, ​​தெர்மோநியூக்ளியர் ஆற்றலின் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட மூலத்தை உருவாக்கப் போவதாகத் தோன்றியது. மேலும், ஒவ்வொரு நாளும் நம் கண்களுக்கு முன்பாக இயங்கும் தெர்மோநியூக்ளியர் ரியாக்டருக்கு ஒரு அற்புதமான உதாரணம் உள்ளது - சூரியன். பிளாஸ்மாவின் தீவிர ஆய்வுகள் அதன் நான்காவது நிலைக்கு நுழைந்த ஒரு பொருளில் நிகழும் செயல்முறைகள் பற்றிய அதிக நுண்ணறிவை வழங்கியுள்ளன. இந்த வேலையின் முடிவுகளில் ஒன்று, நமது நட்சத்திரத்தின் செயற்கைப் பதிப்பை உருவாக்குவது, அது தோன்றியது போல் எளிதானது அல்ல என்பதை தெளிவாக புரிந்து கொண்டது. இன்று, இந்த சிக்கலை தீர்க்க ஒரு உண்மையான வழி கூட இன்னும் கோடிட்டுக் காட்டப்படவில்லை. எப்படியிருந்தாலும், தெர்மோநியூக்ளியர் ஆற்றலின் வளர்ச்சிக்கான நம்பிக்கைகள் மறைந்துவிட்டன. நிச்சயமாக, ஒளி கருக்களின் ஆற்றல் கிடைக்கும் நேரம் வரும். ஆனால் இது எப்படி, எப்போது செய்யப்படும்? இந்த கேள்விக்கு இன்னும் பதிலளிக்க முடியாது.

சுருக்கவும். கனமான கருக்களின் ஆற்றல் ஒரு உண்மை, தொழில்நுட்ப சிக்கல்கள் மட்டுமே அதன் வளர்ச்சியின் வழியில் நிற்கின்றன, மேலும் இந்த திசையில் நிறைய செய்யப்பட்டுள்ளது. ஆற்றல் நோக்கங்களுக்காக தெர்மோநியூக்ளியர் ஃப்யூஷன் இன்னும் ஒரு அடிப்படையில் தீர்க்கப்படாத பிரச்சனையாக உள்ளது. எனவே முடிவு: புளூட்டோனியம், எதிர்காலத்தின் முக்கிய ஆற்றல் பொருளாக, இன்னும் தீவிரமான போட்டியாளர்கள் இல்லை, யுரேனியம் இருப்புகளில் மறைந்திருக்கும் ஆற்றல் வளங்கள்தான் இன்றுவரை மனிதகுலம் உண்மையில் தேர்ச்சி பெறக்கூடிய ஒரே அணுசக்தி ஆதாரமாகும். இந்த வளங்களுக்கான திறவுகோல், நிறை எண் 239 உடன் உறுப்பு எண். 94 இன் ஐசோடோப்பு ஆகும்.

பிரித்தெடுத்தல்

அணுசக்தி எதிர்வினைகளின் விளைவாக, யுரேனியத்தில் தேவையான அளவு புளூட்டோனியம் குவிந்தால், அது யுரேனியத்திலிருந்து மட்டுமல்ல, பிளவு துண்டுகளிலிருந்தும் பிரிக்கப்பட வேண்டும் - யுரேனியம் மற்றும் புளூட்டோனியம் இரண்டும் அணுசக்தி சங்கிலி எதிர்வினையில் எரிக்கப்படுகின்றன. கூடுதலாக, யுரேனியம்-புளூட்டோனியம் வெகுஜனத்தில் ஒரு குறிப்பிட்ட அளவு நெப்டியூனியம் உள்ளது. நெப்டியூனியத்திலிருந்து புளூட்டோனியம் மற்றும் அரிய பூமி தனிமங்கள் (லாந்தனைடுகள்) பிரிக்க மிகவும் கடினமான விஷயங்கள். புளூட்டோனியம், ஒரு வேதியியல் தனிமமாக, ஓரளவிற்கு துரதிர்ஷ்டவசமானது. வேதியியலாளரின் பார்வையில், அணுசக்தியின் முக்கிய உறுப்பு பதினான்கு ஆக்டினைடுகளில் ஒன்றாகும். அரிதான பூமித் தனிமங்களைப் போலவே, ஆக்டினியம் தொடரின் அனைத்து தனிமங்களும் வேதியியல் பண்புகளில் ஒன்றுக்கொன்று மிகவும் ஒத்ததாக இருக்கும், ஆக்டினியம் முதல் 103 வரையிலான அனைத்து தனிமங்களின் அணுக்களின் வெளிப்புற எலக்ட்ரான் ஓடுகளின் அமைப்பு ஒன்றுதான். இன்னும் விரும்பத்தகாதது என்னவென்றால், ஆக்டினைடுகளின் வேதியியல் பண்புகள் அரிய பூமியின் தனிமங்களின் பண்புகளைப் போலவே இருக்கின்றன, மேலும் யுரேனியம் மற்றும் புளூட்டோனியத்தின் பிளவு துண்டுகளில் போதுமான லாந்தனைடுகள் உள்ளன. ஆனால் உறுப்பு 94 ஐந்து வேலன்ஸ் நிலைகளில் இருக்கலாம், மேலும் இது "மாத்திரையை இனிமையாக்குகிறது" - இது யுரேனியம் மற்றும் பிளவு துண்டுகள் இரண்டிலிருந்தும் புளூட்டோனியத்தை பிரிக்க உதவுகிறது.

புளூட்டோனியத்தின் வேலன்சி மூன்று முதல் ஏழு வரை மாறுபடும். வேதியியல் ரீதியாக, மிகவும் நிலையான (அதனால் மிகவும் பொதுவான மற்றும் மிகவும் ஆய்வு செய்யப்பட்ட) கலவைகள் டெட்ராவலன்ட் புளூட்டோனியம் ஆகும்.

