Номер на атомния плутоние. Оръжие плутоний: приложение, производство, обезвреждане. Конструктивни характеристики на производствените реактори
Плутонът е отворен в края на 1940 г. в Калифорнийския университет. Тя е синтезирана от MAC-Mill, Kennedy и Val, бомбардиращи уранови оксид (U 3O 8) силно ускорено в циклотрона на деутерий ядрените (деутерон). По-късно е установено, че с тази ядрена реакция първо се получава краткотраен изотоп на не-досад-238 и вече е плутооний-238 от него с полуживот от около 50 години. Година по-късно Кенеди, Сифор, Сегре и Вал бяха синтезирани по-важни изотопични - 239 чрез облъчване на уран, силно ускорено в циклотронния неутрон. Плутоний-239 се образува по време на разпадането на Нептун-239; Той излъчва алфа-лъчи и има полуживот от 24 000 години. Плутонът е получен за първи път през 1942 г. След това стана известно, че има естествен плутоний, открит в уран, по-специално в руди, салони в Конго.
Името на елемента е предложено през 1948 г.: Mac-Milllan нарече първия трансюрански елемент на Нептун поради факта, че планетата Нептун е първият за уран. По аналогия, елементът 94 беше решен да се обади на плутоний, тъй като планетата Плутон е втората за уран. Плутон, открит през 1930 г., получи името си от името на Бога Плутон - правилото на подземното царство в гръцката митология. В началото на XIX век. Кларк предложи да назове елемента на бараса, произвеждайки това име директно от името на Бога на Плутон, но предложението му не беше прието.
Плутоний (латинският плутоний е обозначен с PU символ) - радиоактивен химичен елемент с атомно номер 94 и атомно тегло 244.064. Плутонът е елемент от III групата на периодичната система на Дмитрий Иванович Менделеев, се отнася до семейството на актинид. Плутоний - тежък (плътност при нормални условия 19.84 g / cm³) крехък радиоактивен метал сребрист бял цвят.
Плутоният няма стабилни изотопи. Двадесет и пет са синтезирани от сто възможни изотопи на плутоний. Петнадесет от тях са проучили ядрени свойства (масови номера 232-246). Четирима намериха практическо приложение. Най-дълготрайните изотопи са 244pu (полуживот от 8.26.107 години), 242pu (полуживот от 3.76 105 години), 239pu (полуживот от 2.41 104 години), 238pu (87.74 години) - α-emitters и 241pu (полуживот от 14 години) - β-емитер. В природата плутоний се срещат в незначителни количества в уран (239pU); Той се формира от уран под действието на неутроните, източниците на които са реакции, протичащи в взаимодействието на а-частици със светли елементи (част от руди), спонтанно разделение на уран ядра и космическо радиация.
Деветдесет и четвъртият елемент е отворен от група американски учени - Глен Сибург (Кенеди), Едуин Макмилан (Едуин МакМилан) и Артър Уол през 1940 г. в Бъркли (в Калифорнийския университет) в бомбардировката на целта на уран Оксика (U3O8) \\ t ) силно ускорено деутерий (Deuteron) Nuclei (Deuterons) от шестличката. През май 1940 г. Plutonium свойства са предвидени от Луин Търнър.
През декември 1940 г. е открит PU-238 плутоний изотоп, с полуживот от ~ 90 години, за една година - по-важно PU-239 с полуживот от ~ 24 000 години.
Edwin Macmillanan през 1948 г. предложи да се обади на химическия елемент на плутоний в чест на отварянето на новата планета Плутон и по аналогия с Нептун, която е кръстена след отварянето на Нептун.
Метал плутоний (изотоп 239pu) се използва в ядрените оръжия и служи като ядрено гориво на енергийни реактори, работещи на термични и особено на бързи неутрони. Критичната маса за 239pu под формата на метал е 5.6 кг. Наред с други неща, Heotope 239PU е началният материал за получаване на транспутентните елементи в ядрените реактори. Изотопът 238PU се използва в малки ядрени източници на електрически ток, използвани в космическите изследвания, както и в стимуланти на човешка сърдечна дейност.
Плутон-242 е важен като "суровини" за относително бързо натрупване на по-високи трансурансови елементи в ядрените реактори. Δ стабилизирани плутоний сплави се използват при производството на горивни клетки, тъй като те имат най-добрите металургични свойства в сравнение с чист плутоний, който при нагряване претърпява фазови преходи. Плутон оксидите се използват като енергиен източник за космическа технология и се използват в горивото.
Всички плутонови съединения са отровни, което е следствие от а-излъчването. Алфа частиците представляват сериозна опасност, ако техният източник е в заразения орган, те увреждат околността на тялото. Гама радиационният плутоний не е опасен за тялото. Заслужава да се обмисли, че различни изотопи на плутоний имат различна токсичност, например типичен реактор плутоние 8-10 пъти токсичен от чист 239pu, тъй като е доминиран от 240pu нуклиди, който е мощен източник на алфа лъчение. Plutonius най-радитоксичният елемент от всички актиноиди, обаче, се счита за далеч от най-опасния елемент, така че радиусът е почти хиляда пъти по-опасен от отровния изонимния изотоп - 239pu.
Биологични свойства
Плутонът е съсредоточен от морските организми: коефициентът на натрупване на този радиоактивен метал (съотношението на концентрациите в тялото и във външната среда) за водорасли е 1000-9000, за планктон - около 2300, за морски звезди - около 1000, за мекотели, До 380, за мускули, кости, чернодробна и стомашна риба - съответно 5, 570, 200 и 1060. Наземните растения поглъщат плутоний главно чрез кореновата система и я натрупват до 0,01% от нейната маса. В човешкото тяло деветдесет и четвъртият елемент се забавя главно в скелета и черния дроб, откъдето почти не се екскретира (особено от костите).
Плутонът е силно токсичен и неговата химическа опасност (тъй като всеки друг тежки метал) се изразява значително по-малко (от химична гледна точка, тя също се отровява като олово.) В сравнение с нейната радиоактивна токсичност, което е следствие от алфа лъчение. Освен това, а частиците имат относително малка проникваща способност: за 239pu, пробег на а-частици във въздуха е 3.7 cm и 43 mk в мека биологична тъкан. Следователно, частиците на α са със сериозна опасност, ако техният източник е в заразения орган. В същото време те увреждат организма околния елемент.
В същото време, γ-лъчите и неутроните, че плутонията също излъчват и които са способни да проникнат в тялото навън, не са много опасни, защото нивото им е твърде малко, за да вреди здравето. Плутоният се отнася до група елементи с особено висока радитоксичност. В същото време различните изотопи на плутоний имат различна токсичност, например, типичен реактор плутоний е 8-10 пъти токсичен от чист 239pu, тъй като е доминиран от 240pu нуклиди, който е мощен източник на алфа лъчение.
Когато елемент е получен заедно с вода и храна плутоний по-малко отровни от вещества като кофеин, някои витамини, псевдоефедрин и много растения и гъби. Това се обяснява с факта, че този елемент е слабо погълнат от стомашно-чревния тракт, дори ако разтворимата сол е приета, тази сол е свързана със съдържанието на стомаха и червата. Въпреки това, абсорбцията от 0,5 грама плутоний в малкообразовано или разтворено състояние може да доведе до смърт от остро облъчване на храносмилателната система след няколко дни или седмици (за цианид, тази стойност е 0.1 грама).
От гледна точка на инхалацията плутоният е обикновен токсин (приблизително съответства на живачни двойки). Когато вдишването, плутоният има канцерогенни свойства и е в състояние да предизвика рак на белия дроб. Така че, когато вдишването на сто милиграма плутоний под формата на частици оптимален за задържане в размер на светлината (1-3 микрона) води до смърт от оток на белите дробове за 1-10 дни. Доза от двадесет милиграма води до смърт от фиброза за около месец. По-малките дози водят до хронично канцерогенно отравяне. Рискът от инхалиране проникване на плутоний в тялото се увеличава поради факта, че плутоният е склонен към образуването на аерозоли.
Въпреки факта, че е метал, тя е много летяща. Дългосрочната намиране на метални помещения значително увеличава концентрацията му във въздуха. Белодробният плутоний отчасти частично се утаява по повърхността на белите дробове, частично се превръща в кръв и след това в лимфата и съдържанието на костен мозък. Повечето (около 60%) влизат в костната тъкан, 30% в черния дроб и само 10% са получени от естествено. Количеството плутоний, което е попаднало в тялото, зависи от стойността на аерозолните частици и разтворимостта в кръвта.
Тези или по друг начин попадат в човешкото тяло на плутониите са подобни на свойствата с тривалентното желязо, следователно, проникват в кръвоносната система, плутоний започва да се концентрира в тъкани, съдържащи желязо: костен мозък, черния дроб, далака, далак. Тялото възприема плутоний като желязо, следователно, трансфериращият протеин приема плутоний вместо желязо, в резултат на което прехвърлянето на кислород в тялото е спряно. Микрофагите приемат плутоний върху лимфните възли. Плутонът попада в тялото, произлиза от него за много дълго време - в продължение на 50 години от тялото ще се показват само 80%. Полуживотът на черния дроб е на 40 години. За костната тъкан полуживотът на плутоний е 80-100 години, в действителност, концентрацията на деветдесет и четвъртия елемент в костите е постоянна.
През Втората световна война, след края си учените, които са работили в проекта "Манхатън", както и учени от третия райх и други изследователски организации, извършват експерименти, използващи плутоний върху животни и хора. Резултатите от проучванията при животни показват, че няколко милиграма плутоний на килограм тъкан са фатална доза. Използването на плутоний при хора е, че хронично пациентите интрамускулно прилагат 5 μg плутоний. В резултат на това беше установено, че фаталната доза за пациента е равна на един плутоний микрограма и този плутоний е по-опасен от радий и е наклонен да се натрупва в костите.
Както знаете, плутоний - елементът практически отсъства в природата. Обаче около пет тона е разделена в атмосферата в резултат на ядрените тестове в периода 1945-1963. Общото количество плутоний, хвърлен в атмосферата поради ядрените тестове, докато 80-те години се оценява на 10 тона. Според някои оценки, почвата в Съединените американски щати съдържа средно 2 милиони (28 mg) плутоний на км2 от падане на радиоактивни валежи, а констатацията на плутоний в Тихия океан се увеличава в сравнение с общото разпределение на ядрени материали на земята.
Последното явление е свързано с ядрените тестове на САЩ на територията на Маршаловите острови в Pacific Polygon в средата на 50-те години. Времето на намиране на плутоний в повърхностните води на океана е от 6 до 21 години, но след този период плутоният пада на дъното заедно с биогенни частици, от които се възстановява до разтворими форми в резултат на микробно разлагане .
