این عنصر در سال ۱۹۴۰ میلادی توسط دانشمندانی که در حال مطالعه روی چگونگی جداسازی اتم ها برای ساخت بمب اتمی بودند ،کشف شد.
یک عنصر مصنوعی ، شیمیایی ، رادیو اکتیو و فلزی است .
رسانای خوبی برای گرما یا الکتریسیته نیست .
واکنش پذیر بوده و با کربن ،نیتروژن،سیلیکون و هالوژنها ترکیب می شود .
به دلیل نیمه عمرهای نسبتا کوتاه رد بسیار ناچیزی از آن بصورت طبیعی در معادن یافت می شود .
پایدار ترین ایزوتوپ آن PU – ۲۴۴ است که نیمه عمر آن ۸۰/۸ میلیون سال است.
آشنایی با ایزوتوپ های مهم پلوتونیوم
Pu-238
در اثر شکافت گرمای زیادی تولید می کند
از گرمای تولید شده جهت تولید برق برای محل هایی که به توان طولانی مدت بدون بازرسی مداوم نیاز دارند، استفاده می شود.
عدم کارایی در تسلیحات نظامی
جدول ایزوتوپ های مهم پلوتونیوم
واکنش های هسته ای تولید پلوتونیوم
Pu-244
در چرخه سوخت هسته ای تولید نمی شود.
در انفجارهای هسته ای با جذب پی در پی نوترون تولید می شود .
کاربرد در ساخت باتری های پلوتونیومی :
این باتری ها در اثر واپاشی مواد رادیواکتیو ،برق تولید می کنند.
در محلهایی که به توان برقی بلند مدت نیاز است ،از آن استفاده می شود .
باتری های هسته ای موجود، در دستگاه تنظیم کننده ضربان قلب ،سنسورهای صحت سنجی سلامت، سیستم های دور از دسترس (مثل اعماق اقیانوس)حسگرهای فشار،ساعت های سیلیکونی ،وسایل الکترونیکی به کار رفته در اعماق چاههای نفت و گاز،گوشی هوشمند و لپ تاپ کاربرد دارند.
یک باتری پلوتونیوم-۲۳۸
کاربرد در صنعت فضایی
۱-نوعی باتری اتمی است که گرمای بدست آمده از واپاشی pu-238 را به جریان برق تبدیل می کند.
۲-ماهواره های ناوبری ،عبورومرور ،سامانه های تحقیقاتی و آزمایشگاهی در فضا ،هواشناختی و…..
۳-جهت گرم نگه داشتن تجهیزات درون فضاپیماها از آن استفاده می شود .
۱-نمونه اولیه ۱وات ساخت آمریکا
۲-نمونه اولیه ۸/۵ وات ساخت روسیه (angel )
تولید Pu-239
Pu-239 به طور معمول در نیروگاههای هسته ای ودر اثر جذب نوترون حاصل شکافت اورانیوم توسط اتم های اورانیوم دیگر به وجود می آید.
جداسازی Pu از ۲۳۸-U و سایر محصولات شکافت در سوخت مصرف شده به تولید Pu-239 می انجامد (بازفراوری سوخت)واکنش تولید Pu-239
کاربرد های Pu-239
۱-یکی از ۳ مواد شکافت پذیر مورد استفاده برای تولید سلاح هسته ای و در بعضی از راکتورهای هسته ای به عنوان یک منبع انرژی است.
۲-بعداز Pu-۲۳۵ دومین سوخت هسته ای مورد استفاده است.
۳-در اکثر راکتورهای هسته ای مقداری Pu-۲۳۸ وجود دارد، از اینرو Pu-۲۳۹ بطور مداوم در این راکتورها تولید می شود.
۴- یک سوم از Pu-239 تولید شده در نیروگاه در طول مدت کار نیروگاه شکافت میابد و انرژی تولید می کند و حدود یک ششم آن با جذب نوترون بیشتر به ایزوتوپهای بالاتر Pu-240 و Pu-241 تبدیل می شود .
۵- از PU-239 خالص می توان در ساخت نوعی سلاح هسته ای تفنگی استفاده کرد .
۶-از همه سوخت های هسته ای ، Pu-239 کوچکترین جرم بحرانی را دارد .(ساخت سلاح)
تقسیم بندی Pu برای مصارف
۱- پلوتونیوم شامل بیش از ۹۰% PU-239 و همچنین پلوتونیوم شامل کمتر از ۷% PU-240 را پلوتونیوم درجه تسلیحاتی
۲- پلوتونیوم شامل ۷ تا ۱۹ % PU-240 را پلوتونیوم درجه سوخت و پلوتونیوم شامل بیشتر از ۱۹% PU-240 را پلوتونیوم درجه راکتور می گویند.
واپاشی Pu-239 :
اثرات Pu بر بدن
۱-به دلیل گسیل آلفا در صورت تنفس و یا خوردن به اندامهای داخلی آسیب رسانده و باعث ایجاد سرطان ریه می شود.
۲-ترکیباتش بشدت سمی و رادیواکتیو بوده و برای طولانی مدت در کبد و استخوانها رسوب می کند.
بمب پلوتونیومی
۱- استفاده از پلوتونیوم به جای اورانیوم در ساخت بمب اتمی مزایای بسیاری دارد. تنها چهار کیلوگرم پلوتونیوم برای ساخت بمب اتمی با قدرت انفجار ۲۰ کیلو تن کافی است. در عین حال با تاسیسات بازفراوری نسبتا کوچکی میتوان چیزی حدود ۱۲ کیلوگرم پلوتونیوم در سال تولید کرد.
۲-کلاهک هسته ای شامل گوی پلوتونیومی است که اطراف آنرا پوسته ای موسوم به منعکس کننده نوترونی فرا گرفته است. این پوسته که معمولا از ترکیب بریلیوم و پلونیوم ساخته میشود، نوترونهای آزادی را که از فرایند شکافت هسته ای به بیرون میگریزند، به داخل این فرایند بازمی تاباند.
۳-استفاده از منعکس کننده نوترونی عملا جرم بحرانی را کاهش میدهد و باعث میشود که برای ایجاد واکنش زنجیره ای مداوم به پلوتونیوم کمتری نیاز باشد.
دیدگاهتان را بنویسید