யுரேனியம், நெப்டியூனியம் மற்றும் புளூட்டோனியம் போன்ற வேதியியல் பண்புகளைக் கொண்ட ஆக்டினைடுகளைப் பிரிப்பது அவற்றின் டெட்ரா மற்றும் ஹெக்ஸாவலன்ட் சேர்மங்களின் பண்புகளில் உள்ள வேறுபாட்டின் அடிப்படையில் இருக்கலாம். முதலில், யுரேனியம் பார்கள் நைட்ரிக் அமிலத்தில் கரைக்கப்படுகின்றன. நைட்ரிக் அமிலம் கரைந்து, யுரேனியம், புளூட்டோனியம் மற்றும் அசுத்தங்கள் ஆக்சிஜனேற்றம் செய்யப்படும்போது வலுவான ஆக்ஸிஜனேற்ற முகவராகும். ஜீரோ-வேலண்ட் புளூட்டோனியம் அணுக்கள் Pu 6+ அயனிகளாக மாற்றப்படுகின்றன. புளூட்டோனியம் யுரேனியத்துடன் சேர்ந்து கரைகிறது. இந்தக் கரைசலில் இருந்து அது சல்பர் டை ஆக்சைடுடன் மும்மடங்கு நிலைக்குக் குறைக்கப்பட்டு, பின்னர் லந்தனம் புளோரைடுடன் வீழ்படிவு செய்யப்படுகிறது. புளூட்டோனியம் தவிர, வண்டலில் நெப்டியூனியம் மற்றும் அரிதான பூமி கூறுகள் உள்ளன. ஆனால் யுரேனியம் என்ற பொருளின் பெரும்பகுதி கரைசலில் உள்ளது மற்றும் புளூட்டோனியத்திலிருந்து பிரிக்கப்படுகிறது.

இதன் விளைவாக வரும் வீழ்படிவு மீண்டும் கரைக்கப்பட்டு, நெப்டியூனியம் பொட்டாசியம் புரோமேட்டுடன் டெட்ராவலன்ட் நிலைக்கு ஆக்சிஜனேற்றம் செய்யப்படுகிறது. இந்த மறுஉருவாக்கமானது புளூட்டோனியத்தின் மீது எந்த விளைவையும் ஏற்படுத்தாது, அதே LaF 3 உடன் இரண்டாம் நிலை மழையின் போது, ​​ட்ரைவலன்ட் புளூட்டோனியம் ஒரு வீழ்படிவுக்குள் செல்கிறது, மேலும் நெப்டியூனியம் கரைசலில் உள்ளது.

நன்கொடை துண்டுகளை பிரிக்க, புளூட்டோனியம் மீண்டும் ஹெக்ஸா-வேடன்ட் நிலைக்கு ஆக்சிஜனேற்றம் செய்யப்படுகிறது மற்றும் லந்தனம் புளோரைடு மீண்டும் சேர்க்கப்படுகிறது. இப்போது பூமியின் அரிதான தனிமங்கள் படிந்து, புளூட்டோனியம் கரைசலில் உள்ளது.

புளூட்டோனியத்தை தனிமைப்படுத்துவதற்கு தற்போது அறியப்பட்ட பல முறைகளில், கரிம கரைப்பான்களுடன் புளூட்டோனியத்தை பிரித்தெடுத்தல் மற்றும் அயன் பரிமாற்ற நெடுவரிசைகளில் புளூட்டோனியத்தை தனிமைப்படுத்துதல் ஆகியவற்றைக் குறிப்பிட வேண்டும். புளூட்டோனியத்துடன் பணிபுரியும் வேதியியலாளர்களுக்கு இந்த முறைகள் மிகவும் நம்பிக்கைக்குரியதாகத் தெரிகிறது.

உலோகம்

இப்போது, ​​இறுதியாக, உலோகம் பற்றி. புளூட்டோனியம் சேர்மங்களை கரைசலில் இருந்து தனிமைப்படுத்துவது கடினமான காரியம் அல்ல. இதைச் செய்ய டஜன் கணக்கான வழிகள் உள்ளன. இதன் விளைவாக புளூட்டோனியம் கலவைகள் வேதியியல் ரீதியாக தூய PuF 4 டெட்ராபுளோரைடாக மாற்றப்படுகின்றன, இது பேரியம் நீராவி 1200 ° C இல் குறைக்கப்படுகிறது. இப்படித்தான் தூய புளூட்டோனியம் பெறப்படுகிறது. ஆனால் இது இன்னும் ஒரு கட்டமைப்பு பொருள் அல்ல: அணுசக்தி உலைகளின் எரிபொருள் கூறுகளை (அல்லது அணுகுண்டின் பாகங்கள் கூட) அதிலிருந்து உருவாக்க முடியாது. ஏன்? குறைந்தபட்சம், உங்களுக்கு ஒரு "வெற்று" - ஒரு வார்ப்பு தேவை. புளூட்டோனியம் தயாரிப்புகளின் உற்பத்தியில், வார்ப்பு முறை முதன்மையாக பயன்படுத்தப்படுகிறது. உலோக புளூட்டோனியத்தின் உருகுநிலை - 640 ° C - மிகவும் அடையக்கூடியது, ஆனால்...

உருகிய புளூட்டோனியத்தை சிலுவையிலிருந்து விரும்பிய அச்சுக்குள் ஊற்றிய பிறகு, அவர்கள் அதை அறை வெப்பநிலையில் குளிர்விக்கத் தொடங்குகிறார்கள் - திடப்படுத்தும் செயல்பாட்டின் போது, ​​​​வார்ப்பில் விரிசல் நிச்சயமாக தோன்றும். ஒருவேளை குளிர்ச்சி மிக வேகமாக செல்கிறதா? ஆட்சிகள் எப்படி மாறினாலும், நடிகர்கள் தேர்வு என்பது மாறாமல் அழிக்கப்பட்டது. இந்த பிரச்சனை வெப்பநிலை ஆட்சியில் இல்லை என்று அர்த்தம். அப்புறம் என்ன நடக்கும்?

திரவ உலோகத்தில், அணுக்கள் சீரற்ற முறையில் நகரும். வெப்பநிலை குறைவதால், உலோகம் திடப்படுத்தத் தொடங்கும் போது, ​​​​அணுக்கள் ஏற்கனவே கண்டிப்பாக வரையறுக்கப்பட்ட வரிசையில் அமைந்துள்ள மையங்களைச் சுற்றி அதிர்வுறும், எடுத்துக்காட்டாக, ஒரு குறிப்பிட்ட உலோகத்தின் படிக அமைப்பைப் பொறுத்து க்யூப்ஸ், டெட்ராஹெட்ரான்கள் போன்றவற்றின் முனைகளில்.

படிகங்களில், அணுக்கள் பொதுவாக திரவங்களை விட அடர்த்தியாக நிரம்பியிருக்கும். பெரும்பாலான பொருட்கள், ஐஸ், பிரிண்டிங் அலாய் ஹார்ட் மற்றும் சிலவற்றைத் தவிர, கடினப்படுத்தும்போது, ​​அளவு குறைகிறது - அவற்றின் அடர்த்தி அதிகரிக்கிறது.

