रेडियोधर्मी! तत्व प्लूटोनियम का एक प्रोफाइल

पर 25 अगस्त, 2012 , 11 अरब मील (18 अरब किलोमीटर) सूर्य से दूर के बारे में, नासा जांच वॉयजर 1 छोड़ दिया हेलिओस्फियर , निर्भीकता जा रहा है जहाँ कोई वस्तु से पहले चला गया था। उस सीमा को पार करके, वोयाजर 1 ने सौर मंडल से आगे की यात्रा की और इंटरस्टेलर स्पेस में प्रवेश किया , जो एक ऐतिहासिक पहला स्थान था।

एक (पारंपरिक) आवर्त सारणी की निचली पंक्ति को देखें और आपको वह तत्व मिलेगा जिसने इस ब्रह्मांडीय साहसिक कार्य को संभव बनाया: प्लूटोनियम।

प्लूटोनियम क्या है?

पहली बार 1940 के दशक में पहचाना गया, प्लूटोनियम का उपयोग रचनात्मक और विनाशकारी दोनों उद्देश्यों के लिए किया गया है। दिवंगत भौतिक विज्ञानी जॉन गोफमैन ने एक बार प्लूटोनियम को "नरक के स्वामी का तत्व" कहा था । एक भाषाविद् सहमत होने के लिए इच्छुक हो सकता है।

लेकिन पहले इस तत्व के बारे में थोड़ा और जान लें। प्लूटोनियम के प्रत्येक परमाणु में 94 प्रोटॉन होते हैं। इसके विपरीत, प्रति यूरेनियम परमाणु में केवल 92 प्रोटॉन होते हैं और प्रत्येक नेपच्यूनियम परमाणु में 93 होते हैं।

चूँकि उन दोनों तत्वों का नाम प्राचीन देवताओं - और ग्रहों - यूरेनस और नेपच्यून के नाम पर रखा गया था , प्लूटोनियम को एक ही उपचार मिला।

"प्लूटोनियम की खोज ग्लेन सीबॉर्ग और बर्कले लेबोरेटरी (CA) के सहकर्मियों ने 1940 के अंत में की थी," एक ईमेल में नोट्रे डेम विश्वविद्यालय के रसायनज्ञ पीटर सी. बर्न्स कहते हैं।

दस साल पहले , खगोलविदों ने नेपच्यून के पास एक नया बौना ग्रह देखा था। अंडरवर्ल्ड के रोमन देवता का सम्मान करने के लिए, इसे "प्लूटो" करार दिया गया था। और प्लूटोनियम का नाम उस स्वर्गीय पिंड से पड़ा है।

मूल रूप से, सीबॉर्ग और कंपनी बर्कले में एक साइक्लोट्रॉन कण त्वरक का उपयोग करके प्लूटोनियम का उत्पादन करने में सक्षम थे । इस उपकरण के साथ, यूरेनियम के नमूने पर "ड्यूटेरॉन" नामक कणों को निकाल दिया गया था। प्रयोग ने नेप्च्यूनियम की एक छोटी मात्रा का निर्माण किया, जो बाद में एक क्षय प्रक्रिया के माध्यम से प्लूटोनियम बन गया ।

पहले weighable प्लूटोनियम नमूना शिकागो 20 अगस्त 1942 के विश्वविद्यालय उस समय तक में बनाया गया था, कुछ दलों तत्व की सैन्य क्षमता को पहचान लिया था।

प्लूटोनियम परमाणु हमेशा 94 प्रोटॉन के साथ आते हैं। लेकिन न्यूट्रॉन की संख्या भिन्न हो सकती है, और रसायनज्ञ इन विविधताओं को " आइसोटोप " के रूप में संदर्भित करते हैं । यूरेनियम में आइसोटोप भी होते हैं। इनमें से एक, जिसे यूरेनियम-235 (U-235) कहा जाता है , को जल्द ही परमाणु बमों के संभावित ईंधन स्रोत के रूप में पहचाना गया। इसकी खोज के तुरंत बाद, प्लूटोनियम ने परमाणु हथियारों को शक्ति देने के एक अन्य तरीके के रूप में बातचीत में प्रवेश किया। परमाणु युग शुरू होने वाला था।

आज, सभी व्यावहारिक उद्देश्यों के लिए, दो प्रकार के प्लूटोनियम हैं: रिएक्टर-ग्रेड और हथियार-ग्रेड। 1945 में नागासाकी, जापान को नष्ट करने वाले परमाणु बम "फैट मैन" के पीछे प्लूटोनियम प्रमुख घटक था, जिससे हजारों लोग मारे गए और द्वितीय विश्व युद्ध को प्रभावी ढंग से समाप्त किया गया।