Световното замърсяване на деветдесет и четвъртия елемент е свързано не само с ядрените тестове, но и с инциденти в производството и техниката, взаимодействаща с този елемент. Така през януари 1968 г. американските военновъздушни сили на американските военновъздушни сили, които носеха четирите ядрени обвинения на борда, бяха разбити на територията на Гренландия. В резултат на експлозията се наблюдава унищожаването на обвиненията и изтичането на плутоний в океана.
Друг случай на радиоактивно замърсяване на околната среда в резултат на инцидента се е случил със съветския космически кораб "Cosmos-954" 24 януари 1978 година. В резултат на неконтролирано събиране от орбитата, сателитът с ядрен източник на енергия падна на борда на територията на Канада. В резултат на инцидента в околната среда, повече килограми плутониум-238, разпръснати около 124 000 м² на територията от около 124 000 м².
Най-ужасният пример за аварийно изтичане на радиоактивни вещества в околната среда - инцидент в АЕЦ Чернобил, който се наблюдава на 26 април 1986 година. В резултат на унищожаването на четвъртата енергийна единица към околната среда, 190 тона радиоактивни вещества (включително плутоний изотопи) на площ от около 2,200 km² са изхвърлени.
Плутонът, който влиза в околната среда, е свързан не само с причинени от човека инциденти. Има случаи на изтичане на плутоний, както от лабораторни, така и от фабрични условия. Известни са двадесет спешни случая на изтичане от 235U и 239pu лаборатории. През 1953-1978. Спешните случаи доведоха до загуба от 0.81 (Марак, 15 март 1953 г.) до 10.1 кг (Томск, 13 декември 1978 г.) 239pu. Инцидентите в промишлените предприятия обобхаха до смърт двама души в град Лос Аламос (21 август 1945 г. и 21, 1946 г.) поради два случая на произшествия и загуби от 6,2 кг плутоний. В град Саров през 1953 и 1963 година. Приблизително 8 и 17.35 кг паднаха извън ядрения реактор. Един от тях доведе до унищожаването на ядрен реактор през 1953 година.
По време на разделянето на ядрото 238PU неутрон, енергията се освобождава в размер на 200 MEV, която е 50 милиона пъти по-голяма от когато тече най-известната екзотермична реакция: C + O2 → CO2. "Зведс" в ядрен реактор един грам плутоний дава 2 107 ккал - това е енергията, сключена в 4 тона въглища. Тягата на същото плутоний гориво в енергийния еквивалент може да бъде равна на четиридесет вагона на добра дърва за огрев!
Смята се, че "естественият изотоп" плутоний (244PU) е най-дългият изотоп от всички трансурански елементи. Неговият полуживот е 8.26 ∙ 107 години. Учените са се опитали да получат изотоп на трансурантен елемент за дълго време, което би съществувало по-дълго от 244pu - високи надежди в това отношение са назначени на 247см. Въпреки това, след своя синтез, той се оказа, че периодът на полуживот на този елемент е само 14 милиона години.
История
През 1934 г. група учените, водени от Енрико Ферми, направи изявление, че по време на научни произведения в Римския университет, те са намерили химичен елемент с поредица 94. Елементът при настояването на Ферми е кръстен на Есперий, Убедени, че той отвори нов елемент, който сега се нарича плутоний, като по този начин е направил предположението за съществуването на трансюрански елементи и да стане техен теоретичен откривател. Тази хипотеза на Ферми се защитава в нобеловата си лекция през 1938 година. Едва след откриването на основната дивизия от германските учени Ото Фрисе и Фриц Стрънсман Ферми беше принуден да направи бележка в печатна версия, публикувана в Стокхолм през 1939 г., като посочва необходимостта от преразглеждане на "целия проблем с трансурансон елементи". Факт е, че работата на Frisch и Strasnsman показа, че дейността, намерена от Ферми в нейните експерименти, се дължи на разделянето, а не отварянето на трансюранските елементи, както преди това вярваше.
В края на 1940 г. бе открит нов - деветдесет и четвърти елемент. Това се случи в Бъркли в Калифорнийския университет. Под бомбардиране на уран оксид (U3O8) с тежки водородни ядра (деутерон), група американски радиохимикали, водени от Глен Т. Сиборг, открит неизвестен емитер от алфа частици с полуживот 90 години. Този емитер е изотопът на елемента № 94 с масов номер от 238. Така на 14 декември 1940 г. са получени първите количества на микрограма, заедно с смес от други елементи и техните съединения.
В хода на експеримент, проведен през 1940 г., е установено, че в проведената ядрена реакция се получава краткотраен изотоп на NEPTUNE-238 (полуживот 2,117 дни) и вече е плутоониум-238 от него:
23392U (D, 2N) → 23893NP → (β-) 23894pu
Дългите и отнемащи време химически експерименти върху отделянето на нов елемент от примесите продължи два месеца. Съществуването на нов химичен елемент беше потвърден през нощта от 23 до 24 февруари 1941 г. G. T. Siborg, г - н E. M. Macmillan, J. V. Kennedy и A. K. VALLELL Поради проучването на първите си химични свойства - способността да притежават две степени на окисление. Малко по-късно от края на експериментите беше установено, че този изотоп е забележим и следователно безинтересно за по-нататъшно проучване. Скоро (март 1941 г.) Кенеди, Сибург, Сегре и Вал синтезиран по-важен изотоп - 239 чрез облъчване на уран, силно ускорено в циклотронния неутрон. Този изотоп се формира по време на дезинтеграцията на Нептун-239, яде алфа-лъчи и има полуживот от 24 000 години. Първото чисто съединение на елемента е получено през 1942 г. и първите тегла на метален плутоний са получени през 1943 г.
Името на новия 94 елемент бе предложен през 1948 г. от Макмилан, който няколко месеца по-рано, Plutonium Discovery заедно с F. eibelson получи първия елемент, по-тежък от уран - елемент № 93, който е наречен Нептун в чест на планетата Нептун - първият за уран. По аналогия елемент № 94 реши да се обади на плутоний, тъй като планетата Плутон е втората за уран. От своя страна, Sitobor предложи да се обади на нов елемент "PULSUI", но тогава разбрах, че името не звучи много в сравнение с Плутацията. В допълнение, той е напреднал други имена за нов елемент: ултимиум, унищожител, поради погрешно време на преценка, този плутоний ще стане последния химичен елемент в периодичната таблица. В резултат на това елементът се нарича "плутоний" в чест на отварянето на последната планета на слънчевата система.
Намиране в природата
Полуживотът на най-лекия изониев изотоп е 75 милиона години. Цифрата е много впечатляваща, но възрастта на галактиката се измерва от милиарди години. От това следва, че първичните изотопи са деветдесет и четвърти елемент, образувани по време на големия синтез на елементите на Вселената, нямаше шанс да се живее до днес. И все пак това не означава, че плутонията изобщо не е в земята. Той се образува постоянно в уран. Заснемането на неутроните на космическото излъчване и неутроните, образувани по време на спонтанно (спонтанно) разделение на ядрата 238U, някои - много малко - атоми от този изотоп се превръщат в атоми 239u. Ядрата на този елемент са много нестабилни, те отделят електрони и по този начин увеличават тяхното зареждане, нептонообразуването е образуването на първия трансюрански елемент. 239NP също нестабилни, ядките му също излъчват електрони, така че само за 56 часа половината от 239nP се превръщат в 239pu.
Полуживотът на този изотоп вече е много голям и възлиза на 24 000 години. Средно, съдържанието на 239pU е приблизително 400 000 пъти по-малко от това на радий. Ето защо не само да се получи - дори да се открие "земният" плутоний е необичайно труден. Малки количества от 239pu - трилион фракция - и продуктите за разпадане могат да бъдат намерени в уран, например в естествения ядрен реактор в Oklo, Gabon (Западна Африка). Така нареченият "естествен ядрен реактор" се счита за единственият в света, в който се случва образуването на актиниди и техните продукти за разделяне в геосферата. Според съвременните оценки в този регион, преди няколко милиона години имаше самостоятелна реакция с топлинно освобождаване, което продължи повече от половин милион години.
Така че вече знаем, че при уранови руди в резултат на улавянето на неутрони, Нептун (239NP), продуктът р-гниене от който е естествен плутоний-239. Благодарение на специалните устройства - масспектрометри откриха присъствието на плутоние-244 (244pU), който има най-голям полуживот - приблизително 80 милиона години, в предварителния баснезит (в цериев руда). В природата 244pu е главно под формата на диоксид (PUO2), който е още по-малко разтворим във вода от пясъка (кварц). Тъй като относително дългогодишният изотопен плутоний-240 (240pU) е в плутоний верига плутоний-244, след това се извършва нейното разпадане, но това е много рядко (1 случай с 10,000). Много малки количества плутоний-238 (238pU) се отнасят до много рядко двойно бета гниене на майчински изотоп - уран-238, който е намерен в уран.
Следи от 247pu и 255pu изотопи се намират в събрани след експлозиите на термоядрени бомби.
Минималните количества плутоний хипотетично могат да бъдат в човешкото тяло, като се има предвид фактът, че е извършено огромно количество ядрено изпитване по един или друг начин, свързан с плутоний. Плутонът се натрупва главно в скелета и черния дроб, откъдето практически не се показва. В допълнение, деветдесет и четвъртият елемент се натрупва с морски организми; Наземните растения абсорбират плутоний главно чрез кореновата система.
Оказва се, че изкуствено синтезиран плутоний все още съществува в природата, така че защо да не ми добива и да се получи изкуствено? Факт е, че концентрацията на този елемент е твърде малка. За друг радиоактивен метал - Радиа казва: "В грамоби миньо - в годината на работа" и радий в природата 400 000 пъти повече от плутоний! Поради тази причина не само да се получи - дори да се открие "земният" плутоний е необичайно трудно. Възможно е да се направи това едва след като се изследват физичните и химичните свойства на плутоний, получени в атомни реактори.
Приложение
Изотоп 239pu (заедно с U) се използва като ядрено гориво на енергийни реактори, работещи върху термични и бързи неутрони (RHIN), както и при производството на ядрени оръжия.
Около 370 GW електроенергия (или 15% от общото производство на електроенергия в света генерират около полупланите на атомните електроцентрали по света (или 15% от общото производство на електроенергия в света). Плутон-236 се използва при производството на атомни електрически батерии, чийто експлоатационен живот достига пет години или повече, те се използват в настоящите генератори, които стимулират работата на сърцето (пейсмейкъри). 238PU се използва в малки ядрени източници на електрически ток, използвани в космическите изследвания. Така Plutonium-238 е източник на енергия за сондите на нови хоризонти, "Галилео и Касини", любопитството и други космически кораби.
Плутон-239 се използва в ядрените оръжия, тъй като този изотоп е единственият подходящ нудтид за използване в ядрена бомба. В допълнение, по-често използване на плутоний-239 в ядрените бомби се дължи на факта, че плутонията заема по-малък обем в областта на (където се намира ядрото на бомбата), следователно можете да спечелите в експлозивната сила на дължимата бомба към този имот.