புளூட்டோனியம் 640 ° C வெப்பநிலையில் திடப்படுத்தத் தொடங்குகிறது, மேலும் அதன் அணுக்கள் க்யூப்ஸ் வடிவத்தில் ஒரு படிக லட்டியை உருவாக்குகின்றன. வெப்பநிலை குறைவதால், உலோகத்தின் அடர்த்தி படிப்படியாக அதிகரிக்கிறது. ஆனால் பின்னர் வெப்பநிலை 480 ° C ஐ எட்டியது, பின்னர் திடீரென்று புளூட்டோனியத்தின் அடர்த்தி கடுமையாக குறைகிறது. இந்த ஒழுங்கின்மைக்கான காரணங்கள் மிக விரைவாக கண்டுபிடிக்கப்பட்டன: இந்த வெப்பநிலையில், புளூட்டோனியம் அணுக்கள் படிக லட்டியில் மறுசீரமைக்கப்படுகின்றன. இது டெட்ராகோனல் மற்றும் மிகவும் "தளர்வாக" மாறும். அத்தகைய புளூட்டோனியம் தண்ணீரில் பனிக்கட்டியைப் போல அதன் சொந்த உருகலில் மிதக்க முடியும்.

வெப்பநிலை தொடர்ந்து வீழ்ச்சியடைகிறது, இப்போது அது 451 ° C ஐ எட்டியுள்ளது, மேலும் அணுக்கள் மீண்டும் ஒரு கனசதுர லட்டியை உருவாக்கியது, ஆனால் முதல் வழக்கை விட ஒருவருக்கொருவர் அதிக தொலைவில் அமைந்துள்ளது. மேலும் குளிர்ச்சியுடன், லட்டு முதலில் ஆர்த்தோர்ஹோம்பிக் ஆகவும், பின்னர் மோனோக்ளினிக் ஆகவும் மாறும். மொத்தத்தில், புளூட்டோனியம் ஆறு வெவ்வேறு படிக வடிவங்களை உருவாக்குகிறது. அவற்றில் இரண்டு குறிப்பிடத்தக்க சொத்து மூலம் வேறுபடுகின்றன - வெப்ப விரிவாக்கத்தின் எதிர்மறை குணகம்: அதிகரிக்கும் வெப்பநிலையுடன், உலோகம் விரிவடையாது, ஆனால் சுருங்குகிறது. முற்றிலும் அசாதாரண நடத்தை!

வெப்பநிலை 122° C ஐ அடையும் போது மற்றும் புளூட்டோனியம் அணுக்கள் ஆறாவது முறையாக தங்கள் வரிசைகளை மறுசீரமைக்கும்போது, ​​அடர்த்தி குறிப்பாக வியத்தகு முறையில் மாறுகிறது - 17.77 முதல் 19.82 g/cm 3 . 10%க்கு மேல்! அதன்படி, இங்காட்டின் அளவு குறைகிறது. மற்ற மாற்றங்களில் எழுந்த அழுத்தங்களை உலோகம் இன்னும் எதிர்க்க முடிந்தால், இந்த நேரத்தில் அழிவு தவிர்க்க முடியாதது.

இந்த அற்புதமான உலோகத்திலிருந்து ஒரு பகுதியை எவ்வாறு உருவாக்குவது? உலோகவியலாளர்கள் புளூட்டோனியத்தை அலாய் செய்து (அதில் தேவையான கூறுகளை சிறிய அளவில் சேர்த்து) ஒரு விரிசல் இல்லாமல் வார்ப்புகளைப் பெறுகிறார்கள். அணு குண்டுகளுக்கு புளூட்டோனியம் சார்ஜ் செய்ய அவை பயன்படுத்தப்படுகின்றன. கட்டணத்தின் எடை (இது முதன்மையாக ஐசோடோப்பின் முக்கியமான வெகுஜனத்தால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது) 5-6 கிலோகிராம் ஆகும். இது 10 சென்டிமீட்டர் விளிம்பு அளவு கொண்ட கனசதுரத்தில் எளிதில் பொருந்தக்கூடியது.

கனமான ஐசோடோப்புகள்

புளூட்டோனியம்-239 இந்த தனிமத்தின் சிறிய அளவிலான அதிக ஐசோடோப்புகளையும் கொண்டுள்ளது - நிறை எண்கள் 240 மற்றும் 241. 240 பு ஐசோடோப்பு நடைமுறையில் பயனற்றது - இது புளூட்டோனியத்தில் நிலைப்படுத்தப்படுகிறது. 241 இலிருந்து, americium பெறப்படுகிறது - உறுப்பு எண். 95. அதன் தூய வடிவத்தில், மற்ற ஐசோடோப்புகளின் கலவையின்றி, புளூட்டோனியம்-240 மற்றும் புளூட்டோனியம்-241 ஆகியவை அணுஉலையில் திரட்டப்பட்ட புளூட்டோனியத்தை மின்காந்தமாக பிரிப்பதன் மூலம் பெறலாம். இதற்கு முன், புளூட்டோனியம் கண்டிப்பாக வரையறுக்கப்பட்ட குணாதிசயங்களுடன் நியூட்ரான் ஃப்ளக்ஸ் மூலம் கூடுதலாக கதிர்வீச்சு செய்யப்படுகிறது. நிச்சயமாக, இவை அனைத்தும் மிகவும் சிக்கலானவை, குறிப்பாக புளூட்டோனியம் கதிரியக்கமானது மட்டுமல்ல, மிகவும் நச்சுத்தன்மையும் கொண்டது. அதனுடன் வேலை செய்வது தீவிர எச்சரிக்கை தேவை.

புளூட்டோனியத்தின் மிகவும் சுவாரஸ்யமான ஐசோடோப்புகளில் ஒன்றான 242 Pu, நியூட்ரான் ஃப்ளக்ஸ்களில் நீண்ட நேரம் 239 Pu ஐ கதிர்வீச்சு செய்வதன் மூலம் உருவாக்க முடியும். 242 Pu மிகவும் அரிதாகவே நியூட்ரான்களைப் பிடிக்கிறது, எனவே மற்ற ஐசோடோப்புகளை விட மெதுவாக அணு உலையில் "எரிகிறது"; புளூட்டோனியத்தின் மீதமுள்ள ஐசோடோப்புகள் முற்றிலும் துண்டுகளாக அல்லது புளூட்டோனியம்-242 ஆக மாறிய பிறகும் அது தொடர்கிறது.

புளூட்டோனியம்-242 அணு உலைகளில் அதிக டிரான்ஸ்யூரேனியம் தனிமங்களை ஒப்பீட்டளவில் விரைவாகக் குவிப்பதற்கான "மூலப்பொருளாக" முக்கியமானது. புளூட்டோனியம்-239 ஒரு வழக்கமான அணுஉலையில் கதிரியக்கப்படுத்தப்பட்டால், மைக்ரோகிராம் அளவுகளை குவிக்க சுமார் 20 ஆண்டுகள் ஆகும், எடுத்துக்காட்டாக, கிராம் புளூட்டோனியத்திலிருந்து கலிபோர்னியா-251.

