플루토늄은 방사성은 금속으로, 생성하거나 파괴하는 데 사용할 수 있습니다. 그것이 만들어진 직후 파괴에 사용되었지만 오늘날이 요소는 주로 전세계에 에너지를 생성하는 데 사용됩니다.
플루토늄은 1940 년에 처음으로 생산되고 격리되었으며, 제 2 차 세계 대전이 끝날 무렵 나가사키에 떨어진 "뚱뚱한 사람"원자 폭탄을 만드는 데 사용되었다. 뉴 헤이븐 대학교 화학 공학과.
사실 만
Los Alamos National Laboratory에 따르면 플루토늄의 특성은 다음과 같습니다.
- 원자 번호 : 94
- 원자 기호 : Pu
- 원자량 : 244
- 융점 : 1,184 F (640 C)
- 비점 : 5,842 F (3,228 C)
발견 및 역사
플루토늄은 1941 년 버클리 캘리포니아 대학교의 과학자 조셉 W. 케네디, 글렌 티 시보 그, 에드워드 맥밀런, 아서 C. 울에 의해 발견되었습니다. 연구팀은 사이클로트론 장치에서 가속 된 중수소로 우라늄 -238에 충격을 가해 넵투늄 -238과 2 개의 자유 중성자를 만들었다. 이어서, 넵투늄 -238은 베타 붕괴를 통해 플루토늄 -238로 붕괴되었다.
이 실험은 2 차 세계 대전 후 1946 년까지 다른 과학계와 공유되지 않았습니다. Seaborg는 1941 년 3 월에 Physical Review 저널에 그들의 발견에 관한 논문을 제출했지만, 플루토늄 동위 원소 인 Pu-239가 원자 폭탄을 만들기 위해 사용될 수 있다는 것을 발견했을 때이 논문은 제거되었다.
로스 알 라모스 국립 연구소 (Los Alamos National Laboratory)에 따르면 시보 그 (Seaborg)는 시카고 대학교에서 Met Lab으로도 알려진 플루토늄 생산 연구소를 이끌도록 파견되었다. 실험실의 목적은 맨해튼 프로젝트의 일환으로 플루토늄을 만드는 것이 었습니다. 맨해튼 프로젝트는 제 2 차 세계 대전 중 원자 폭탄 개발을 위해 독점적으로 일한 비밀 사업이었습니다.
1942 년 8 월 18 일, 그들은 처음으로 큰 성공을 거두었습니다. 그들은 눈에 보이는 미량의 플루토늄을 만들 수있었습니다. 약 1 마이크로 그램에 불과했습니다. 작은 샘플에서 과학자는 플루토늄의 원자량을 결정했습니다.
맨해튼 프로젝트는 결국 "삼위 일체 테스트"를 위해 충분한 플루토늄을 생산했습니다. 실험 중 세계 최초의 원자 폭탄 또는 "가제트"는 1945 년 7 월 16 일 뉴 멕시코 소코로 근처에서 로스 알 라모스 연구 소장 Robert Oppenheimer와 레슬리 그 로브 스 육군 장군에 의해 폭발했다.
시험 중 Oppenheimer는 "우리는 세상이 똑같지 않다는 것을 알았습니다. 몇 사람은 웃었고 몇 사람은 울었습니다. 대부분의 사람들은 조용했습니다. 나는 힌두교 경전 인 Bhagavad-Gita의 비유를 기억하고 있습니다. 왕에게 자신의 임무를 수행하고 감동을 주도록 설득하기 위해 그의 다국적 형태를 취하며 '지금은 세상의 파괴자 인 죽음이되었습니다'라고 말합니다. 왕립 화학 학회 (Royal Society of Chemistry)에 따르면 우리 모두가 어떤 식 으로든 생각했다고 생각합니다.
폭발은 약 20,000 톤의 TNT에 해당하는 에너지를 가졌다. 최초의 전쟁 용 원자 폭탄은 1945 년 8 월 6 일에 일본 히로시마에서 떨어졌습니다. "작은 소년"이라고 불리는이 원자 폭탄에는 우라늄 핵이있었습니다. 1945 년 8 월 9 일, 일본 나가사키에 투하 된 두 번째 폭탄에는 플루토늄 코어가있었습니다. "뚱뚱한 사람"은 제 2 차 세계 대전이 끝날 무렵에 서두르고 있습니다.
플루토늄의 성질
신선하게 준비된 플루토늄 금속은 은빛의 밝은 색을 띠지 만 공기 중에서 산화되면 둔한 회색, 노란색 또는 올리브 녹색 변색을 겪습니다. 금속은 농축 미네랄 산에 빠르게 용해됩니다. 플루토늄의 큰 조각은 알파 붕괴에 의해 방출되는 에너지로 인해 촉감이 따뜻합니다. 큰 조각은 물을 끓이기에 충분한 열을 생성 할 수 있습니다. 실온에서 알파 형태 플루토늄 (가장 일반적인 형태)은 주철만큼 단단하고 부서지기 쉽습니다. 다른 금속과 합금하여 연성 및 연성 인 실온 안정화 델타 형태를 형성 할 수 있습니다. 대부분의 금속과 달리 플루토늄은 열이나 전기의 전도체가 아닙니다. 융점이 낮고 비점이 매우 높습니다.