Схемата, при която се появява ядрена експлозия с участието на плутоний, е дизайнът на самото бомба, чието ядро \u200b\u200bсе състои от сфера, изпълнена с 239pu. По време на сблъсъка със земята, сферата се компресира до един милион атмосфера поради дизайна и благодарение на експлозивното вещество около тази сфера. След удара ядрото се разширява по обем и плътност за най-краткото време - дузина микросекунди, монтажът се плъзга критичното състояние на термични неутрони и се движи към суперкритично състояние на бързи неутрони - верижна ядрена реакция започва с неутронно участие и елементарно ядра . С крайната експлозия на ядрената бомба се отличава температурата на около десетки милиони градуса.
Плутон изотопите са открили тяхното използване в синтеза на трансползони (следващия след плутоний) елементи. Например, в националната лаборатория на дъговете с дългосрочна неутронна експозиция на 239PU 24496CM, 24296CM, 24997BK, 25298CF, 25399Es и 257100fm. По същия начин, през 1944 г., американската бе получена и грипеца 24195м. През 2010 г. плутоний-242 оксид бомбардиран от калциеви йони-48 служи като източник на получаване на Ununkwaddia.
δ-стабилизирани плутоний сплави се използват при производството на подтик, защото те имат значително по-добри металургични свойства в сравнение с чист плутоний, който при нагряване претърпява фазови преходи и е много крехък и ненадежден материал. Плутон сплави с други елементи (интерметални съединения) обикновено се получават чрез директно взаимодействие на елементи в необходимите съотношения, докато топлината на дъгата се използва главно, понякога нестабилните сплави се получават чрез утаяване с пръскане или охлаждане на стомчета.
Основните промишлени легиращи елементи за плутоний са галий, алуминий и желязо, въпреки че плутонийът е способен да образува сплави и междинни съединения с повечето метали с редки изключения (калий, натрий, литий, рубидий, магнезий, калций, стронций, барий, европий и ytterbium \\ t ). Метод на тугалация: молибден, ниобий, хром, тантал и волфрамов разтворим в течен плутоний, но почти неразтворим или малко разтворим в твърд плутоний. Индий, силиций, цирк и цирконий са способни да образуват метастабилен δ-плутоний (δ "-фаза) с бързо охлаждане. Галий, алуминий, америций, скандий и церейъра могат да стабилизират δ-плутоний при стайна температура.
Големите количества Golmia, Hafnia и Toll ви позволяват да запазите някакъв δ-плутоний при стайна температура. Нептун е единственият елемент, който може да стабилизира а-плутоний при високи температури. Титан, хафний и цирконий стабилизират структурата на β-плутоний при стайна температура с остър охлаждане. Използването на такива сплави е доста разнообразно. Например, плутоний-галиевата сплав се използва за стабилизиране на Δ фаза на плутоний, която избягва прехода на а-Δ фаза. Triple сплав плутоний-галий-кобалт (Pugaco5) - свръхпроводяща сплав при 18.5 K. Има няколко сплави (плутоний-цирконий, плутоний-церий и плутоний-церий кобалт), които се използват като ядрено гориво.
Производство
Индустриалният плутоний се получава по два начина. Това е или облъчване на 238u ядра, съдържащи се в ядрени реактори, или разделяне по радиохимични методи (ко-възбуждане, екстракция, йонообмен и др.) Плутоний от уран, трансбароннови елементи и заразени продукти, съдържащи се в горивото за отпадъци.
В първия случай, най-значимият изотоп в практиката 239pu (в смес с малка смес от 240pU) се получава в ядрени реактори с участието на уран и неутронно ядра, като се използва β - гниене и с участието на изотопите без доставка като Междинен продукт:
23892U + 21D → 23893NP + 210N;
23893NP → 23894PU.
β - гниене
В този процес Deuteron попада в Uranus-238, в резултат на което се образуват Нептун-238 и два неутрона. След това Нептун-238 е спонтанно разделен, излъчвайки бета-минус частици, които образуват плутоний-238.
Обикновено съдържанието на 239pu в сместа е 90-95%, 240PU-1-7%, съдържанието на други изотопи не надвишава десети от процента. Получават се изотопи с големи периоди на полуживот - 242PU и 244pu с непрекъснато облъчване с 239pu неутрони. Освен това, продукцията 242PU е няколко десетки процента, а 244pu е интересите на процента от 242pu съдържание. Малки количества от изотопен-чист плутоний-238 се образуват по време на неутронно облъчване на неутрон-237. Леки изотопи на плутоний с масови номера 232-237 обикновено се получават на циклотрона при облъчване на уран изотопи а-частици.
Във втория метод на промишлено производство 239pu използва процес на PEWORC въз основа на извличането на трибутил фосфат в лек разредител. В първия цикъл се извършва съвместно почистване на PU и U от делене продукти и след това разделяне. Във втория и трети циклите на плутоний се подлагат на допълнително пречистване и концентрация. Схемата на такъв процес се основава на разликата в свойствата на четири и хексавалентни съединения с общи елементи.
Първоначално изразходваните Tweleves се демонтират и обвивката, съдържаща поетия плутоний и уран се отстраняват чрез физически и химични методи. След това екстрахираното ядрено гориво се разтваря в азотна киселина. В края на краищата, това е силно окислително средство, когато се разтваря и уран, и плутоний и примесите се окисляват. Плутониевите атоми с нулева валентност се превръщат в PU + 6, разтворени и плутоний и уран. От такова решение деветдесет и четвъртият елемент се редуцира до тривалентно състояние със сяра газ и след това се утаява лантанов флуорид (LAF3).
Въпреки това, утайка в допълнение към плутоний съдържа Нептун и редки земни елементи, но основната маса (уран) остава в разтвор. След това плутонийът отново се окислява до PU + 6 и отново се добавя флуорид на лантан. Сега се утаяват редкоземни елементи и плутоний остава в разтвор. След това се окислява до четиримерирано състояние с калиев бром, тъй като този реагент не действа върху плутоний, след това с вторично утаяване със същия лантанов флуорид, тривалентният плутоний се утаи и нептунът остава в разтвор. Книтените продукти на такива операции са съединения, съдържащи плутоний - PUO2 или флуориден диоксид (PUF3 или PUF4), от които (чрез възстановяване на бариев, калций или литиеви двойки) се получава метален плутоний.
Получаването на по-чист плутоний може да бъде постигнато чрез електролитно рафиниране на пирохимично произведения метал, който се произвежда в клетки за електролиза при температура 700 ° С с електролит от калий, натрий и плутониев хлорид, използвайки волфрам или тантал катод. Плутонът, произведен по този начин, има чистота от 99,99%.
За да се получат големи количества плутоний, реактори - множители, т.нар. "Бриджърс" (от английския глагол за размножаване - за умножаване). Реакторите на данни получиха своето име поради възможността им да получат разделящ материал в размер, надвишаващ разходите на този материал за получаване. Разликата между реакторите от този тип от останалите се крие във факта, че неутроните не се забавят в тях (няма модератор, например, графит), за да реагират до 238U.
След реакцията се образуват 239U атоми, които в бъдеще и образуват 239pu. Ядрото на такъв реактор, съдържащ PUO2 в уран, изчерпван диоксид (UO2) е заобиколен от обвивка от още по-изчерпан уран-238 диоксид (238U2), в който се образува 239pU. Споделянето на 238U и 235U позволява "бриддери" да произвеждат от естествена уран енергия 50-60 пъти повече от другите реактори. Въпреки това, тези реактори имат голям недостатък - необходими са горивни линии за охлаждане на средата, различна от вода, което намалява тяхната енергия. Ето защо беше решено да се използва течен натрий като охладител.
Изграждането на такива реактори в Съединените американски щати започна след края на Втората световна война, СССР и Обединеното кралство започнаха създаването си само през 50-те години.
Физически свойства
Плутон е много тежък (плътност с п. Y. 19.84 g / cm³) сребърен метал, в пречистено състояние, много подобно на никел, но плутонийът бързо се окислява във въздуха, закрепва се, образувайки дъгови филма, първо жълт, след това се превръща в Тъмно лилаво. Със силно окисление върху повърхността на метала се появява прах от маслиново оксид (PUO2).
Плутонът е много електрифициращ и химически активен метал, много пъти повече, дори и от уран. Той има седем амотропни модификации (α, β, γ, δ, δ ", ε и ζ), които се променят в определен температурен сегмент и при определен диапазон на налягане. При стайна температура плутонийът е в α-форма - това е най-често срещана аулотропна модификация на плутоние. В алфа фаза чисти плутони от крехки и много твърди - тази структура е приблизително същото като сивото чугун, ако не е дошло с други метали, които ще дадат пластичност и мекота на сплавта. В допълнение в тази максимална плътна форма на плутоний - шестият от елемента на плътността (той е по-тежък от неговия единствен осмий, иридий, платина, рений и нептуний). Други анотропни трансформации на плутоний са придружени от промени в плътността на скок. Така че, за Пример, той не се разширява от 310 до 480 ° C, като други метали, и компресиране (делта фази "и" делта)). Когато се освобождава (преходът от фазата на епсилона в течната фаза), плутонийът също е компресиран, позволяващи неуспешен плутоний.
Плутонът разполага с голям брой необичайни свойства: тя има най-ниската топлопроводимост на всички метали - при 300 k е 6.7W / (m k); Плутонийът има най-ниската електрическа проводимост; В своята течна фаза - плутонийът е най-вискозният метал. Специфичната устойчивост на деветдесет и четвъртия елемент при стайна температура е много голяма за метала и тази функция ще бъде подобрена с намаляване на температурата, което не е специфично за металите. Такава "аномалия" се проследява до температура 100 K - под този печат, електрическото съпротивление ще намалее. Въпреки това, от нивото от 20 към съпротива отново започва да се увеличава поради радиационната активност на метала.
Плутонът има най-високото електрическо съпротивление сред всички изследвани актноиди (в момента), което е 150 цМ cm (при 22 ° С). Този метал има ниска точка на топене (640 ° С) и необичайно висока точка на кипене (3,227 ° С). По-близо до точката на топене, течният плутоний има много висок вискозитет и повърхностно напрежение в сравнение с други метали.
Благодарение на радиоактивността си, плутониевият топло на допир. Голяма част от плутоний в термичната помпа се загрява до температура, по-голяма от точката на кипене на вода! В допълнение, поради своята радиоактивност, плутоний във времето претърпява промени в кристалната си решетка - има някакъв вид отгряване поради самозадвижване поради увеличаването на температурата над 100 K.