அணுஉலையில் உள்ள நியூட்ரான் பாய்வின் தீவிரத்தை அதிகரிப்பதன் மூலம் அதிக ஐசோடோப்புகளின் திரட்சி நேரத்தை குறைக்க முடியும். இதைத்தான் அவர்கள் செய்கிறார்கள், ஆனால் நீங்கள் அதிக அளவு புளூட்டோனியம்-239 ஐ கதிர்வீச்சு செய்ய முடியாது. எல்லாவற்றிற்கும் மேலாக, இந்த ஐசோடோப்பு நியூட்ரான்களால் பிரிக்கப்படுகிறது, மேலும் அதிக ஆற்றல் தீவிர ஓட்டங்களில் வெளியிடப்படுகிறது. கொள்கலன் மற்றும் உலை குளிர்விப்பதில் கூடுதல் சிரமங்கள் எழுகின்றன. இந்த சிரமங்களைத் தவிர்க்க, புளூட்டோனியம் கதிர்வீச்சின் அளவைக் குறைக்க வேண்டியது அவசியம். இதன் விளைவாக, கலிபோர்னியத்தின் விளைச்சல் மீண்டும் குறைவாகவே இருக்கும். தீய வட்டம்!

புளூட்டோனியம்-242 வெப்ப நியூட்ரான்களால் பிளவுபடுவதில்லை; , மற்றும் பெரிய அளவில் தீவிர நியூட்ரான் ஃப்ளக்ஸ்களில் கதிர்வீச்சு செய்யப்படலாம் ... எனவே, உலைகளில், கலிஃபோர்னியம் முதல் ஐன்ஸ்டீனியம் வரையிலான அனைத்து கூறுகளும் இந்த ஐசோடோப்பில் இருந்து "உருவாக்கப்படுகின்றன" மற்றும் எடை அளவுகளில் குவிந்துள்ளன.

கனமானது அல்ல, ஆனால் நீண்ட காலம் வாழ்ந்தது

ஒவ்வொரு முறையும் விஞ்ஞானிகள் புளூட்டோனியத்தின் புதிய ஐசோடோப்பைப் பெற முடிந்தது, அதன் கருக்களின் அரை ஆயுள் அளவிடப்பட்டது. சம நிறை எண்களைக் கொண்ட கனமான கதிரியக்க கருக்களின் ஐசோடோப்புகளின் அரை-வாழ்க்கை தொடர்ந்து மாறுகிறது. (ஒற்றைப்படை ஐசோடோப்புகளுக்கு இதைச் சொல்ல முடியாது.)

புளூட்டோனியத்தின் ஐசோடோப்புகளின் அரை-வாழ்க்கை நிறை எண்ணின் மீது சார்ந்திருப்பதைக் காட்டும் வரைபடத்தைப் பாருங்கள். நிறை அதிகரிக்கும் போது, ​​ஐசோடோப்பின் "வாழ்நாள்" கூட அதிகரிக்கிறது. பல ஆண்டுகளுக்கு முன்பு, இந்த வரைபடத்தின் உயர் புள்ளி புளூட்டோனியம் -242 ஆகும். பின்னர் இந்த வளைவு எவ்வாறு செல்லும் - நிறை எண்ணிக்கையில் மேலும் அதிகரிப்புடன்? 30 மில்லியன் ஆண்டுகளின் வாழ்நாளுடன் தொடர்புடைய புள்ளி 1, அல்லது ஏற்கனவே 300 மில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு ஒத்திருக்கும் புள்ளி 2? இந்த கேள்விக்கான பதில் புவி அறிவியலுக்கு மிகவும் முக்கியமானது. முதல் வழக்கில், ஐந்து பில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு முன்பு பூமி முழுவதுமாக 244 Pu ஐக் கொண்டிருந்தால், இப்போது அதன் மொத்த வெகுஜனத்தில், புளூட்டோனியம்-244 இன் ஒரே ஒரு அணு மட்டுமே பூமியில் இருக்கும். இரண்டாவது அனுமானம் உண்மையாக இருந்தால், புளூட்டோனியம்-244 ஏற்கனவே கண்டறியப்பட்ட செறிவுகளில் பூமியில் இருக்கலாம். பூமியில் இந்த ஐசோடோப்பைக் கண்டுபிடிக்க நாம் அதிர்ஷ்டசாலியாக இருந்தால், நமது கிரகத்தின் உருவாக்கத்தின் போது நடந்த செயல்முறைகள் பற்றிய மிக மதிப்புமிக்க தகவல்களை அறிவியல் பெறும்.

சில ஆண்டுகளுக்கு முன்பு, விஞ்ஞானிகள் கேள்வியை எதிர்கொண்டனர்: பூமியில் கனமான புளூட்டோனியத்தைக் கண்டுபிடிக்க முயற்சிப்பது மதிப்புக்குரியதா? அதற்கு பதிலளிக்க, புளூட்டோனியம் -244 இன் அரை ஆயுளை முதலில் தீர்மானிக்க வேண்டியது அவசியம். கோட்பாட்டாளர்களால் இந்த மதிப்பை தேவையான துல்லியத்துடன் கணக்கிட முடியவில்லை. எல்லா நம்பிக்கையும் சோதனைக்காக மட்டுமே இருந்தது.

புளூட்டோனியம்-244 அணு உலையில் குவிந்துள்ளது. உறுப்பு எண். 95, americium (ஐசோடோப்பு 243 Am), கதிர்வீச்சு செய்யப்பட்டது. ஒரு நியூட்ரானைக் கைப்பற்றிய பிறகு, இந்த ஐசோடோப்பு americium-244 ஆக மாறியது; பத்தாயிரம் வழக்குகளில் ஒன்றில் americium புளூட்டோனியம்-244 ஆக மாறியது.

புளூட்டோனியம்-244 தயாரிப்பானது அமெரிசியம் மற்றும் கியூரியம் கலவையிலிருந்து தனிமைப்படுத்தப்பட்டது. மாதிரியின் எடை ஒரு கிராம் சில மில்லியன் மட்டுமே. ஆனால் இந்த சுவாரஸ்யமான ஐசோடோப்பின் அரை ஆயுளை தீர்மானிக்க அவை போதுமானதாக இருந்தன. இது 75 மில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு சமமாக மாறியது. புளூட்டோனியம்-244 பூமியில் எஞ்சியிருப்பதற்கு சற்று குறைவாகவே இருந்தது, ஏனெனில் தனிமங்கள் இன்னும் கண்டறியக்கூடிய செறிவுகளில் ஒருங்கிணைக்கப்பட்டன.

