25 Ağustos 2012'de , güneşten yaklaşık 11 milyar mil (18 milyar kilometre) uzaklıkta, NASA sondası Voyager 1 , daha önce hiçbir nesnenin gitmediği yere cesurca giderek heliosferden ayrıldı . Bu sınırı geçerek, Voyager 1 güneş sisteminin ötesine geçti ve tarihi bir ilk olan yıldızlararası uzaya girdi .
(Geleneksel) bir periyodik tablonun alt satırına bakın ve bu kozmik macerayı mümkün kılan elementi bulacaksınız: plütonyum.
Plütonyum Nedir?
İlk olarak 1940'larda tanımlanan plütonyum, hem yaratıcı hem de yıkıcı amaçlar için kullanılmıştır. Rahmetli fizikçi John Goffman bir zamanlar plütonyumu "cehennemin efendisinin elementi" olarak adlandırmıştı . Bir dilbilimci aynı fikirde olabilir.
Ama önce bu element hakkında biraz daha. Her plütonyum atomu 94 proton içerir. Buna karşılık, uranyum atomu başına sadece 92 proton ve her neptünyum atomunda 93 proton vardır .
Bu iki elementin her ikisi de eski tanrıların - ve gezegenlerin - Uranüs ve Neptün'ün adını aldığından , plütonyum aynı muameleyi gördü .
Notre Dame Üniversitesi'nde kimyager olan Peter C. Burns, bir e-postada, "Plütonyum, Glenn Seaborg ve Berkeley Laboratuvarı'ndaki (CA) çalışma arkadaşları tarafından 1940'ların sonlarında keşfedildi" diyor.
On yıl önce , gökbilimciler Neptün yakınlarında yeni bir cüce gezegen gözlemlemişlerdi. Yeraltı dünyasının Roma tanrısını onurlandırmak için "Pluto" olarak adlandırıldı. Ve plütonyum adını bu göksel cisimden alır.
Başlangıçta, Seaborg ve şirketi Berkeley'de bir siklotron parçacık hızlandırıcı kullanarak plütonyum üretebildi . Bu cihazla, bir uranyum örneğinde "döteron" adı verilen parçacıklar ateşlendi. Deney az miktarda neptünyum yarattı ve bu neptünyum daha sonra bozunma süreciyle plütonyum haline geldi .
İlk weighable plütonyum örnek bu noktaya göre Şikago Ağustos 20, 1942 Üniversitesi'nde oluşturulan, bazı partiler öğenin askeri potansiyelini fark almıştı.
Plütonyum atomları her zaman 94 protonla gelir. Ancak nötron sayısı değişebilir ve kimyacılar bu varyasyonları " izotoplar " olarak adlandırırlar . Uranyumun da izotopları vardır. Bunlardan biri olan uranyum-235 (U-235), kısa süre sonra atom bombası için potansiyel bir yakıt kaynağı olarak tanımlandı. Keşfedilmesinden kısa bir süre sonra plütonyum, nükleer silahlara güç sağlamanın başka bir yolu olarak konuşmaya girdi. Atom Çağı başlamak üzereydi.
Bugün, tüm pratik amaçlar için, iki tür plütonyum vardır: reaktör dereceli ve silah dereceli. Plütonyum, 1945'te Japonya'nın Nagazaki kentini yok eden, on binlerce insanı öldüren ve II.
Plütonyum ve Silahlar
Askeri amaçlar için kullanılan plütonyum, bir plütonyum üretim reaktöründe iki ila üç ay boyunca ışınlanmış uranyum yakıtından geri kazanılır. Bir bomba yapmak için yaklaşık 22 pound (10 kilogram) neredeyse saf plütonyum-239 izotopu (Pu-239) gerekir. Dünya Nükleer Birliği'ne göre, bu tür bir bomba, sürekli yakıt değişimleri ve 'sıcak' yakıtın yeniden işlenmesi ile 30 megavat yıllık nükleer reaktör operasyonu gerektiriyor . Bu nedenle "silah dereceli" plütonyum, daha yüksek plütonyum izotoplarının konsantrasyonunu artıran özel reaktörlerde yapılır.
Dünya'daki ilk atom bombası patlaması 16 Temmuz 1945'te gerçekleşti. Patlama New Mexico'daydı ve 160 kilometre öteden hissedilecek kadar güçlüydü. Manhattan Projesi'nin Alamogordo Bombalama Alanındaki çok gizli " Trinity Nükleer Testi " nin bir parçasıydı . Söz konusu cihaz bir plütonyum çekirdeğe sahipti; deney için uranyum bazlı nükleer silahlar kullanılmadı.
Ardından ABD, 6 Ağustos 1945'te Japonya'nın Hiroşima kentine bir U-235 nükleer bomba attı. Üç gün sonra ABD, Nagazaki'ye "Şişman Adam" lakaplı ikinci bir bomba attı. O yaz New Mexico'da test edilen silah gibi, Nagasaki bombası da plütonyuma dayanıyordu.
ABD Enerji Bakanlığı'nın resmi web sitesinde , "Nagazaki'ye yapılan atom saldırısının sonucu olarak kaç kişinin öldüğü hiçbir zaman kesin olarak bilinemeyecek," diye bildiriyor . En iyi tahminlerine göre, "başlangıçta 40.000 kişi öldü, 60.000 kişi daha yaralandı." Önümüzdeki aylarda ve yıllarda, nihai ölüm toplamı 140.000 veya daha fazlasına tırmanmış olabilir. Nagasaki Barış Parkı , her Ağustos anılarını onurlandırmak için bir yıllık törenine ev sahipliği yapmaktadır.