Наличието на голямо количество от всички алтропични модификации в плутоний го прави труден метал при преработка и валцуване поради фазови преходи. Вече знаем, че в алфа-форма деветдесет и четвърти елемент е подобен на свойствата с чугун, но има свойство да се променя и се превръща в пластмасов материал и да образува коване β-форма при по-високи температурни диапазони. Плутоният в Δ-форма обикновено е стабилен при температури от 310 ° С до 452 ° С, но може да съществува при стайна температура, ако е допустима от ниско груб алуминий, церий или галий. Докато е в сплав с тези метали, плутонийът може да се използва по време на заваряване. Като цяло, формулярът за делта има по-изразени метални характеристики - за сила и способност да когулира близо до алуминий.
Химични свойства
Химичните свойства на деветдесет и четвъртия елемент са до голяма степен подобни на свойствата на нейните предшественици в периодичната система - уран и непл. Плутон е доста активен метал, образува съединения с окислителни степени от +2 до +7. Във водни разтвори елементът проявява следните окислителни степени: PU (III), като PU3 + (съществува в киселинни водни разтвори, има лек лилав цвят); PU (iv), като PU4 + (шоколадов нюанс); PU (v), като PUO2 + (лек разтвор); PU (VI), като PUO22 + (светло оранжев разтвор) и PU (VII), като PUO53- (зелен разтвор).
Освен това, тези йони (с изключение на PUO53-) могат да бъдат в разтвор едновременно в равновесие, което се обяснява с наличието на 5F електрони, които са разположени на локализирана и делокализирана електронна орбитална зона. При рН 5-8, PU (iv) доминира, което е най-стабилно наред с други валенции (окислителни степени). Плутониевите йони от всички степени на окисление са склонни към хидролиза и комплексно. Възможността за образуване на такива съединения се увеличава в PU5 +
Компактният плутоний бавно се окислява във въздуха, покрит с ирис оксид ирис. Известни са следните плутонови оксиди: PUO, PU2O3, PUO2 и PU2O3 - PU4O7 (Bertollides) фаза. В присъствието на незначително количество влага, скоростта на окисление и корозия се увеличава значително. Ако металът е изложен на малки количества мокър въздух в достатъчна степен, тогава на повърхността му се образува плутониев диоксид (PUO2). При липса на кислород може да се образува дихидрид (PUH2). Изненадващо, плутонийът е покрит с ръжда в инертен газ атмосфера (например, аргон) с водна пара, много по-бързо от сухия въздух или в чист кислород. Всъщност, този факт е лесен за обяснение - директният ефект на кислород образува слой от оксид на повърхността на плутоний, който предотвратява по-нататъшното окисление, наличието на влага произвежда хлабава смес от оксид и хидрид. Между другото, благодарение на точно такова покритие, металът става пирофорн, тоест, той е способен да се самовъзбива, поради тази причина металния плутоний обикновено се обработва в инертен аргон или азотна атмосфера. В същото време кислородът е защитно вещество и предотвратява влиянието на влагата върху метала.
Деветдесет и четвъртият елемент реагира с киселини, кислород и техните двойки, но не и с основи. Плутон е добре разтворим само в много кисела среда (например, солна киселина НС1), както и разтворена в хлорид, солна киселина, бромомород, 72% солна киселина, 85% НЗПО4 ортофосфорна киселина, концентриран CCL3COOH, сулфаминова киселина и кипене концентриран азотна киселина. В разтвори основата на плутоний не се разтваря особено.
Когато са изложени на алкали върху разтвори, съдържащи четири валентни плутоний, PU (OH) 4 XH20 хидроксид се утаява с основните свойства. Когато са изложени на алкали върху соли, съдържащи PUO2 + разтвори, PUO2OH амфотер хидроксид пада. Отговорено е сол - плутонити, например Na2PU2O6.
Плутон солите са лесно хидролизирани чрез контакт с неутрални или алкални разтвори, създавайки неразтворим плутониев хидроксид. Концентрираните плутонови разтвори са нестабилни поради радиолитичното разлагане, водещо до падане на утайката.
Дозообразуващи радионуклиди. Част 5.
Дата: 03/08/2011
Предмет: Здраве
Дадени са основните характеристики на радионуклидите на дозата. Основният акцент е върху представянето на потенциалната опасност от радионуклиди. За целите на целите на сигурността се разглеждат радитоксичните и радиобиологичните ефекти на въздействието на радиоизотопите върху тялото и околната среда. Горното прави възможно по-съзнателно да се отнася до радиационната опасност от образуващи радионуклиди.
11. Ceziy-137
Цезий (лат. цезий. - CS, химически елемент I група от периодична система Mendeleev, атомно число 55, атомно тегло 132,9054. Наречен от латински цесий. - Син (отворен в ярки сини спектрални линии). Сребърен бял метал от алкална група; загуба, мека, като восък; Плътността от 1.904 g / cm 3 и има UD. Тегло 1.88 (при 15ºС), t pl - 28.4ºС. Във въздуха запалими, с вода реагира с експлозия. Главен минерал - lemocite.
34 цезиеви изотопи с масови номера 114-148 са известни само на един (133 Cs) стабилен, а останалите са радиоактивни. Изотопната преобладаване на цезий-133 в природата е приблизително 100%. 133 CS се отнася до разпръснати елементи. В незначителни количества тя се съдържа в почти всички обекти на външната среда. Clark (средно) съдържание на нудтид в земната кора - 3.7 ∙ 10 -4%, в почвата - 5 ∙ 10 -5%. Цизиумът е постоянно микроелемент на растителни и животински организми: в жива фитомаса се съдържа в количеството 6 ∙ 10 -6%, в човешкото тяло - около 4 g. С равномерно разпределение на цезий-137 в тялото на А Лице със специфична дейност от 1 BC / kg сила на приказна доза, според различни автори, варира от 2.14 до 3.16 μg / година.
В природата този сребърен бял алкален метал се намира под формата на стабилен CS-133 изотоп. Това е рядък елемент със средно съдържание в земната кора от 3.7 ∙ 10 -4%. Нормален, естествен цезий и неговите връзки не радиоактивни. Радиоактивни само изкуствено получени изотопи 137 cs. Дългоживееният радиоактивен цезиев изотоп се образува при разделяне на ядрата 235 U и 239 PU с добив от около 7%. С радиоактивен разпад, 137 CS излъчва електрони с максимална енергия от 1173 keV и се превръща в краткотраен γ-излъчващ нудтид 137М ба (таблица 18). Той има най-висок сред алкалните метали с химическа активност, възможно е да се съхранява само в запечатани вакуумни ампули.
Таблица 18.
Основните характеристики на CESIA-137
| Изотоп | Основно изглед радиация | Полуживот, t 1/2 | Стойността на UV вода , Bk / dm 3 | Естествени вариации на OA във водите (min-max), bk / dm 3 |
137 cs. | β (e β max \u003d 1173 keV); | 11.0 (NRB-99) | n '10 -3 - n ∙ 10 -2 |
Метални цезии се използват в фотоклетки и фотоумнотиплици в производството на фотокатоди и като гетстер в луминесцентни тръби. CESE двойки - работеща течност в MHD генератори, газови лазери. Цизиевите съединения се използват в оптика и устройства за нощно виждане.
В продуктите на ядрената реакция на делене съществуват значителни количества разлагани цезиеви радионуклиди, сред които 137 Cs са най-опасни. Източникът на замърсяване може да бъде радиохимични заводи. Емисиите на цезий-137 в околната среда възникват главно в резултат на ядрени тестове и злополуки в ядрените електроцентрали. До началото на 1981 г. общата активност на 137 CS, активирана в околната среда, достигна 960 PBC. Плътността на замърсяването в северното и южното полукълба и средно по целия свят е съответно 3.42; 0.86 и 3.14 kBK / m 2, а на територията на бившия СССР средно - 3.4 kBK / m 2.
Когато случайни инциденти в Южна Урал през 1957 г. се наблюдава термична експлозия на хранилището на радиоактивни отпадъци и се получават радионуклиди в атмосферата с обща активност от 74 PBC, включително 0.2 PBC 137 Cs. В огън на RHH в Wyndskayle във Великобритания през 1957 г. се състояха 12 PBC радионуклиди, от които 46 TBK 137 CS. Технологично освобождаване на радиоактивни отпадъци на предприятието Mayak в южните Урал в републиката. Turch през 1950 г. е 102 PBC, включително 137 CS 12.4 PBC. Отстраняване на вятъра на радионуклиди от заливната низина. Karachay в Южния Урал през 1967 г. възлиза на 30 TBK. 137 CS представляват 0.4 TBK.
Истинска катастрофа е през 1986 г. инцидент в атомната електроцентрала в Чернобил (Чернобил): 1850 PBC радионуклиди са изхвърлени от унищожения реактор и 270 PBCs представляват дял от радиоактивен цезий. Разпространението на радионуклиди е взело планетарен мащаб. В Украйна, в Беларус и Централния район на Руската федерация, повече от половината от общия брой радионуклиди, които са били уредени в ОНД. Има случаи на замърсяване на външната среда в резултат на небрежно съхранение на радиоактивни източници на цезий за медицински и технологични цели.
Цизий-137 се използва в гама флохектоскопия, измервателно оборудване, за радиационна стерилизация на храни, медицински препарати и лекарства, в лъчетерапия за лечение на злокачествени тумори. Cesium-137 се използва и при производството на източници на радиоизотопни ток, където се използва под формата на цезиев хлорид (плътност 3,9 g / cm 3 , освобождаване на енергия около 1.27 w / cm 3 ).
CESIUM-137 се използва в сензори за ограничаване на нивата на насипни вещества в непрозрачни бункери. CESIUM-137 има определени предимства пред радиоактивния кобалт-60: по-дълъг полуживот и по-малко твърда гама радиация. В това отношение устройствата, базирани на 137 Cs, са по-трайни и радиационната защита е по-малко тромава. Тези предимства обаче стават реални само при липса на примес 137 cs с по-кратък полуживот и строго гама радиация.
Широко разпространение, получено като източник на γ-лъчение. В медицината, източниците на цезий, заедно с радий, се използват в терапевтични у-устройства и устройства за интрапан и лента гаматерапия. От 1967 г., феноменът на прехода между две ултра-тънък нива на основното състояние на атома на цезий-137 се използва за определяне на едно от основните времеви измервателни единици - секунди.
Radizesese 137 CS изключително техногенно радионуклид, присъствието му в изследваната среда е свързано с тестове на ядрени оръжия или използване на ядрени технологии. 137 CS - β-у-излъчващ цезиев радиоизотоп, един от основните компоненти на техногенното радиоактивно замърсяване на биосферата. Той се формира в резултат на реакциите на ядреното делене. Съдържащи се в радиоактивни разпалвания, разряди, радиохимични отпадъци. OA 137 CS в питейната вода е ограничена до нива 11bq / dm 3 или 8 bk / dm 3.
Геохимична характеристика на 137 cs е способността му да забавя естествените сорбенти много здраво. В резултат на това при влизане в ОП дейността му бързо се намалява чрез отстраняване от източника на замърсяване. Естествените води са сравнително бързо самопочистване поради абсорбцията на 137 Cs с Weigon и долните седименти.