244 Pu ஐ விட நீண்ட காலம் வாழும் டிரான்ஸ்யூரேனியம் தனிமத்தின் ஐசோடோப்பைக் கண்டுபிடிக்க விஞ்ஞானிகள் பல முயற்சிகளை மேற்கொண்டுள்ளனர். ஆனால் அனைத்து முயற்சிகளும் வீணாகின. ஒரு காலத்தில், க்யூரியம் -247 மீது நம்பிக்கை வைக்கப்பட்டது, ஆனால் இந்த ஐசோடோப்பு உலையில் குவிக்கப்பட்ட பிறகு, அதன் அரை ஆயுள் 14 மில்லியன் ஆண்டுகள் மட்டுமே என்று மாறியது. புளூட்டோனியம் -244 இன் சாதனையை முறியடிக்க முடியவில்லை - இது டிரான்ஸ்யூரேனியம் தனிமங்களின் அனைத்து ஐசோடோப்புகளிலும் மிக நீண்ட காலம் வாழ்ந்தது.

புளூட்டோனியத்தின் கனமான ஐசோடோப்புகள் கூட பீட்டா சிதைவுக்கு உட்படுகின்றன, மேலும் அவற்றின் ஆயுட்காலம் சில நாட்கள் முதல் ஒரு வினாடியில் சில பத்தில் ஒரு பங்கு வரை இருக்கும். புளூட்டோனியத்தின் அனைத்து ஐசோடோப்புகளும் தெர்மோநியூக்ளியர் வெடிப்புகளில் 257 Pu வரை உருவாகின்றன என்பதை நாம் உறுதியாக அறிவோம். ஆனால் அவர்களின் ஆயுட்காலம் ஒரு வினாடியில் பத்தில் ஒரு பங்காகும், மேலும் புளூட்டோனியத்தின் பல குறுகிய கால ஐசோடோப்புகள் இன்னும் ஆய்வு செய்யப்படவில்லை.

முதல் ஐசோடோப்பின் சாத்தியங்கள்

இறுதியாக - புளூட்டோனியம்-238 பற்றி - புளூட்டோனியத்தின் "மனிதனால் உருவாக்கப்பட்ட" ஐசோடோப்புகளில் முதன்மையானது, முதலில் சமரசமற்றதாகத் தோன்றிய ஒரு ஐசோடோப்பு. இது உண்மையில் மிகவும் சுவாரஸ்யமான ஐசோடோப்பு. இது ஆல்பா சிதைவுக்கு உட்பட்டது, அதாவது, அதன் கருக்கள் தன்னிச்சையாக ஆல்பா துகள்களை வெளியிடுகின்றன - ஹீலியம் கருக்கள். புளூட்டோனியம் கருக்களால் உருவாக்கப்பட்ட ஆல்பா துகள்கள் அதிக ஆற்றலைக் கொண்டு செல்கின்றன; பொருளில் சிதறி, இந்த ஆற்றல் வெப்பமாக மாறும். இந்த ஆற்றல் எவ்வளவு பெரியது? ஆறு மில்லியன் எலக்ட்ரான் வோல்ட்கள் புளூட்டோனியம்-238 இன் ஒரு அணுக்கரு சிதைவதால் வெளியாகிறது. ஒரு இரசாயன எதிர்வினையில், பல மில்லியன் அணுக்கள் ஆக்ஸிஜனேற்றப்படும்போது அதே ஆற்றல் வெளியிடப்படுகிறது. ஒரு கிலோகிராம் புளூட்டோனியம்-238 கொண்ட ஒரு மின்சாரம் 560 வாட் வெப்ப சக்தியை உருவாக்குகிறது. அதே எடை கொண்ட இரசாயன மின்னோட்ட மூலத்தின் அதிகபட்ச சக்தி 5 வாட்ஸ் ஆகும்.

இதே போன்ற ஆற்றல் பண்புகளுடன் பல உமிழ்ப்பான்கள் உள்ளன, ஆனால் புளூட்டோனியம்-238 இன் ஒரு அம்சம் இந்த ஐசோடோப்பை இன்றியமையாததாக ஆக்குகிறது. ஆல்பா சிதைவு பொதுவாக வலுவான காமா கதிர்வீச்சுடன் சேர்ந்து, பொருளின் பெரிய அடுக்குகள் வழியாக ஊடுருவுகிறது. 238 பு ஒரு விதிவிலக்கு. அதன் கருக்களின் சிதைவுடன் காமா கதிர்களின் ஆற்றல் குறைவாக உள்ளது, அதிலிருந்து பாதுகாப்பது கடினம் அல்ல: கதிர்வீச்சு ஒரு மெல்லிய சுவர் கொள்கலனால் உறிஞ்சப்படுகிறது. இந்த ஐசோடோப்பின் கருக்கள் தன்னிச்சையாக பிளவுபடுவதற்கான நிகழ்தகவும் குறைவாக உள்ளது. எனவே, இது தற்போதைய ஆதாரங்களில் மட்டுமல்ல, மருத்துவத்திலும் பயன்பாட்டைக் கண்டறிந்துள்ளது. புளூட்டோனியம்-238 கொண்ட பேட்டரிகள் சிறப்பு இதய தூண்டிகளில் ஆற்றல் மூலமாக செயல்படுகின்றன. ஐசோடோப்பு மூலத்துடன் கூடிய செயற்கை இதய திட்டம் உருவாக்கப்பட்டது. இந்த தேவைகளுக்கு அடுத்த மூன்று முதல் நான்கு ஆண்டுகளில் பல டன் "ஒளி" புளூட்டோனியம் தேவைப்படும்.

ஆனால் 238 Pu என்பது உறுப்பு எண். 94 இன் இலகுவான ஐசோடோப்பு அல்ல, 232 முதல் 237 வரையிலான வெகுஜன எண்களைக் கொண்டு பெறப்பட்டது.

புளூட்டோனியம் ஒரு பெரிய தலைப்பு. மிக முக்கியமான விஷயங்களில் மிக முக்கியமானவற்றை நான் உங்களுக்கு சொல்ல விரும்பினேன். எல்லாவற்றிற்கும் மேலாக, இரும்பு போன்ற "பழைய" தனிமங்களின் வேதியியலை விட புளூட்டோனியத்தின் வேதியியல் மிகவும் சிறப்பாக ஆய்வு செய்யப்பட்டுள்ளது என்பது ஏற்கனவே ஒரு நிலையான சொற்றொடராகிவிட்டது. புளூட்டோனியத்தின் அணுசக்தி பண்புகள் பற்றி முழு புத்தகங்களும் எழுதப்பட்டுள்ளன. புளூட்டோனியத்தின் உலோகவியல் மனித அறிவின் மற்றொரு அற்புதமான கிளையாகும் ... எனவே, இந்த கதையைப் படித்த பிறகு, நீங்கள் உண்மையிலேயே 20 ஆம் நூற்றாண்டின் மிக முக்கியமான உலோகமான புளூட்டோனியத்தைக் கற்றுக்கொண்டீர்கள் என்று நினைக்க வேண்டாம்.