플루토늄은 대부분의 다른 금속과 합금 및 중간체 화합물 및 다양한 다른 원소를 갖는 화합물을 형성 할 수있다. 일부 합금은 초전도 능력을 가지며 다른 합금은 핵연료 펠릿을 만드는 데 사용됩니다. 이의 화합물은 산화 상태 및 다양한 리간드가 얼마나 복잡한 지에 따라 다양한 색상으로 나타납니다. 수용액에는 5 개의 밸런스 이온 상태가 있습니다.
플루토늄은 다른 모든 트라 우라늄 요소와 함께 방사선 위험이며 특수 장비 및 예방 조치로 처리해야합니다. 동물 연구에 따르면 조직 킬로그램 당 몇 밀리그램의 플루토늄이 치명적인 것으로 나타났습니다.
출처
플루토늄은 일반적으로 자연에서 발견되지 않습니다. 플루토늄의 미량 원소는 자연적으로 발생하는 우라늄 광석에서 발견됩니다. 여기서, 이것은 넵투늄과 유사한 방식으로 형성됩니다 : 천연 우라늄에 중성자를 조사한 후 베타 붕괴.
그러나 주로 플루토늄은 원자력 산업의 부산물입니다. Los Alamos National Laboratory에 따르면 매년 약 20 톤의 플루토늄이 생산됩니다. 사용 된 플루토늄을 연료의 다른 원소와 분리하기 위해 사용 된 핵연료를 재 처리 할 수도 있습니다.
세계 핵 협회 (World Nuclear Association)에 따르면 1950 년대와 1960 년대의 대기 무기 시험은 오늘날에도 여전히 존재하는 대기권에 톤의 플루토늄을 남겼습니다.
용도
대부분의 경우 플루토늄은 많이 사용되지 않습니다. 실제로, 5 개의 공통 동위 원소 중, 2 개의 플루토늄 동위 원소 인 플루토늄 -238 및 플루토늄 -239만이 전혀 사용되지 않습니다.
플루토늄 -238은 방사성 동위 원소 열전 발전기를 사용하여 우주 탐침 용 전기를 만드는 데 사용됩니다. 이 발전기는 프로브가 태양으로부터 너무 멀리 이동하여 충분한 태양력을 얻을 수 없을 때 켜집니다. 플루토늄 -238을 사용하는 일부 프로브는 Cassini 및 Galileo입니다.
충분히 농축되면, 플루토늄 -239는 핵분열 연쇄 반응을 겪는다. 이 때문에 핵무기와 일부 원자로에 사용됩니다.
실제로, 플루토늄의 가장 큰 용도 중 하나는 에너지입니다. 세계 원자력 협회에 따르면, 대부분의 원자력 발전소에서 생산되는 에너지의 3 분의 1 이상이 플루토늄에서 나온다고합니다. 플루토늄은 고속 중성자 원자로의 주요 연료입니다.
누가 알았 겠어?
수십 년 동안 과학자들은 왜 플루토늄이 그 그룹의 다른 금속처럼 행동하지 않았는지 궁금해했습니다. 예를 들어, 플루토늄은 열악한 전기 전도체이며 자석에 달라 붙지 않습니다. 이제 연구자들은 "누락 된 자기"가 어디에 숨겨져 있으며 소자의 외부 껍질에서 전자의 이상한 행동과 관련이 있는지 알아 냈습니다. 외부 껍질에 정해진 수의 전자를 가진 다른 금속과 달리, 접지 상태에서 플루토늄은 4, 5 또는 6 개의 전자를 가질 수 있습니다.
이 변동하는 외부 쉘 전자의 수는 플루토늄이 자기 적이 지 않은 이유를 설명합니다. 원자가 자석과 상호 작용하려면 외부 쉘의 짝을 이루지 않은 전자가 자기장에 정렬되어야합니다.
플루토늄의 가장 안정적인 동위 원소 인 플루토늄 -244는 오랫동안 지속될 수 있습니다. Jefferson Lab에 따르면 반감기는 약 8 천 8 백만 년이며 알파 붕괴를 통해 우라늄 -240으로 붕괴됩니다.
플루토늄은 행성 명왕성의 이름을 따서 명명되었습니다. 이것은 행성 천왕성의 이름을 딴 우라늄과 해왕성 행성의 이름을 딴 넵투늄을 따랐기 때문입니다.
플루토늄은 중성자, 베타 입자 및 감마선을 방출합니다.