प्लूटोनियम और हथियार

सैन्य उद्देश्यों के लिए उपयोग किए जाने वाले प्लूटोनियम को यूरेनियम ईंधन से पुनर्प्राप्त किया जाता है जिसे प्लूटोनियम उत्पादन रिएक्टर में दो से तीन महीने तक विकिरणित किया गया है। एक बम बनाने में लगभग 22 पाउंड (10 किलोग्राम) लगभग शुद्ध प्लूटोनियम-239 आइसोटोप (Pu-239) लगता है। वर्ल्ड न्यूक्लियर एसोसिएशन के अनुसार, उस प्रकार के बम के लिए 30 मेगावाट-वर्ष के परमाणु रिएक्टर संचालन की आवश्यकता होती है, जिसमें निरंतर ईंधन परिवर्तन और 'गर्म' ईंधन का पुन: प्रसंस्करण होता है । इसीलिए "हथियार-ग्रेड" प्लूटोनियम विशेष रिएक्टरों में बनाया जाता है जो प्लूटोनियम के उच्च समस्थानिकों की सांद्रता को बढ़ाते हैं।

पृथ्वी पर पहला परमाणु बम विस्फोट १६ जुलाई, १९४५ को हुआ था। यह न्यू मैक्सिको में था, और यह इतना शक्तिशाली था कि इसे १०० मील (१६० किलोमीटर) दूर महसूस किया जा सकता था। यह अलामोगोर्डो बॉम्बिंग रेंज में मैनहट्टन प्रोजेक्ट के टॉप-सीक्रेट " ट्रिनिटी न्यूक्लियर टेस्ट " का हिस्सा था । विचाराधीन डिवाइस में प्लूटोनियम कोर था; प्रयोग के लिए किसी भी यूरेनियम आधारित परमाणु को तैनात नहीं किया गया था।

इसके बाद, अमेरिका ने 6 अगस्त, 1945 को जापानी शहर हिरोशिमा पर U-235 परमाणु बम गिराया। तीन दिन बाद, अमेरिका ने नागासाकी पर "फैट मैन" नामक दूसरा बम गिराया। ठीक उसी तरह जैसे गर्मियों में न्यू मैक्सिको में परीक्षण किए गए हथियार, नागासाकी बम प्लूटोनियम पर निर्भर थे।

"[यह] निश्चित रूप से कभी नहीं जाना जाएगा कि नागासाकी पर परमाणु हमले के परिणामस्वरूप कितने लोग मारे गए," अमेरिकी ऊर्जा विभाग की आधिकारिक वेबसाइट की रिपोर्ट । उनके सर्वोत्तम अनुमान के अनुसार, "शुरुआत में 40,000 लोग मारे गए, जिसमें 60,000 अधिक घायल हुए।" आने वाले महीनों और वर्षों में, अंतिम मृत्यु कुल 140,000 या उससे अधिक हो सकती है। नागासाकी पीस पार्क हर अगस्त उनकी यादों को सम्मानित करने के लिए एक वार्षिक समारोह आयोजित करता है।

हथियार-ग्रेड प्लूटोनियम भंडार के साथ आज सबसे बड़ा मुद्दा यह है कि इसका क्या किया जाए। अनुमान है कि अमेरिका में वर्तमान में 96.6 टन (87.7 मीट्रिक टन) प्लूटोनियम - और भंडारण की समस्या है। इसका अधिकांश भाग वर्तमान में दक्षिण कैरोलिना में सवाना नदी स्थल की एक इमारत में संग्रहीत है।

प्लूटोनियम और शक्ति

आज परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में उत्पादित ऊर्जा का एक तिहाई से अधिक प्लूटोनियम से आता है । हालाँकि, संयुक्त राज्य अमेरिका में ऐसी कोई सुविधा नहीं है जो ऊर्जा के लिए प्लूटोनियम पर निर्भर हो।

परमाणु रिएक्टर में बनने वाला सबसे आम प्लूटोनियम आइसोटोप पु-२३९ है, जो कि घटे हुए यूरेनियम (यू-२३८) से न्यूट्रॉन कैप्चर द्वारा बनाया गया है। विखंडित होने पर, Pu-239 में समृद्ध यूरेनियम (U-235) जितनी ऊर्जा हो सकती है, जिसका उपयोग परमाणु हथियारों में भी किया जाता है ।

ऐतिहासिक रूप से, एक अन्य प्लूटोनियम समस्थानिक, पु-238, का उपयोग कुछ वाणिज्यिक पेसमेकरों में बैटरियों को शक्ति प्रदान करने के लिए किया गया था । लिथियम-संचालित विकल्पों के बाजार में आने के कारण वे चिकित्सा उपकरण शैली से बाहर हो गए।

लेकिन अंतिम सीमा में, प्लूटोनियम एक मूल्यवान वस्तु बनी हुई है।

प्लूटोनियम और डीप स्पेस

"प्लूटोनियम का सबसे महत्वपूर्ण, कम ज्ञात उपयोग अंतरिक्ष अन्वेषण के दौरान बिजली उत्पादन के लिए है," बर्न्स कहते हैं। "प्लूटोनियम -238 रेडियोधर्मी क्षय से गुजरने पर बहुत अधिक गर्मी उत्सर्जित करता है, और इस गर्मी का उपयोग बिजली उत्पादन के लिए थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर में किया जा सकता है।"