(Pu) ஆக்டினைடு குழுவின் வெள்ளி-வெள்ளை கதிரியக்க உலோகம், தொடுவதற்கு சூடாக (அதன் கதிரியக்கத்தின் காரணமாக. யுரேனைட் பிட்ச் மற்றும் பிற யுரேனியம் மற்றும் சீரியம் தாதுக்களில் இயற்கையாகவே காணப்படும், குறிப்பிடத்தக்க அளவு செயற்கையாக உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது. சுமார் 5 டன்கள் அணுசக்தி சோதனைகளின் விளைவாக புளூட்டோனியம் வளிமண்டலத்தில் வெளியிடப்பட்டது.
கதை
1940 ஆம் ஆண்டில் க்ளென் சீபோர்க், எட்வின் மெக்மில்லன், கென்னடி மற்றும் ஆர்தர் வால் ஆகியோரால் 1940 இல் பெர்க்லியில் (அமெரிக்கா) ஒரு சைக்ளோட்ரானில் முடுக்கப்பட்ட டியூடெரான்கள் கொண்ட யுரேனியம் இலக்கின் மீது குண்டுவீச்சலின் போது கண்டுபிடிக்கப்பட்டது.
பெயரின் தோற்றம்
முன்னர் கண்டுபிடிக்கப்பட்ட வேதியியல் உறுப்பு நெப்டியூனியம் என்று அழைக்கப்பட்டதால், புளூட்டோ கிரகத்தின் பெயரால் புளூட்டோனியம் பெயரிடப்பட்டது.
ரசீது
புளூட்டோனியம் அணு உலைகளில் உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது.
இயற்கை யுரேனியத்தின் பெரும்பகுதியை உருவாக்கும் ஐசோடோப்பு 238 U, பிளவுக்கு மிகவும் பொருத்தமானது அல்ல. அணு உலைகளுக்கு, யுரேனியம் சிறிது செறிவூட்டப்பட்டுள்ளது, ஆனால் அணு எரிபொருளில் 235 U இன் பங்கு சிறியதாகவே உள்ளது (தோராயமாக 5%). எரிபொருள் தண்டுகளில் முக்கிய பகுதி 238 U ஆகும். அணு உலையின் செயல்பாட்டின் போது, ​​238 U அணுக்கருவின் ஒரு பகுதி நியூட்ரான்களைப் பிடித்து 239 Pu ஆக மாற்றுகிறது, பின்னர் அவை தனிமைப்படுத்தப்படலாம்.

புளூட்டோனியம் (யுரேனியம், தோரியம், நெப்டியூனியம் போன்றவை) வேதியியல் பண்புகளில் மிகவும் ஒத்த ஆக்டினைடுகளுக்கு சொந்தமானது என்பதால், அணுசக்தி எதிர்வினைகளின் தயாரிப்புகளில் புளூட்டோனியத்தை தனிமைப்படுத்துவது மிகவும் கடினம். சிதைவு தயாரிப்புகளில் அரிய பூமி கூறுகள் இருப்பதால், அவற்றின் வேதியியல் பண்புகள் புளூட்டோனியத்தைப் போலவே இருப்பதால் பணி சிக்கலானது. பாரம்பரிய கதிரியக்க வேதியியல் முறைகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன - மழைப்பொழிவு, பிரித்தெடுத்தல், அயனி பரிமாற்றம் போன்றவை. இந்த பல-நிலை தொழில்நுட்பத்தின் இறுதி தயாரிப்பு புளூட்டோனியம் ஆக்சைடுகள் PuO 2 அல்லது புளோரைடுகள் (PuF 3, PuF 4) ஆகும்.
மெட்டாலோதெர்மி முறையைப் பயன்படுத்தி புளூட்டோனியம் பிரித்தெடுக்கப்படுகிறது (வெற்றிடத்தில் உள்ள ஆக்சைடுகள் மற்றும் உப்புகளில் இருந்து செயல்படும் உலோகங்களைக் குறைத்தல்):