Цизият може да се натрупва в селскостопански заводи и по-специално в семена. Най-интензивно идва от водната среда и с висока скорост се движи по растението. Осъществяване в почвата на торовете на поташ и обичането значително намаляване на усвояването на цезий от растенията и по-силния, толкова по-висок е делът на калий.
Коефициентът на натрупване е особено висок в сладководните водорасли и арктическите земи (особено, лишеи), от животното на света - в северни елени над Ягела, който се хранят. Вътрешността на живите организми на цезий-137 главно прониква през респираторните и храносмилането. Този нуклид идва главно с храна в размер на 10 μg / ден. Излъчва се от тялото главно с урина (средно 9 μg / ден). Цизият е постоянен химичен микрокомпонент на тялото на растенията и животните. Главното цезиево задвижване в организма на бозайници - мускули, сърце, черния дроб. Около 80% от цезий в тялото се натрупват в мускулите, 8% в скелета, останалите 12% са разпределени равномерно върху други тъкани.
Цезий-137 се екскретира главно чрез бъбреците и червата. Биологичният период на полу-проучването на натрупания цезий-137 за дадено лице се счита за равно на 70 дни (според международната комисия за радиационна защита). В процеса на получаване, значителни количества цезий се абсорбират отново в кръвта в долните чревни отдели. Ефективно средство за намаляване на абсорбцията на цезий в червата е фероцианидният сорбент, който се свързва с нуклид в ненужната форма. Освен това, за да се ускори отстраняването на нуклид, стимулиране на естествени екскреторни процеси се използват различни комплекси.
Може да се очаква развитието на радиационни лезии при хора, когато дозата се абсорбира от около 2 g или повече. Дози в 148, 170 и 740 mBK съответстват на светлина, средна и тежка степен на лезия, но радиационната реакция вече е отбелязана под единиците на МБС.
137 CS принадлежи към групата от радиоактивни вещества, които са равномерно разпределени от органи и тъкани, поради тази причина се отнася до среднопредването върху радиото токсичността на нуклидите. Има добра способност да проникне в тялото заедно с калий през вериги за храна.
Основният източник на прием на цезий в човешкото тяло - замърсен чрез нуклетна храна от животински произход. Съдържанието на радиоактивен цезий в литър краве мляко достига 0,8-1,1% от ежедневното пристигане на нудтид, коза и овце - 10-20%. Въпреки това, той се натрупва главно в животински мускулна тъкан: в 1 кг крави, овце, овце, свине и пилета съдържат 4.8, 20 и 26% (съответно) от дневния прием на цезий. В протеина на пилешки яйца, по-малко е 1.8-2.1%. Дори и в големи количества, цезий се натрупва в мускулни тъкани на хидробионати: активността на 1 kg сладководни риби може да надвишава активността на 1 л вода с повече от 1000 пъти (с морски - по-долу).
Основният източник на цезий за населението на Русия - млечни и зърнени продукти (след инцидент на чернобил - млечни продукти и месо), в страните от Европа и САЩ, цезий идва главно с млечни и месни продукти и по-малко със зърно и. \\ T зеленчук. Постоянното вътрешно облъчване, създадено по този начин, причинява значително повече вреда от външната експозиция към този изотоп.
Публикувани техники за измерване на активността 137 CS съгласно нейния р-лъчение предполагат радиохимична приготвяне на пробата и освобождаването на цезий с висока степен на чистота, за да се елиминира смущаващият ефект на други β-излъчватели. Съвременните методи за определяне 137 CS се основават като правило, при регистрация на гама радиация с енергия от 661.6 kev. Те са разделени на инструментална, долната граница на определяне (НПО), чиято е 1-10 bq / kg (или BC / DM 3) и методи с предварително химично обогатяване (NPOS до 10 -2 BC / kg). За концентрация от 137 Cs от разредени разтвори, тя се използва най-често от нейния никел, мед, цинк, желязо, кобалт, калций, калций, магнезий или сорбент-колекционери на базата на тях.
12. Плутоний
Плутоний (плутоний.) PU - изкуствен радио химически елемент III от периодична система от периодична система на Mendeleev елементи, атомно число 94, трансюрански елемент принадлежи към актиноидите. Първият нудтид 238 ПУ бе открит през 1940 г. T.Siborg (G.th.seaborg), нащрек. Мак Милран (EM McMillan), J.E. Banknedy (Jekennedy) и A.ch.valom (A.ch.wahl). През пролетта на 1941 г. Сифург със служители са намерени и първо разпределени една четвърт микрограма 239 PU след разпадане от 239 np, образувани по време на облъчване на 238 U тежки водородни ядра (Dietons). След уран и неплала новият елемент получава името си в чест на Pluto Planets, открито през 1930 година. От 24 август 2006 г. с решение на Международния астрономически съюз Плутон вече не е планета на слънчевата система. В гръцката митология Плутон (той е помощ) - Бог на царството на мъртвите.
PU Plutonium е най-опасният тежки метал. Той има 15 радиоактивни изотопа с масови номера от 232 до 246, главно α-Emitters. На Земята има само следи от този елемент и само в Uranium ores. Стойностите на t½ от всички плутонови изотопи са много по-малки от възрастта на земята и затова целият първичен плутоний (съществувал на нашата планета по време на формирането) напълно се срина. Въпреки това, незначителните количества от 239 PU се образуват постоянно в β-разпад от 239 np, което от своя страна възниква с ядрената реакция на уран с неутрони (например, космически радиационни неутрони).
Следователно, плутонийните следи се намират в уранните руди в такива микроскопични количества (0.4-15 части на PU с 10 12 части U), които не могат да бъдат изказвания за нейното извличане от уранови руди. Около 5000 кг е пуснат в атмосферата в резултат на ядрени тестове. Според някои оценки, почвата в Съединените щати съдържа средно 2 милиона (28 mg) плутоний на км 2 от падане на радиоактивни валежи. Това е типичен продукт на създаването на човешки ръце; Получава се в ядрени реактори от уран-238, който последователно се превръща в Uranus-239, NEPTUNE-239 и плутоний-239.
Плутон-238, -240, -242 изотопи не се разделят на материали, но могат да бъдат разделени под действието на високоенергийни неутрони (са делими). Те не могат да поддържат верижна реакция (с изключение на плутоний-240). Получават се 32 PU - 246 PU изотопи; Има и 247 PU и 255 гной сред термоядрената експлозия продукти на термоядрени бомби. Най-стабилната е увеличаването на 244 PU (α-гниене и спонтанно разделение, T 1/2.\u003d 8.2 · 10 7 години, атомно тегло 244.0642). В свободната форма на крехък сребрист бял метал. Следи от изотопи 247 PU и 255 гной се намират в събрания прах след експлозиите на термоядрени бомби.
За ядрените изследвания и създаването на ядрената индустрия в Съединените щати, както по-късно и в СССР, бяха хвърлени огромни сили и средства. За кратко време бяха изследвани ядрени и физикохимични свойства на плутоний (Таблица 19). Първият ядрен заряд, базиран на плутоний, се взривява на 16 юли 1945 г. в аламогордо полигона (изпитание). В СССР първите експерименти за получаване на 239 PU бяха започнати през 1943-1944 година. Под ръководството на академиците i.v. Курчатова и връх. Хлопин. За първи път плутониите в СССР бяха изолирани от уран, облъчен неутрон. През 1945 г. и през 1949 г. първото радиохимично разпределение започва да работи в СССР.
Таблица 19.
Ядрените свойства на най-важните изотопи плутоний
| Ядрени свойства | Плутоний-238. | Плутоний-239. | Плутоний-240. | Плутоний-241. | Плутоний-242. |
Полуживот, години | |||||
Дейност, ki / g | |||||
Вид радиоактивен разпад | алфа гниене | алфа гниене | алфа гниене | бета гниене | алфа гниене |
Радиоактивна разпада енергия, MEV |
Забележка. Всички плутонови изотопи са слаби гама-излъчватели. Плутон-241 се превръща в Amerity-241 (мощен гама емитер)
Само два плутонови изотопа имат практическа употреба в индустриални и военни цели. Плутоний-238, получен в ядрени реактори от NEPTUNE-237, се използва за производство на компактни термоелектрически генератори. Шест милиона електронни волта се освобождават по време на разпадането на едно атомно ядро \u200b\u200bplutonium-238. В химическата реакция същата енергия се отличава по време на окисляването на няколко милиона атома. В източника на електричество, съдържащ един килограм плутоний-238, се развива термичната мощност от 560 MW. Максималната мощност на същото от теглото на източника на химически ток е 5 W.
Има доста излъчватели със сходни енергийни характеристики, но една особеност на плутоний-238 прави този изотоп незаменим. Обикновено алфа разпада се придружава от силно гама радиация, проникваща в най-голямата дебелина на веществото. 238 PU - Изключение. Енергията на гама кванти, придружаваща разпадането на ядрата му, е малка, за да се предпази от нея е лесно: радиацията се абсорбира от тънкостеннски контейнер. Мала и вероятност за спонтанно разделяне на ядрата на този изотоп. Ето защо той се прилага не само в настоящите източници, но и в медицината. Plutonim-238 батерии служат като източник на енергия в специални сърдечни стимуланти, които достигат 5 години и повече.
Плутоний-берилий сплав работи като лабораторен източник на неутрони. Изотопът PU-238 се намира в редица атомни термоелектрически генератори на борда на космически изследвания. Благодарение на дългия живот и високата топлинна енергия, този изотоп се използва почти изключително към космическия ритъм, например на всички устройства, летящи по орбитите на Марс.
От всички изотопи, PU-239 е най-интересно, полуживотът му е 24110 години. Като делящ се материал, 239 PU се използва широко като ядрено гориво в атомни реактори (енергия, освободена по време на разделяне 1 г. 239 PU, еквивалент на топлината, освободена по време на изгарянето на 4000 кг въглища), в производството на ядрени оръжия (така наречените "оръжейни плутоний") и в атомни и термоядрени бомби, както и за ядрени реактори върху бързи неутрони и атомни реактори граждански и изследователски дестинации. Тъй като източникът на а-излъчване на плутоний, заедно с 210 pO, е широко използван в индустрията, по-специално в устройствата за елиминиране на електростатични заряди. Този изотоп се използва и като част от уредите.
Плутоният има много специфични свойства. Той има най-ниската топлопроводимост на всички метали, най-ниската електрическа проводимост, с изключение на манган. В своята течна фаза тя е най-вискозният метал. Точка на топене -641 ° С; Точка на кипене -3232 ° С; Плътност - 19.84 (в алфа фаза). Това е изключително електронен, химически активен елемент, много повече от уран. Тя бързо се замърсява, образувайки филм на дъгата (като филм на дъгата), първо светложълто, с времето, минаващо в тъмно лилаво. Ако окислението е доста голямо, на повърхността му се появява прах от маслиново оксид (PUO 2). Плутонийът е с нетърпение окислен и бързо корозивен дори при наличието на малка влажност.
