پلوتونیم چیست ؟ قسمت اول پلوتونیم عنصری است فلزی و نقره…

پلوتونیم چیست ؟

قسمت اول

پلوتونیم عنصری است فلزی و نقره ای رنگ، فوق العاده رادیواکتیو و پرتوزا و بسیار سنگین با عدد اتمی ۹۴ که جزء دسته عناصر فوق سنگین جدول تناوبی عناصر به حساب می آید. این عنصر را با نماد Pu نمایش می دهند. این عنصر بسیار پرچگالی بوده و دارای چگالی ۱۹.۸Kg/m۳ بوده و سنگین ترین عنصر طبیعی کشف شده است. پلوتونیم به صورت طبیعی در کانی های معدنی وجود دارد اما به سبب بسیار کمیاب بودن آن در کره زمین، آن را به صورت مصنوعی و با بمباران دوترونی هسته اورانیم توسط سیکلوترون می سازند. به همین دلیل این عنصر را مصنوعی می شناسند ولی در اصل این عنصر یک عنصر طبیعی بوده و مقادیر اندک آن در طبیعت وجود دارد. پلوتونیم در دسته عناصر رادیواکتیو یکی از پرتوزا ترین عناصر به حساب می آید که ذرات آلفا را با انرژی بسیار بالا از خود ساطع می کند. بطوریکه اگر مقداری پلوتونیوم در یک جا و در فضای بسته جمع شود، دمای آن بقدری بالا می رود که حتی نمی توان آن را بدون تماس نیز لمس کرد و این حرارت تولیدی مشکوک، به سبب آزاد شدن انرژی آلفای ناشی از تشعشعات آلفا است. پلوتونیوم از لحاظ شیمیایی نیز بسیار فعال حتی از اورانیوم هم فعال تر است و در صورت واکنش با اکسیژن، تقریبا حرارت جهنمی چندین هزار درجه ای با انرژی و توان بسیار بالا تولید می کند. در سال ۱۹۶۲ در Rocky Flats Plant در نزدیکی Boulder, Colorado یک آتش‌سوزی بزرگ پلوتونیومی رخ داد که تمامی کارخانه را با خاک یکسان کرد. آتش پلوتونیوم یکی از سوزاننده ترین آتش ها در واکنش های شیمیایی است. حجم این عنصر در صورت ترکیب شدن با اکسیژن بسیار بزرگ تر می شود که حتی می تواند ظرف نگهدارنده فولادی خود را بشکند. این عنصر دارای ۱۹ ایزوتوپ شناخته شده و ۴ آلوتروپ کریستالی شناخته شده است. ایزوتوپ های Pu238 ( با ۹۴ پروتون و ۱۴۴ نوترون ) با نیمه عمر ۸۷ سال ( این ایزوتوپ به صورت طبیعی به سبب حاصل از پرتوزایی از خود نور مرئی ساطع می کند. ) و ایزوتوپ Pu239 ( با ۹۴ پروتون و ۱۴۵ نوترون ) با نیمه عمر ۲۴۳۰۰ سال و ایزوتوپ Pu240 ( با ۹۴ پروتون و ۱۴۶ نوترون ) و ایزوتوپ Pu241 ( با ۹۴ پروتون و ۱۴۷ نوترون ) و ایزوتوپ Pu242 ( با ۹۴ پروتون و ۱۴۸ نوترون ) و ایزوتوپ Pu244 ( با ۹۴ پروتون و ۱۵۰ نوترون )با نیمه عمر ۸۰.۸ میلیون سال از جمله ایزوتوپ های معروف پلوتونیم هستند. ویژگی همگی آن ها، قابلیت تجزیه پذیری به عناصر سبک ( شکافت پذیری هسته ای و تبدیل به عناصر سبک تر و پایدارتر ) و ایجاد انرژی بسیار زیاد است. پلوتونیم از اورانیم شکافت پذیرتر است و انرژی بسیار بیشتری آزاد می کند. نیم کیلوگرم پلوتونیم خالص در حدود بیست کیلوگرم اورانیم غنی شده ۹۵% انرژی دارد. در انفجار های تاریخی ترینیتی و ناکازاکی، ( Trinity ) و ( FAT MAN ) از پلوتونیم به عنوان سوخت شکافت پذیر استفاده شده بود. در بمب ترینیتی در مقدار حدود سه کیلوگرم و در بمب مرد چاق حدود ۴.۵ کیلوگرم پلوتونیم ( Pu239 ) برای شکافت در نظر گرفته شده بود که بمب ترینیتی در حدود ۱۹ هزار تن TNT و بمب مرد چاق در حدود ۲۳ هزار تن TNT قدرت انفجاری آزاد کرد که بمب مرد چاق موجب تخریب تمام شهر ناکازاکی و کشته شدن در دم ۸۰ هزار نفر گردید.
پلوتونیم با سه روش ساخته می شود.
الف ) روش آزمایشگاهی و مقادیر پایین در سیکلوترون های پرقدرت
ب )روش صنعتی با تیراژ ( مقادیر ) بالا در رآکتور های آب سنگین و آب سبک

الف ) در روش آزمایشگاهی با استفاده از روش بمباران دوترونی ( هسته های دوتریم ) هسته های اورانیم ضعیف شده در سیکلوترون های بزرگ سری AB، تولید می شود. در این روش مقدار های کمی ( حداکثر دو کیلوگرم ) پلوتونیم تولید می شود.

ب ) در این روش با استفاده از رآکتور های آب سنگین و آب سبک در مقادیر بالا به وسیله واپاشی پرتوزایی ذرات بتا از ترکیب پنجاه پنجاه اورانیم ضعیف شده (U238 ) و اورانیم غنی شده ( U235 ) تولید می شود.
بمب های هسته ای پلوتونیمی پس از انفجار دوز بسیار بالاتری تشعشعات رادیواکتیو نسبت به مدل های اورانیمی دارند.
دوز رادیواکتیویته این عنصر به حدی است که اگر به صورت مستقیم و غیر مسلح توسط دست یا دیگر اعضای بدن تماس با آن پیدا کند، سوختگی بسیار شدیدی در آن ناحیه به سبب تابش آلفا به وجود می آورد. اگر حتی مقدار یک میلی گرم آن به صورت گرد توسط تنفس یا بلع وارد بدن شود موجب ایجاد سرطان می شود. در صورت سه ساعت قرار گرفتن مداوم در معرض تابش این عنصر در فاصله ده متری موجب ایجاد تغییر ژنتیکی شدید و ویران کننده ای در DNA های تمامی سلول های بدن شده و در مدت سه روز انسان را می کشد. پلوتونیم در صورت بلع با اسید معده واکنش داده و در آن حل می شود و از طریق روده وارد خون می شود و به سلول ها و DNA های بدن می چسبد و دیگر کنده نمی شود و هم مانند یک رادیو عمل کرده و پرتوهای گامای محیط اطراف را جذب بدن می کند و هم به