PuF 4 +2 Ba = 2BaF 2 + Pu

ஐசோடோப்புகள்
புளூட்டோனியத்தின் ஒரு டசனுக்கும் மேற்பட்ட ஐசோடோப்புகள் அறியப்படுகின்றன, அவை அனைத்தும் கதிரியக்கத்தன்மை கொண்டவை.
மிக முக்கியமான ஐசோடோப்பு 239 பு,அணு பிளவு மற்றும் அணு சங்கிலி எதிர்வினைகள் திறன் கொண்டது. அணு ஆயுதங்களில் பயன்படுத்த ஏற்ற ஐசோடோப்பு இதுதான். இது யுரேனியம்-235 ஐ விட சிறந்த நியூட்ரான் உறிஞ்சுதல் மற்றும் சிதறல் பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது, ஒரு பிளவுக்கு நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை (சுமார் 3 மற்றும் 2.3) மற்றும், அதன்படி, குறைந்த முக்கியமான நிறை. இதன் அரை ஆயுள் சுமார் 24 ஆயிரம் ஆண்டுகள். புளூட்டோனியத்தின் மற்ற ஐசோடோப்புகள் முதன்மை (ஆயுதம்) பயன்பாட்டிற்கான அவற்றின் தீங்கு விளைவிக்கும் பார்வையில் இருந்து முதன்மையாகக் கருதப்படுகின்றன.
ஐசோடோப்பு 238 புசக்திவாய்ந்த ஆல்பா கதிரியக்கத்தன்மையைக் கொண்டுள்ளது, இதன் விளைவாக, குறிப்பிடத்தக்க வெப்ப உற்பத்தி (567 W / kg). இது அணு ஆயுதங்களில் பயன்படுத்துவதில் சிக்கல் உள்ளது, ஆனால் அணு மின்கலங்களில் பயன்பாடுகள் உள்ளன. செவ்வாய் கிரகத்தின் சுற்றுப்பாதைக்கு அப்பால் பறந்த அனைத்து விண்கலங்களும் 238 Pu ஐப் பயன்படுத்தி கதிரியக்க ஐசோடோப்பு உலைகளைக் கொண்டுள்ளன. உலை புளூட்டோனியத்தில், இந்த ஐசோடோப்பின் விகிதம் மிகவும் சிறியது.
ஐசோடோப்பு 240 புஆயுத தர புளூட்டோனியத்தின் முக்கிய மாசுபாடு ஆகும். இது தன்னிச்சையான சிதைவின் அதிக விகிதத்தைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் உயர் நியூட்ரான் பின்னணியை உருவாக்குகிறது, இது அணுசக்தி கட்டணங்களின் வெடிப்பை கணிசமாக சிக்கலாக்குகிறது. ஆயுதங்களில் அதன் பங்கு 7% ஐ விட அதிகமாக இருக்கக்கூடாது என்று நம்பப்படுகிறது.
241 புகுறைந்த நியூட்ரான் பின்னணி மற்றும் மிதமான வெப்ப உமிழ்வைக் கொண்டுள்ளது. அதன் பங்கு 1% க்கும் சற்று குறைவாக உள்ளது மற்றும் ஆயுத தர புளூட்டோனியத்தின் பண்புகளை பாதிக்காது. இருப்பினும், அதன் அரை-வாழ்க்கையுடன், 1914 americium-241 ஆக மாறுகிறது, இது அதிக வெப்பத்தை உருவாக்குகிறது, இது கட்டணங்களை அதிக வெப்பமாக்குவதில் சிக்கலை உருவாக்குகிறது.
242 புநியூட்ரான் பிடிப்பு எதிர்வினைக்கான மிகச் சிறிய குறுக்குவெட்டைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் அணு உலைகளில் கூடுகிறது, இருப்பினும் மிகச் சிறிய அளவுகளில் (0.1% க்கும் குறைவாக). இது ஆயுத தர புளூட்டோனியத்தின் பண்புகளை பாதிக்காது. டிரான்ஸ்ப்ளூட்டோனியம் தனிமங்களின் தொகுப்பில் மேலும் அணுக்கரு எதிர்வினைகளுக்கு இது முக்கியமாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது: வெப்ப நியூட்ரான்கள் அணுக்கரு பிளவை ஏற்படுத்தாது, எனவே இந்த ஐசோடோப்பின் எந்த அளவும் சக்திவாய்ந்த நியூட்ரான் ஃப்ளக்ஸ் மூலம் கதிர்வீச்சு செய்யப்படலாம்.
புளூட்டோனியத்தின் மற்ற ஐசோடோப்புகள் மிகவும் அரிதானவை மற்றும் அணு ஆயுதங்களை தயாரிப்பதில் எந்த விளைவையும் ஏற்படுத்தாது. கனமான ஐசோடோப்புகள் மிகச் சிறிய அளவில் உருவாகின்றன, குறுகிய ஆயுட்காலம் (சில நாட்கள் அல்லது மணிநேரங்களுக்கு குறைவாக) மற்றும் பீட்டா சிதைவு மூலம், அமெரிசியத்தின் தொடர்புடைய ஐசோடோப்புகளாக மாற்றப்படுகின்றன. அவற்றில் தனித்து நிற்கிறது 244 பு- அதன் அரை ஆயுள் சுமார் 82 மில்லியன் ஆண்டுகள். இது அனைத்து டிரான்ஸ்யூரேனியம் தனிமங்களிலும் மிகவும் ஐசோடோப்பு ஆகும்.
விண்ணப்பம்
1995 ஆம் ஆண்டின் இறுதியில், உலகம் சுமார் 1,270 டன் புளூட்டோனியத்தை உற்பத்தி செய்தது, அதில் 257 டன் இராணுவ பயன்பாட்டிற்காக இருந்தது, இதற்கு 239 பு ஐசோடோப்பு மட்டுமே பொருத்தமானது. அணு உலைகளில் எரிபொருளாக 239 Pu ஐப் பயன்படுத்த முடியும், ஆனால் இது பொருளாதார அடிப்படையில் யுரேனியத்தை விட தாழ்வானது. புளூட்டோனியத்தை பிரித்தெடுக்க அணு எரிபொருளை மறுசெயலாக்குவதற்கான செலவு குறைந்த செறிவூட்டப்பட்ட (~5% 235 U) யுரேனியத்தின் விலையை விட அதிகம். புளூட்டோனியத்தின் ஆற்றல் பயன்பாட்டுக்கான திட்டத்தை ஜப்பான் மட்டுமே கொண்டுள்ளது.
அலோட்ரோபிக் மாற்றங்கள்
திடமான வடிவத்தில், புளூட்டோனியம் ஏழு அலோட்ரோபிக் மாற்றங்களைக் கொண்டுள்ளது (இருப்பினும், கட்டங்கள் ? மற்றும் ? 1 சில நேரங்களில் ஒன்றிணைக்கப்பட்டு ஒரு கட்டமாக கருதப்படுகிறது). அறை வெப்பநிலையில், புளூட்டோனியம் எனப்படும் ஒரு படிக அமைப்பு ?-கட்டம்.அணுக்கள் ஒரு கோவலன்ட் பிணைப்பால் இணைக்கப்பட்டுள்ளன (உலோகப் பிணைப்புக்குப் பதிலாக), எனவே இயற்பியல் பண்புகள் உலோகங்களை விட கனிமங்களுடன் நெருக்கமாக உள்ளன. இது ஒரு கடினமான, உடையக்கூடிய பொருள், இது சில திசைகளில் உடைகிறது. இது அனைத்து உலோகங்களுக்கிடையில் குறைந்த வெப்ப கடத்துத்திறன், குறைந்த மின் கடத்துத்திறன், மாங்கனீசு தவிர. வழக்கமான உலோக தொழில்நுட்பங்களைப் பயன்படுத்தி ?-கட்டத்தை செயலாக்க முடியாது.