При смяна на температурата на плутонийната температура се подлага на най-силните и неестествени промени в плътността. Plutonium има шест различни фази (кристални структури) в твърда форма, повече от всеки друг елемент.
Плутон съединения с кислород, въглерод и флуор се използват в ядрената промишленост (директно или като междинни материали). Метал плутоний не се разтваря в азотна киселина, но плутониевият диоксид се разтваря в гореща концентрирана азотна киселина. Въпреки това, в твърда смес с уран диоксид (например в изпускателното гориво на ядрените реактори), разтвореността на плутониевия диоксид в азотната киселина се увеличава, тъй като урановият диоксид се разтваря в него. Тази функция се използва при обработката на ядрено гориво (Таблица 20).
Таблица 20.
Плутоний съединения и тяхното използване
| Плутоний съединения | Приложение |
Пуо 2 плутониев диоксид | В сместа с уран диоксид (UO2), използван като гориво за ядрени реактори |
Плутониев карбид (PUC) | Потенциално може да се използва като гориво за реактори Brother (множители) |
Плутониев трифлуорид (PUF 3) | Са междинни съединения в производството на метален плутоний |
| Плутон нитрати - PU (№ 3) 4 и PU (№ 3) 3 | Не се използва. Са продукти за рециклиране на продукти (при премахване на плутоний от отработено ядрено гориво) |
Основни плутонови съединения: PUF 6 (ниска течност; термично значително по-малко стабилна от UF 6), твърд Пуо 2 оксид, PUC карбид и Nitride, който в смеси с подходящи уранинови съединения могат да бъдат използвани като ядрено гориво.
Радиоизотопните устройства като йонизационни аларми или радиоизотопни индикатори за дим бяха получени най-голямо размножаване. С механична обработка плутоние лесно образува аерозоли.
В природата се формира при β-гниене на NP-239, което от своя страна се случва в ядрената реакция на уран-238 с неутрони (например неутрон на космическото излъчване). Промишленото производство PU-239 също се основава на тази реакция и се среща в атомни реактори. Плутон-239 е първият, който се оформя в ядрен реактор под облъчването на уран-238, отколкото по-дълъг този процес, като се появяват по-тежки изотомични изотопи. Плутон-239 трябва да бъде химически отделен от делене на продукти и оставащ уран. Този процес се нарича преработка. Тъй като всички изотопи имат един и същ брой протони и различни - неутрони, техните химични свойства (химични свойства зависят от броя на протоните в ядрото), са идентични, затова е много трудно да се разделят изотопите с помощта на химични методи.
Последващото разделяне на PU-239 от делене на уран, нептун и делене на високо налягане се извършва върху радиохимични фабрики с радиохимични методи (ко-екстракция, екстракция, йонни обмен на други) метален плутоний обикновено се получава чрез възстановяване PUF 3, PUF 4 или пуло 2 двойки бариев, калций или литий.
След това се използва способността му да се разделя под действието на неутроните в атомните реактори и способността за самоподдържаща се верижна реакция на разделение в присъствието на критична маса (7 kg) - в атомни и термоядрени бомби, където е основният компонент. Критичната маса на неговото α-модификация е 5.6 kg (топка с диаметър 4,1 см). 238 PU се използва в атомните електрически батерии с дълъг експлоатационен живот. Плутон изотопите служат като суровини за синтеза на трансползония елементи (AM и т.н.).
Намиране на PU-239 неутрони, смес от изотопи може да бъде получена, от която PU-241 изотоп, както и PU-239, може да се използва за получаване на енергия. Въпреки това, неговият полуживот от 14,4 години, който не позволява да продължи да продължи, освен това, той образува не-малък ам-241 (α-, γ-радиоактивен) с полуживот от 432.8 години. Оказва се, че на около 14 години количеството на AM-241 в околната среда се удвоява. Откривате го, като други трансурансови елементи, конвенционалната у-спектрометрична техника е сложна и са необходими високо специфични и скъпи методи за откриване. PU-242 изотопа върху ядрените свойства е най-много като уран-238, AM-241, получен чрез гниене на изопротепа PU-241, се използва в детектори за дим.
Америка-241, както и други трансурансови елементи (Нептун, Калифорния и др.), Е екологично опасен радионуклид, като преобладаващо а-излъчващ елемент, който причинява вътрешното облъчване на тялото.
Натрупаният на Земята плутоний е повече от достатъчно. Производството му абсолютно не се изисква както за отбраната, така и за енергия. Въпреки това, от 13 реакторите, съществували в СССР, произвеждащи оръжия плутоний, продължават да работят 3: две от тях в седерск. Последният такъв реактор в САЩ беше спрян през 1988 година.
Качеството на плутоний се определя от процента изотопи в него (с изключение на плутоний-239) (Таблица 21).
За септември 1998 г. цените на плутоний, установени от изотопния отдел на OK Ridge National Lab (ORNL), бяха както следва: $ 8.25 / mg на плутоний-238 (97% чистота); $ 4.65 / mg на плутоний-239 (\u003e 99.99%); $ 5.45 / mg на плутоний-240 (\u003e 95%); $ 14.70 / mg на плутоний-241 (\u003e 93%) и $ 19.75 / mg на плутоний-242.
Таблица 21.Качество на плутоний
Тази класификация на плутоний в качеството, разработена от Министерството на енергетиката на САЩ, е доста произволна. Например, от гориво и реактор плутоний, по-малко подходящ за военни цели, отколкото оръжие, също може да се направи ядрена бомба. Плутоний на всяко качество може да се прилага за създаване на радиологични оръжия (когато радиоактивните вещества се напръскват без прилагането на ядрената експлозия).
Преди 60 години зелените растения и животните не съдържат плутоний в състава си, сега е до 10 тона в атмосферата. Около 650 тона атомна енергия и над 300 тона военно производство. Значителна част от цялата производствена плутоний се намира в Русия.
Намирането в биосферата плутониумът мигрира върху земната повърхност, включително биохимични цикли. Плутонът е концентриран от морските организми: коефициентът на натрупване (т.е. съотношението на концентрациите в тялото и във външна среда) за водорасли е 1000-9000, за планктон (смесен) - около 2300, за мекотели - до 380, за Mollusks - до 380, за Звезда - около 1000, за мускули, кости, чернодробна и стомашна риба - съответно 5,570, 200 и 1060. Наземните растения поглъщат плутоний главно чрез кореновата система и я натрупват до 0.01% от тяхната маса. От 70-те години. 20-ти век, делът на плутоний в радиоактивното замърсяване на биосферата се увеличава (облъчването на морските безгръбначни, дължимо на плутоний, става по-голямо, отколкото на 90 SR и 137 CS). MPC за 239 гной в открити резервоари и въздушни помещения са съответно 81.4 и 3.3 ּ 10 -5 bq / l.
Поведението на плутоний във въздуха определя условията за безопасно съхранение и обработването му в процеса на производство (Таблица 22). Plutonium окисление създава риск за здравето на хората, тъй като плутониевият диоксид, като стабилно съединение, лесно влиза в белите дробове при дишане. Неговата специфична дейност е 200 хиляди пъти по-висока от тази на уран, освен това, освобождаването на тялото от плутоний, което е паднало на практика, не се случва в целия човешки живот.
Периодът на биологична полугодишни на плутоний е 80-100 години, когато в костната тъкан, концентрацията му е почти постоянна там. Полуживотът на черния дроб е на 40 години. Хелатираните добавки могат да ускорят отстраняването на плутоний.
Промяна на свойствата на плутоний във въздуха
| Условия на форма и екологични условия | Плутоний реакция |
Метални пръти | Относително инертен |
Метален прах | Бързо реагира с образованието |
Малък прах за смилане: | Произволно фокусирани: |
При повишена температура и влажност | Реагира с образованието |
Плутонът се нарича "ядрена отрова", неговото допустимо съдържание в човешкото тяло се оценява от нанограми. Международната комисия по радиологична защита (MCRZ) е създала годишна скорост на усвояване в 280 нанограма. Това означава, че за професионално облъчване концентрацията на плутоний във въздуха не трябва да надвишава 7 picocuria / m 3. Максималната допустима концентрация на PU-239 (за професионален персонал) 40 нанокури (0.56 микрограма) и 16 нанокури (0.23 микрограма) за лека тъкан.
Абсорбцията на 500 mg плутоний като малък целутен или разтворен материал може да доведе до смърт от остро облъчване на храносмилателната система в продължение на няколко дни или седмици. Вдишването от 100 mg плутоний под формата на частици оптимално за задържане в размер на светлината 1-3 микрона води до смърт от излъчването на осма за 1-10 дни. Вдишването на доза от 20 mg води до смърт от фиброза за около месец. За дози хроничен канцерогенен ефект се проявява много по-малки стойности.
През целия живот рискът от развитие на рак на белия дроб за възрастен зависи от броя на плутоний в тялото. Приемането в 1 микрограма плутоний представлява риск от 1% от развитието на рака (нормална вероятност за рак от 20%). Съответно, 10 микрограма увеличават риска от рак от 20% до 30%. Вход 100 микрограма или повече гаранции за развитието на рак на белия дроб (обикновено след няколко десетилетия), въпреки че доказателствата за увреждане на белите дробове могат да се появят в рамките на няколко месеца. Ако проникне в кръвоносната система, вероятно ще бъде концентрирана в тъкани, съдържащи желязо: костен мозък, черния дроб, далака. Ако 1,4 микрограма ще подредят в костите на възрастен, в резултат на това имунитетът ще се влоши и няколко години може да развие рак.
Факт е, че PU-239 е а-излъчвател, а всяка от нейните а-частица в биологичната тъкан образува 150 хиляди двойки йони покрай неговите краткосрочни, вредни клетки, произвеждайки различни химически трансформации. 239 PU принадлежи към вещества с нелеп тип дистрибуция, тъй като той се натрупва не само в костния скелет, но и в черния дроб. Много добре поддържан в костите и практически не се отстранява от тялото поради най-светлите процеси на обмен в костната тъкан. Поради тази причина този нуклид принадлежи към категорията на най-токсичните.
Като в тялото плутоний става постоянен източник на а-лъчение за човек, причинявайки костни тумори, рак на черния дроб и левкемия, кръвоизливи, остеосаркома, рак на белия дроб, така един от най-опасните канцерогени (Таблица 23).
Библиография
1. Tikhonov m.n., Muratov O.E., Петров E.L. Изотопи и радиационни технологии: Разбиране на реалността и погледнете в бъдещето // Една екологична експертиза. Obz.inf., 2006, №6, стр. 38--99. - М., винитини рани.