Pu-238 में कई गुण हैं जो अंतरिक्ष एजेंसियों के लिए काम करने वाले इंजीनियरों के लिए आइसोटोप को बहुत आकर्षक बनाते हैं। शुरुआत के लिए, आपको बहुत अधिक गर्मी उत्पन्न करने के लिए इसकी अधिक आवश्यकता नहीं है, जिसे बाद में बिजली में परिवर्तित किया जा सकता है।

फिर आधा जीवन है , एक मीट्रिक जो आपको बताता है कि किसी दिए गए रेडियोधर्मी आइसोटोप में आधे परमाणुओं को क्षय होने और किसी और चीज़ में बदलने में कितना समय लगेगा। 88 साल के सम्मानजनक आधे जीवन के साथ, पु -238 अंत में दशकों तक रोवर्स और स्पेस प्रोब को चालू रख सकता है।

सूरज से बहुत दूर, उन जगहों पर जहां तारे की किरणें कमजोर और मंद होती हैं, सौर ऊर्जा से चलने वाले उपग्रह उतना अच्छा प्रदर्शन नहीं करने वाले हैं। इस बीच, मार्स रोवर्स जो सूर्य के प्रकाश पर निर्भर हैं (जैसे अब-निष्क्रिय अपॉर्चुनिटी रोवर) को तूफानों से गुजरने वाली धूल से जूझना पड़ता है जो उनके पैनल को खराब कर सकते हैं और बैटरी के कार्य को बाधित कर सकते हैं।

इन कारणों से, पु -238 मंगल ग्रह के निवासी और गहरे अंतरिक्ष अन्वेषण दोनों के लिए उपयुक्त है। अब तक, Pu-238 ने कम से कम 30 अमेरिकी अंतरिक्ष वाहनों को संचालित किया है । दृढ़ता रोवर कि फरवरी 2021 में लाल ग्रह पर ज़मीन को छू एक है जनरेटर पु -238 द्वारा ईंधन। तो वोयाजर 1 और वोयाजर 2 जैसे दूर-दराज के अंतरिक्ष यान करें , जो 1977 से सौर मंडल ( और उससे आगे ) का दौरा कर रहे हैं ।

प्लूटोनियम और विषाक्तता

प्लूटोनियम रेडियोधर्मी है, हालाँकि आप इसके संपर्क में कभी नहीं आएंगे। कार्नेगी इंस्टीट्यूशन फॉर साइंस में रॉबर्ट एम। हेज़न कहते हैं कि प्लूटोनियम के "कोई प्राकृतिक स्रोत नहीं हैं"। "इसे ब्रीडर रिएक्टरों के माध्यम से बनाया जाना है, इसलिए पृथ्वी पर उपयोग में आने वाले सभी प्लूटोनियम मानव निर्मित हैं," वे ईमेल के माध्यम से बताते हैं।

इसे पर्यावरण में छोड़ा जा सकता है, हालांकि, एक औद्योगिक संयंत्र के माध्यम से, या एक कंटेनर से, हालांकि हवा, पानी, मिट्टी और भोजन में प्लूटोनियम का स्तर बेहद कम है। हालांकि, यदि आप उजागर होते हैं, तो यह विकिरणित एरोसोल या त्वचा के संपर्क में सांस लेने के माध्यम से होने की संभावना है। और कई कारक यह निर्धारित करेंगे कि क्या एक्सपोजर आपको नुकसान पहुंचाएगा, जिसमें कितना, कब तक और आप प्लूटोनियम के संपर्क में कैसे आए।

जब आप इसे सांस लेते हैं, तो कुछ प्लूटोनियम आपके फेफड़ों में फंस जाएगा और आपकी हड्डियों और लीवर में चला जाएगा। यदि आप इसे भोजन के माध्यम से निगलते हैं, तो इसकी थोड़ी सी मात्रा आपकी हड्डियों और यकृत में भी फैल सकती है। यदि आप प्लूटोनियम को छूते हैं, तो बहुत कम - यदि कोई हो - आपके शरीर में प्रवेश करेगा, लेकिन यह इसके संपर्क में आने वाली त्वचा को जला सकता है। इसलिए जबकि यह एक रेडियोधर्मी तत्व है, प्लूटोनियम "मनुष्य को ज्ञात सबसे जहरीला पदार्थ" होने से बहुत दूर है, जैसा कि कार्यकर्ता राल्फ नादर ने एक बार घोषित किया था ।

अब यह दिलचस्प है

ग्लेन सीबॉर्ग अपने जीवनकाल के दौरान उनके नाम पर एक नया पाया जाने वाला पहला व्यक्ति बन गया, जब सीबोर्गियम - आवर्त सारणी पर तत्व 106 - को 1990 के दशक में नामित किया गया था ।