வெப்பநிலை மாறும்போது, ​​புளூட்டோனியம் மறுசீரமைப்புக்கு உட்படுகிறது மற்றும் மிகவும் வலுவான மாற்றங்களை அனுபவிக்கிறது. கட்டங்களுக்கிடையேயான சில மாறுதல்கள், தொகுதியில் குறிப்பிடத்தக்க மாற்றங்களுடன் இருக்கும். இந்த இரண்டு கட்டங்களில் (? மற்றும்?1) புளூட்டோனியம் ஒரு தனித்துவமான பண்பு கொண்டது - விரிவாக்கத்தின் எதிர்மறை வெப்பநிலை குணகம், அதாவது. இது அதிகரிக்கும் வெப்பநிலையுடன் சுருங்குகிறது.
காமா மற்றும் டெல்டா கட்டங்களில், புளூட்டோனியம் உலோகங்களின் வழக்கமான பண்புகளை, குறிப்பாக இணக்கத்தன்மையை வெளிப்படுத்துகிறது. இருப்பினும், டெல்டா கட்டத்தில், புளூட்டோனியம் உறுதியற்ற தன்மையை வெளிப்படுத்துகிறது. லேசான அழுத்தத்தின் கீழ், அது அடர்த்தியான (25%) ஆல்பா கட்டத்தில் குடியேற முயற்சிக்கிறது. இந்த சொத்து அணு ஆயுதங்களை வெடிக்கும் சாதனங்களில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
தூய புளூட்டோனியத்தில் 1 கிலோபாருக்கு மேல் அழுத்தத்தில், டெல்டா கட்டம் இல்லை. 30 கிலோபார்களுக்கு மேல் அழுத்தத்தில், ஆல்பா மற்றும் பீட்டா கட்டங்கள் மட்டுமே இருக்கும்.
புளூட்டோனியம் உலோகம்
புளூட்டோனியத்தை டெல்டா கட்டத்தில் சாதாரண அழுத்தம் மற்றும் அறை வெப்பநிலையில் பல மோல் சதவீத செறிவில் காலியம், அலுமினியம், சீரியம், இண்டியம் போன்ற முப்பெரும் உலோகங்களுடன் ஒரு கலவையை உருவாக்குவதன் மூலம் நிலைப்படுத்தலாம். இந்த வடிவத்தில்தான் புளூட்டோனியம் அணு ஆயுதங்களில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
ஆயுதமாக்கப்பட்ட புளூட்டோனியம்
அணு ஆயுதங்களை உற்பத்தி செய்ய, விரும்பிய ஐசோடோப்பின் (235 U அல்லது 239 Pu) 90% க்கும் அதிகமான தூய்மையை அடைய வேண்டியது அவசியம். யுரேனியத்திலிருந்து கட்டணங்களை உருவாக்குவதற்கு பல செறிவூட்டல் படிகள் தேவைப்படுகின்றன (ஏனென்றால் இயற்கை யுரேனியத்தில் 235 U இன் விகிதம் 1% க்கும் குறைவாக உள்ளது), அதே சமயம் உலை புளூட்டோனியத்தில் 239 Pu விகிதம் பொதுவாக 50% முதல் 80% வரை இருக்கும் (அதாவது கிட்டத்தட்ட 100 மடங்கு அதிகம்). மேலும் சில உலை இயக்க முறைகளில் 90% 239 Pu க்கும் அதிகமான புளூட்டோனியத்தைப் பெற முடியும் - அத்தகைய புளூட்டோனியத்திற்கு செறிவூட்டல் தேவையில்லை மற்றும் அணு ஆயுதங்களை தயாரிப்பதற்கு நேரடியாகப் பயன்படுத்தலாம்.
உயிரியல் பங்கு
புளூட்டோனியம் அறியப்பட்ட நச்சுப் பொருட்களில் ஒன்றாகும். புளூட்டோனியத்தின் நச்சுத்தன்மை அதன் இரசாயன பண்புகள் காரணமாக இல்லை (எனினும் புளூட்டோனியம் எந்த கனரக உலோகத்தையும் போல நச்சுத்தன்மையுடையதாக இருக்கலாம்), மாறாக அதன் ஆல்பா கதிரியக்கத்தின் காரணமாகும். ஆல்ஃபா துகள்கள் பொருட்கள் அல்லது துணிகளின் மெல்லிய அடுக்குகளால் கூட தக்கவைக்கப்படுகின்றன. ஒரு சில மில்லிமீட்டர் தோல் அவற்றின் ஓட்டத்தை முழுமையாக உறிஞ்சி, உள் உறுப்புகளை பாதுகாக்கும் என்று சொல்லலாம். ஆனால் ஆல்பா துகள்கள் அவை தொடர்பு கொள்ளும் திசுக்களுக்கு மிகவும் தீங்கு விளைவிக்கும். எனவே, புளூட்டோனியம் உடலுக்குள் நுழைந்தால் கடுமையான ஆபத்தை ஏற்படுத்துகிறது. இது கரையக்கூடிய வடிவத்தில் வந்தாலும், இரைப்பைக் குழாயில் மிகவும் மோசமாக உறிஞ்சப்படுகிறது. ஆனால் அரை கிராம் புளூட்டோனியத்தை உட்கொண்டால், செரிமான மண்டலத்தின் கடுமையான கதிர்வீச்சு காரணமாக வாரங்களில் மரணம் ஏற்படலாம்.
ஒரு கிராம் புளூட்டோனியம் தூசியின் பத்தில் ஒரு பங்கை உள்ளிழுத்தால் பத்து நாட்களுக்குள் நுரையீரல் வீக்கத்தால் மரணம் ஏற்படுகிறது. 20 மில்லிகிராம் அளவை உள்ளிழுப்பது ஒரு மாதத்திற்குள் ஃபைப்ரோஸிஸால் மரணத்திற்கு வழிவகுக்கிறது. சிறிய அளவுகள் புற்றுநோயை உண்டாக்கும். 1 mcg புளூட்டோனியம் உட்கொண்டால் நுரையீரல் புற்றுநோயின் வாய்ப்பு 1% அதிகரிக்கிறது. எனவே, உடலில் 100 மைக்ரோகிராம் புளூட்டோனியம் கிட்டத்தட்ட புற்றுநோயின் வளர்ச்சிக்கு உத்தரவாதம் அளிக்கிறது (பத்து ஆண்டுகளுக்குள், திசு சேதம் முன்னதாக ஏற்படலாம்).
உயிரியல் அமைப்புகளில், புளூட்டோனியம் பொதுவாக +4 ஆக்சிஜனேற்ற நிலையில் உள்ளது மற்றும் இரும்புடன் ஒற்றுமையைக் காட்டுகிறது. இரத்தத்தில் ஒருமுறை, அது பெரும்பாலும் இரும்பு கொண்டிருக்கும் திசுக்களில் கவனம் செலுத்துகிறது: எலும்பு மஜ்ஜை, கல்லீரல், மண்ணீரல். 1-2 மைக்ரோகிராம் புளூட்டோனியம் கூட எலும்பு மஜ்ஜையில் குடியேறினால், நோய் எதிர்ப்பு சக்தி கணிசமாக மோசமடையும். எலும்பு திசுக்களில் இருந்து புளூட்டோனியத்தை அகற்றும் காலம் 80-100 ஆண்டுகள் ஆகும், அதாவது. அவர் தனது வாழ்நாள் முழுவதும் நடைமுறையில் அங்கேயே இருப்பார்.
கதிரியக்க பாதுகாப்புக்கான சர்வதேச ஆணையம், அதிகபட்ச வருடாந்திர புளூட்டோனியம் உறிஞ்சுதலை 280 நானோகிராம்களாக நிர்ணயித்துள்ளது.