Bugün silah sınıfı plütonyum stoğuyla ilgili en büyük sorun onunla ne yapılacağıdır. ABD'nin şu anda 96.6 ton (87.7 metrik ton) plütonyuma ve bir depolama sorununa sahip olduğu tahmin ediliyor . Çoğu şu anda Güney Carolina'daki Savannah River Site'deki bir binada saklanıyor.
Plütonyum ve Güç
Bugün nükleer santrallerde üretilen enerjinin üçte birinden fazlası plütonyumdan geliyor . Ancak Amerika Birleşik Devletleri, enerji için plütonyuma dayanan herhangi bir tesise sahip değil.
Bir nükleer reaktörde oluşan en yaygın plütonyum izotopu, tükenmiş uranyumdan (U-238) nötron yakalamasıyla oluşturulan Pu-239'dur. Pu-239, parçalandığında nükleer silahlarda da kullanılan zenginleştirilmiş uranyum (U-235) kadar enerjiye sahip olabilir .
Tarihsel olarak, başka bir plütonyum izotopu olan Pu-238, bazı ticari kalp pillerinde pillere güç sağlamak için kullanıldı . Lityumla çalışan alternatifler piyasaya çıktıkça bu tıbbi cihazların modası geçti.
Ancak son sınırda, plütonyum değerli bir meta olmaya devam ediyor.
Plütonyum ve Derin Uzay
Burns, "Plütonyumun en önemli, daha az bilinen kullanımı, uzay araştırmaları sırasında güç üretimi içindir" diyor. "Plütonyum-238, radyoaktif bozunmaya uğradığında çok fazla ısı yayar ve bu ısı, elektrik üretmek için bir termoelektrik jeneratörde kullanılabilir."
Pu-238 , izotopu uzay ajansları için çalışan mühendisler için çok çekici kılan birçok niteliğe sahiptir . Yeni başlayanlar için, daha sonra elektriğe dönüştürülebilecek çok fazla ısı üretmek için çok fazlasına ihtiyacınız yok.
Sonra , belirli bir radyoaktif izotoptaki atomların yarısının bozunup başka bir şeye dönüşmesinin ne kadar süreceğini söyleyen bir ölçü olan yarı ömür var . 88 yıllık saygın bir yarı ömre sahip olan Pu-238, gezicileri ve uzay sondalarını on yıllarca çalışır durumda tutabilir.
Güneşten uzakta, yıldız ışınlarının zayıf ve loş olduğu yerlerde, güneş enerjisiyle çalışan uydular o kadar iyi performans göstermeyecektir. Bu arada, güneş ışığına bağımlı olan Mars gezicileri (artık kullanılmayan Opportunity Rover gibi) , panellerini boğabilecek ve pil işlevini engelleyebilecek geçen fırtınalardan gelen tozla mücadele etmek zorunda .
Bu nedenlerden dolayı Pu-238, hem Mars hem de derin uzay araştırmaları için mükemmel bir seçimdir. Pu-238 şimdiye kadar en az 30 ABD uzay aracına güç verdi . Azim Rover Şubat 2021 yılında Kızıl Gezegen'in aşağı dokundu bir sahiptir jeneratör Pu-238 tarafından körüklendi. Yani do ücra uzay araçları gibi Voyager 1 ve Voyager 2 güneş sistemini (turne olmuştur, ve ötesinde, 1977 yılından bu yana).
Plütonyum ve Toksisite
Plütonyum radyoaktiftir, ancak muhtemelen ona asla maruz kalmayacaksınız. Carnegie Bilim Enstitüsü'nden Robert M. Hazen, plütonyumun "doğal kaynakları" olmadığını söylüyor. E-posta yoluyla şöyle açıklıyor: "Yetiştirici reaktörler aracılığıyla yapılmalı, bu nedenle Dünya'da kullanılan tüm plütonyum insan yapımıdır".
Bir endüstriyel tesis yoluyla veya bir konteynırdan çevreye salınabilir, ancak hava, su, toprak ve yiyeceklerdeki plütonyum seviyeleri son derece düşüktür. Bununla birlikte, maruz kalırsanız, muhtemelen yayılan aerosollerde soluma veya cilt teması yoluyla olabilir. Ve birçok faktör pozlama ne kadar, ne kadar süre ve plütonyum ile temas halinde nasıl geldiğini de dahil sana zarar verecek olup olmadığını belirleyecek.
Onu soluduğunuzda, bir miktar plütonyum ciğerlerinizde sıkışacak ve kemiklerinize ve karaciğerinize taşınacaktır. Yiyecek yoluyla yutarsanız, eser miktarda kemiklerinize ve karaciğerinize de yayılabilir. Plütonyuma dokunursanız, vücudunuza çok az - eğer varsa - girer, ancak onunla temas eden cildi yakabilir. Bu nedenle, radyoaktif bir element olmasına rağmen, aktivist Ralph Nader'in bir zamanlar ilan ettiği gibi, plütonyum "insanoğlunun bildiği en zehirli madde" olmaktan çok uzaktır .
ŞİMDİ İLGİNÇ
Glenn Seaborg , 1990'larda seaborgium - periyodik tablodaki Element 106 - vaftiz edildiğinde , yaşamı boyunca kendi adını taşıyan yeni bir elemente sahip olan ilk kişi oldu .