Тихонов, Муратов О., Петров Е.л. Изотопи и радиационни технологии: Разбиране на реалността и погледнете в бъдещето // Една екологична експертиза. Obz.inf., 2006, №6, стр. 38--99. - М., Винити Рас.2. Баженов В.А., Булдаков Л.А., Василенко I.YA. и други. Вредни химикали. Радиоактивни вещества: Референтно издание // Ed. В.А. Филова и друга: Химия, 1990. - 464 стр.
3. Химическа енциклопедия: на 5 тона // ch. Ед. Зефиров Н.. - m.: Голяма руска енциклопедия, 1995. - Т. 4, стр. 153-154 (радий), стр. 282 (рубидий), стр. 283 (рутаниев), стр. 300 (олово), стр. 560 (technetium), стр. 613 (торий); 1999. - Т. 5, стр. 41 (уран), стр. 384 (цирконий).
4. Химическа енциклопедия: на 5 тона. // ch. Ед. Knunyantz i.l. - т.: Съветска енциклопедия, 1990.- T.1, p. 78 (Actinis), стр. 125 (Emerizations), стр. 241 (барий); Т. 2, p. 284 (калий), стр. 286 (Калифорния), стр.414 (кобалт), стр. 577 (лантант); 1992. Т. 3, стр. 580 (плутоний).
5. Nesmeyanov A.n. Радиохимия. - m.: Химия, 1978. - 560 p.
6. Широков Ю.М., Юдин Н.п. Ядрена физика. - M., Science, 1980.
7. Козлов v.f. Референция за радиационна сигурност. - 5-ти Ед., Перераб. и добавете. - m.: Energoatomizdat, 1999. - 520 p.
8. Moiseev A.A., Иванов v.i. Справка за дозиметрия и радиационна хигиена. - m.: Energoatomizdat, 1992. - 252 p.
9. Kirillov v.f., Кницинков В.А., Коренков i.p. Радиационна хигиена // Ед. L.а. Илина. - м.: Медицина, 1988. - 336 p.
10. Рyzhanov l.p. Общи и регионални проблеми на радиоекологията. - Томск: TPU, 1997. - 384 p.
11. Bannal K. Химия на редки радиоактивни елементи. Poloniy - Actinia: на. от английски // Ед. Yu.v. Gagarinsky. - m.: Издателство на Голорите. осветеност. - 256 p.
12. Гусев п., Рубцов, Ковалтенко v.v., Kolobashkin v.v. Радиационни характеристики на делене продукти: директория. - m.: Atomizdat, 1974. - 224 p.
13. Трансюрански елементи в околната среда // Ed. НАС. Хансън: на. от английски - m.: Mir, 1985. - 344 p.
14. означава A.A. Уран и торий в земната кора. - л.: Nedra, 1974. - 232 стр.
15. Йонизираща радиация: източници и биологични ефекти. Комитетът на ООН за действие на атомното радиация (НКДАр). Доклад за 1982 г. в Общото събрание. Т.1. - Ню Йорк, ООН, 1982. - 882 стр.
16. Източници, ефекти и опасност от йонизираща радиация // Доклад на Научния комитет на ООН за действието на атомното излъчване от Общото събрание за 1988 г. \\ t - m.: Mir, 1992. - 1232 стр.
17. Василенко I.Y. Токсикология на ядрените делене. - М.: Медицина, 1999. - 200 стр.
18. Израел Ю.А., Stukin E.D. Гама - излъчване на радиоактивни отлагания. - m.: Atomizdat, 1967. - 224 стр.
19. Aleksakhin r.m., Arkhipov n.p., Василенко I.YA. Тежки естествени радионуклиди в биосферата. - м.: Наука, 1990. - 368 p.
20. Kimilutsky D.A. и други. Ефектът от йонизиращото лъчение върху биогеноза. - м.: HYDROMETEOISDAT, 1977. - 320 p.
21. Булдаков Л.А. Радиоактивни вещества и човек. - m.: Energoatomizdat, 1990 - 160 с.
22. Rasener L.S. Радиоактивни аерозоли // Ed. A.N. Martynyuk. - m.: Energoatomizdat, 2001. - 230 s.
23. Zhuravlev v.f. Токсикология на радиоактивни вещества. - m.: Energoatomizdat, 1990. - 336 p.
24. Moiseev A.A. Цезий-137. Околна среда - човек. - m: energoatomizdat, 1985. - 121 p.
25. Тихонов M.N., Muratov O.E. Алтернативен ядрен горивен цикъл: необходимостта и уместността // Екология на промишленото производство, 2009, Vol. 4, стр. 40-48.
26. Aleksakhin R.m., Василеев А.В., Дикарев v.g. и други. Селскостопанска радиоекология. - М., Екология, 1991.
27. Чалов стр. Изотопно фракциониране на естествения уран. - Frunze: Ilim, 1975.
28. Pilipenko a.t. Натрий и калий // Наръчник за елементарна химия. - 2-ри. - Киев: Наукова Думка, 1978, стр. 316-319.
29. Тихонов M.N. Радон Опасност: Източници, дози и нерешени въпроси // Едновременната експертиза. Obz.inf., 2009, не 5, стр. 2-108. - М., винитини рани.
30. GUDSEENKO V.V., ДУБИНЧУК V.T. Радий и радонови изотопи в естествени води. - м.: Наука, 1987. - 157 p.
31. Martynyuk Yu.n. Относно качеството на питейната вода на радиационния знак // Henri, 1996, №1, стр. 64-66.
32. Борисов N.B., Ilyin L.A., Margulis U.Y. и друга радиационна безопасност при работа с полоний-210 // Ed. I.v. Petryanova и L.A. Илина. - m.: Atomizdat, 1980. - 264 стр.
33. Методи за извършване на измервания на обемната активност на полоний-210 и олово-210 в естествените води на алфа-бета радиометричен метод с радиохимичен препарат. - М., 2001.
34. Гусев n.g., Беляев v.а. Радиоактивни емисии в биосферата: Наръчник. - м.: Energoatomizdat, 1991. - 255 p.
35. Bolsunovsky a.ya. Производство на ядрени материали в Русия и замърсяване на околната среда. - В книгата: атом без мелене "тайна": гледни точки. - Москва-Берлин, 1992, стр. 9-29.
36. Fedorova E.A., POMOMAREVA R.P., MILAKINA L.A. Моделите на поведение 14С в системата атмосфера в условията на непарален CO 2 във въздуха // екологията, 1985, No. 5, p. 24-29.
37. POMOMAREVA R.P., MILAKINA L.A., Савина В.И. Моделите на поведението на въглерод-14 в хранителните вериги на лице в условията на местния източник на емисии // Ядрената индустрия: среда и обществено здраве / ЕД. L.а. Булдакова, с.н. Демин. - M., 1988, p. 240-249.
38. Rubllevsky v.p., Глезски с.П., Кирдзин G.S. Радиоактивен въглерод в биосферата. - m.: Atomizdat, 1979. - 150 p.
39. Artemova N.E., Bundarev A.A., Karpov v.i., Kurdyumov B.s. et al. Допустими емисии на радиоактивни и вредни химикали в повърхностния слой на атмосферата. - m.: Atomizdat, 1980. - 235 p.
40. DEMIN S.N. Проблемът на въглерод-14 в района на "Маяк" // Въпроси за радиационна безопасност, 2000, №1, стр. 61-66.
41. Sahars A.D. Радиоактивни въглеродни ядрени експлозии и неговото договорени биологични ефекти // атомна енергия, 1958, Т. 4, №6, стр. 576-580.
42. Сахаров А.Д. Радиоактивни въглеродни ядрени експлозии и непушителни биологични ефекти // Наука и обща сигурност, 1991, Т. 1, №4, стр. 3-8.
43. Хермански А.М. Атмосферен радиовъглерод и смъртност в Дания. Интернет списание "Търговска биотехнология", 2005.
44. Еванс Е. Тритий и неговите съединения. - M., Atomizdat, 1970.
45. Lensky L.A. Физика и химия на тритий. - M., Atomizdat, 1981.
46. \u200b\u200bBeloveodsky l.f., Gaeva v.k., Grishmanovsky v.i. Тритий. - M., Atomizdat, 1985.
47. Андреев б.00, Zelvensky Y.D., Katalnikov s.g. Тежки водородни изотопи в ядрената технология. - M., Atomizdat, 1987.
48. Leenson I.A. 100 въпроса и отговори в химията. - M., AST-ASTREL, 2002.
49. Дубасов Ю.в., Окунев Н.С., Паххомов с.А. Мониторинг радионуклиди Ксенон и Криптън-85 в Северозападния район на Русия през 2007-2008. // sb. III Interddes. Ядрен форум 22-26 Свети. 2008 - SPB.: Nou DPO "Atomprof", 2008, p. 57-62.
50. Ksenzenko v.i., Stasinovich D.S. Химия и технология на бром, йод и техните съединения. 2-ри. - m.: In.lit., 1995. - 562 p.
51. Reznal K. Химия Селена, Силпур и Полония. - М., 1971.
52. Методически инструкции MU 2.6.1.082-96. Оценка на дозата на вътрешната експозиция на щитовидната жлеза йод-131 в зависимост от резултатите от определението за съдържанието на йод-129 в обектите на околната среда (одобрен. Заместник. Основен държавен санитарен доктор на Руската федерация на май 24, 1996).
53. Гаврилин Ю.И., Уолков В.я., Макаренкова I.I. Ретроспективно възстановяване на iodine-131 интегрални разлога на населените места на регион Брянск в Русия въз основа на резултатите от определението през 2008 г., съдържанието на йод-129 в почвата // радиационна хигиена, 2009, vol. 2, № 3 , стр. 38-44.
54. Василенко I.Y., Василенко Ой. Strontium радиоактивни // Енергия: икономика, техника, екология, 2002, №4, стр. 26-32.
55. Василенко I.YA. Радиоактивен цезий-137 // Nature, 1999, №3, стр. 70-76.
56. Плутоний икономика: изход или задънена улица. Плутоний в околната среда // sost. МИРОНА Н.И. - Челябинск, 1998. - 74 p.
57. Blumetal U.B. Химия цирконий. - М., 1963.
58. Персцов L.A. Йонизиращи лъчения на биосферата. - m.: Atomizdat, 1973. - 288 p.
59. популярна библиотека с химически елементи. KN.2. Silver-Nielsborii и по-нататък. - 3RD Ed. - м.: Наука, 1983. - 573м.
60. Ogorodnikov b.i. Торон и неговите дъщерни дружества в проблема с облъчването на инхалацията // Атомна техника в чужбина, 2006, №6, стр. 10-15.
61. Yarmonenko s.p. Радиобиология на човека и животните. - m.: Висше училище, 1988.-424 p.
62. Babaev N.S., DEMIN v.f., Ilyin L.A. et al. Ядрена енергия, мъж и околна среда / Ед. Акад. A.p. Александрова. - м.: Energoatomizdat, 1984. - 312 p.
63. Абрамов yu.v. et al. Определяне на дози външно облъчване на органи и тъкани в съответствие с изискванията на NRB -99 в производствените условия // Медицина от екстремни ситуации, 2000, No. 3 (6), S.55-60.
64. Алексахинд., Булдаков Л.А., Губанов В.А. и други. Големи радиационни инциденти: последици и защитни мерки / общо общо. Ед. L.a.илина и v.а. Губанова. - m.: Publis, 2001. -752 стр.
65. Mashkovich v.p., Kudryavtseva A.v. Защита срещу йонизираща радиация: директория, 4-ти Ед. - m.: Energoatomizdat, 1995.
66. Радиационна медицина. T.2. Радиационни лезии на Човек / общо. Ед. Акад. Рамне Л.А.Иляна. -M.: Extras, 2001. -432 стр.
Plutonia Описание
Плутоний (Плутоний) е тежък химичен елемент от сребърен цвят, радиоактивен метал с атомен номер 94, който в периодичната е обозначен с символа PU.
Този електрически активен химичен елемент се отнася до група актноиди с атомната маса от 244.0642 и, като Нептун, която е получила името си в чест на планетата със същото име, този химикал е собственост на планетата Плутон, тъй като предшествениците на радиоактивния елемент в периодичната таблица на химичните елементи на Менделеев и Нептун, които също са кръстени на далечните космически планети на нашата галактика.
Произхода на плутоний
Плутон елемент За първи път той бе открит през 1940 г. в Калифорнийския университет от група от учени-радиолози и научни изследователи в Сибург, Е. Макмилан, Кенеди, А. Хоун, с бомбардиране на целта на уран от циклотрон Deuterons - тежък водородни ядра.
През декември същата година учените бяха отворени изотония изотопен - PU-238, чийто полуживот е повече от 90 години, е установено, че под влиянието на най-сложните ядрени химични реакции първоначално получават изотоп на Нептун-238, след което е вече образуването на изотопа плутоний-238..
В началото на 1941 г. учените се отвориха плутоний 239. С период от 25 000 години. Плутон изотопите могат да имат различно съдържание на неутрон в ядрото.
Чистото свързване на елемента е в състояние да получи само в края на 1942 г. Всеки път, радиолозите открили нов изотоп, те винаги измерват периодите на полуживот на изотопите.
Понастоящем плутоний изотопи, които са на обща стойност 15, се различават във времето периодичен период. Това е с този елемент, че високите надежди са свързани, перспективи, но в същия момент сериозните загриженост на човечеството.
Плутонът има значително по-голяма активност, отколкото например, уран и принадлежи към най-скъпите технически важни и значими вещества от химическа природа.
Например, цената на плутоний грам е няколко пъти повече от една грам, или други не по-малко ценни метали.
Производството, производството на плутоний се счита за цена, а цената на един грам метал в нашето време уверено съхранява 4000 щатски долара.
Как се получи плутоние? Производство на плутоний
Производството на химически елемент се среща в атомни реактори, вътре в който уран се разделя под влиянието на сложни химически технологични взаимосвързани процеси.
Уран и плутоний са основните, основните компоненти при производството на атомно (ядрено) гориво.
Ако трябва да получите голям брой радиоактивни елементи, се използва методът на облъчване на трансюрантния елемент, който може да бъде получен от отработено атомно гориво и ураново облъчване. Потокът от сложни химични реакции позволява разделяне на метала от уран.
За да се получат изотопи, а именно плутоний-238 и оръжейния плутоний-239, които са междинни разлагащи се продукти, използвайте неутрони, които не са неутрони.
Незначително малка част от плутоний-244, която е най-продължителната версия на изотопа, поради дългия период на полуживота, открит по време на проучвания в церейска руда, която най-вероятно е запазена от момента на образуването на нашата планета Земя. В естествена форма в природата този радиоактивен елемент не се случва.
Основните физически свойства и характеристики на плутоний
Плутонът е доста тежък радиоактивен химичен елемент от сребърен цвят, който блести само в пречистена форма. Атомник метален метален плутоний равен на 244 a. Яжте.
Благодарение на високата си радиоактивност, този елемент е топъл към допир, може да се затопли до температурата, която надвишава температурата, когато водата е кипене.
Плутоний, под влияние на кислородните атоми, той бързо потъмнява и е покрит с тънка филм Rainbow първоначално светло жълта и след това наситена - или кафява сянка.
Със силна окисление тя се основава на повърхността на елемента - пудра2 прах. Този тип химически метал е обект на силни окислителни и корозионни процеси дори с малка нива на влага.
За да се предотврати корозия и окисляване на металната повърхност, е необходимо сушене. Plutonia photo. Можете да видите по-долу.
Плутонът се отнася до тетравалентните химични метали, добре и бързо се разтварят в йодиол-хидравлични вещества, киселинна среда, например, в хлор,.
Металните соли бързо се неутрализират в среда с неутрална реакция, алкални разтвори, с образуващ неразтворим плутониев хидроксид.
Температурата, при която плутонийното топене е 641 градуса по Целзий, точката на кипене е 3230 градуса.
Под влиянието на висши температурни режими се появяват неестествени промени в плътността на метала. Плутонийът има различни фази, има шест кристални структури.
Когато се движите между фазите, възникват значителни промени в обема на елемента. Най-плътната форма на формата придобива в шестата алфа фаза (последния етап на прехода), докато по-тежък метал в това състояние е само Нептун, радий.
При топене се появява силна компресия на елемента, така че металът може да се държи върху повърхността на водата и други неагресивни течни носители.
Въпреки факта, че този радиоактивен елемент принадлежи към групата на химическите метали, елементът е по-скоро летящ, а когато в затворено пространство се увеличава за кратък период от време и увеличава няколко пъти концентрацията му във въздуха.
Основните физични свойства на метала включват: ниска степен, нивото на топлопроводимост на всички съществуващи и известни химични елементи, ниско ниво на електрическа проводимост, в течно състояние на плутоний се отнася до един от най-вискозните метали.
Заслужава да се отбележи, че всички плутонови съединения се отнасят до токсични, отровни и представляват сериозна опасност от облъчване за човешкото тяло, което се дължи на активната алфа радиация, така че цялата работа трябва да се извършва изключително внимателно и само в специални костюми с химическа защита .
Повече за свойствата, теории за произход на уникален метал могат да бъдат намерени в книгата Обручева "Плутация" Автор v.а. Обрсучев приканва читателите да се потопят в невероятния и уникален свят на фантастичната плутоний, която се намира в дълбините на земята.
Плутониево приложение
Индустриалният химически елемент е обичаен за класифициране на оръжие и реактор ("енергия") плутоний.
Така, за производството на ядрени оръжия от всички съществуващи изотопи, само плутоний 239 е допустим, в който не трябва да има повече от 4,5% плутоний 240, тъй като е податлив на спонтанно разделение, което силно затруднява производството на бойни снаряди.
Плутоний-238. Подходяща за използването на малките радиоизотопни източници на електрическа енергия, например като източник на енергия за космическата технология.
Преди няколко десетилетия плутониите бяха използвани в медицината в пейсмейкъри (устройства за поддържане на сърдечен ритъм).
Първата атомна бомба, създадена в света, имаше плутонийска такса. Ядрен плутоний (PU 239) е в търсенето на ядреното гориво, за да се гарантира функционирането на енергийните реактори. Този изотоп също служи като източник за получаване на трансползония елементи в реакторите.
Ако имате сравнение с ядрен плутоний с чист метал, изотопът има по-високи метални параметри, няма преходни фази, така че тя се използва широко в процеса на получаване на горивни елементи.
Плутон изотопните оксиди 242 също са в търсенето на източник на енергия за космически смъртоносни единици, техници, в Tweulh.
Оръжеен плутоний - Това е елемент, който е представен под формата на компактен метал, който съдържа най-малко 93% от изотопа PU239.
Този тип радиоактивен метал се използва за производството на различни видове ядрени оръжия.
Оръжеен плутоний в специализирани промишлени атомни реактори, които функционират върху естествен или ниско обогатен уран, в резултат на улавянето на неутрони.
Този метал се нарича скъпоценен, но не и за красота, но за необходимостта. В периодичната система Mendeleev, този елемент взема клетка на номер 94. Това е с него, които учените свързват най-големите си надежди и е плутони, които наричат \u200b\u200bнай-опасния метал за човечеството.
Plutonius: Описание
Във външен вид, това е сребърен бял метал. Той е радиоактивен и може да бъде представен под формата на 15 изотопа, които имат различни периоди от полуживот, например:
- PU-238 - около 90 години
- PU-239 - около 24 хиляди години
- PU-240 - 6580 години
- PU-241 - 14 години
- PU-242 - 370 хиляди години
- PU-244 - около 80 милиона години
Този метал не може да бъде извлечен от руда, тъй като е продукт на радиоактивната трансформация на уран.
Как се получи плутоние?
Производството на плутоний изисква разцепване на уран, което може да се извърши само в атомни реактори. Ако говорим за присъствието на PU елемента в земната кора, тогава само 1 грам чист плутоний ще трябва да бъде 4 милиона тона уран руда. И този грам се формира от естествено улавяне на неутрон на ядките на уран. Така, за да се получи това ядрено гориво (обикновено - изотоп 239-PU) в количество от няколко килограма е необходимо да се извърши сложен технологичен процес в атомния реактор.
Свойства на плутоний
Радиоактивен метален плутоний има следните физически свойства:
- плътност от 19,8 g / cm 3
- точка на топене - 641 ° C
- точка на кипене - 3232 ° C
- топлопроводимост (при 300 k) - 6.74 w / (m · k)
Плутониев радиоактивен, толкова топло на допир. В същото време, за този метал, е характерна най-ниската топлопроводимост и електрическа проводимост. Течният плутоний е най-вискозният на всички съществуващи метали.
Най-малката промяна в температурата на плутоний води до моментална промяна в плътността на веществото. Като цяло масата на плутоний непрекъснато се променя, тъй като ядрата на този метал са в състояние на постоянно разделение на по-малки ядки и неутрони. Критичната маса на плутоний се нарича такава минимална маса на вътреживото вещество, при което потокът от разделения (верижна ядрена реакция) остава възможно. Например, критичната маса на оръжейния плутоний е 11 kg (за сравнение, критичната маса на високо обогатен уран е 52 кг).
Уран и плутоний - основното ядрено гориво. За да получите плутоний в големи количества, се използват две технологии:
- ураново облъчване
- излагане на трансюрант, получени от отработено гориво
И двата метода са разделяне на плутоний и уран в резултат на химична реакция.
За да се получи чист плутоний-238, се използва неутронно облъчване на чистота-237. Същият изотоп е включен в създаването на оръжейни плутоний-239, по-специално, това е междинен продукт за разпадане. $ 1 милион - точно толкова много е цената за 1 кг плутоний-238.