Plutónium

Iso	ÉV	Időszak	MD	Ed	PD
Iso	ÉV	Időszak	MD	MeV	PD
238 Pu	{syn.}	87,75 a	α FS klaszter	5.593 - ?	234 U PF 210 Pb
239 Pu	{syn.}	24 110 a	α FS	5.245 -	235 U PF
240 Pu	{syn.}	6 560 a	α FS klaszterek	5,17 - ?	236 U PF (Pb; Pt )
241 Pu	{syn.}	14.4 a	β- α	0,021 4,85	241 Am
242 Pu	{syn.}	373 000 a	α FS	4.9 -	238 U PF
244 Pu	{syn.} nyomok	80,8 × 10 6 a	α FS	4,666 -	240 U PF

Egyszerű test fizikai tulajdonságok

Rendes állapot

szilárd

Térfogat

19 816 kg · m -3

Kristály rendszer

Monoklinika

Szín

Ezüstfehér színű a szabadban

640 ° C
640 ° ± 2

3228 ° C

2,84 kJ · mol -1

344 kJ · mol -1

12,29 × 10 -6 m 3 · mol -1

Gőznyomás

1 Pa
( 1 483 ° C-on )

Hangsebesség

2260 m · s -1 , hogy 20 ° C-on

Tömeges hő

35,5 J · kg -1 · K -1

Elektromos vezetőképesség

685 x 10 6 S · m -1

Hővezető

6,74 W · m -1 · K -1

Különféle

N o CAS

7440-07-5

N o ECHA

100,028,288

N o EC

231-117-7

Óvintézkedések

Rádióelem figyelemre méltó tevékenységgel

SI és STP mértékegységei, hacsak másképp nem szerepel.

A plutónium a kémiai elem a szimbólum Pu és atomi száma 94. Ez egy fém radioaktív transzurán a család az aktinidák . Olyan kristályos szilárd anyag formájában van, amelynek friss felülete ezüstszürke, de pár perc alatt, páratartalom jelenlétében homályos, néha olívazöldre hajló, szürke színű réteggel borul, amely oxidokból és hidridekből áll ; az ebből eredő térfogatnövekedés elérheti a tiszta plutónium blokkjának 70% -át, és az így képződött anyag hajlamos pirofor porrá bomlani .

A plutónium először elő, és elszigetelt december 14, 1940 , a University of California, Berkeley bombázták urán 238 és deutérium . Után jön az urán és neptunium a periódusos , ez az új kémiai elem nevezték utalva Pluto , ami után jön a bolygók az Uránusz és a Neptunusz a Naprendszer . Ez egy szintetikus elem , amelyet az ember mesterségesen állít elő, de számoltak be róla a természetes plutónium nyomainak megfigyeléséről is uránércekben . Ez egy radiotoxikus nehézfém, amely hajlamos a felhalmozódni a csontokban és kisebb mértékben a májban . Általában a plutónium négy oxidációs állapotát figyeljük meg , +3-tól +6-ig (a +7 állapot ritka), eltérő színnel. Az elektronikus szerkezet a tiszta fém határozza meg 5f sávban , amelynek a legnagyobb sűrűsége államok a Fermi szinten ; Különösen keskeny, az 5f sáv hajlamos lokalizálni az abban lévő elektronokat, így a tiszta plutónium szobahőmérsékleten hasonló a nehéz fermion anyagokhoz , nagy hőkapacitással és elektromos ellenállással .

Tudjuk, nem kevesebb, mint hat allotropes plutónium a légköri nyomás , és egy hetedik felett 60 MPa . Jól meghatározott és gyakran szokatlan tulajdonságokkal rendelkeznek egy fém esetében. Így a szobahőmérsékleten stabil a-plutónium az egyik nagyon ritka fém, amely a monoklinikus rendszerben kristályosodik ; fizikai és szerkezeti tulajdonságai inkább az ásványi anyagokra vonatkoznak, mint a közönséges fémekre, míg mechanikai tulajdonságai az öntöttvaséra emlékeztetnek . A δ plutónium, stabil hőmérséklet magasabb vagy alacsony moláris frakciója a gallium , kikristályosodik másrészt egy hálós lapcentrált köbös , egy sűrűség csökkentése oly módon, közel 20%, hogy a plutónium α; fémesebb, mechanikai tulajdonságai hasonlóak az alumíniumhoz , de negatív hőtágulási együttható (a fűtésnél összehúzódik). A plutónium egyike azon kevés kémiai elemeknek, amelynek folyadékja olvadáspontjában sűrűbb, mint a szilárd . Több szomszédos belső energiával rendelkező allotróp létezése különösen kényessé teszi a plutónium formálását , olyan mértékben, hogy plutónium-gallium ötvözetet használnak helyette , amely szobahőmérsékleten stabilizálja a δ fázist, ami megkönnyíti az alkatrészek megmunkálását plutóniumban.

A plutónium-239 és a plutónium-241 olyan hasadó izotópok a termikus neutronok , ami azt jelenti, hozzájárulhatnak a nukleáris láncreakció és fel lehet használni a tervezés nukleáris fegyverek és a nukleáris reaktorok . A plutónium-240 spontán hasadási aránya nagyon magas, ami megköveteli, hogy a fegyverminőségű plutóniumban 7% alatt maradjon. A plutónium-238 van egy felezési a 88 év, és az emittált α részecskék ; ez egy hőforrás, amelyet a termoelektromos radioizotóp-generátorok gyakran használnak bizonyos űrszondák áramellátására. Az izotópok elkülönítése a plutóniumtól nehéz és ezeket általában speciális reaktorok állítják elő. A termelés elegendő plutónium volt az egyik célkitűzése a Manhattan Project idején a második világháború fejlesztése érdekében az első nukleáris bombák. Az első atomrobbanás, a Szentháromság- teszt plutónium töltetet használt, csakúgy, mint a Kövér ember , a Nagasakira ledobott atombomba ; a három nappal korábban Hirosimára dobott Kisfiú bombának dúsított uránmagja volt .

Vezetéknév

A Plutónium nevét az Uránus és a Neptunusz után felfedezett Plútó bolygónak köszönheti , a periódusos rendszerben közvetlenül előtte lévő urán és neptúnium elemekkel analóg módon .

Tulajdonságok

A többciklusú közvetlen oxid-redukciós eljárásból ( MCDOR ) származó sótartalom peremén keresztül látható plutónium : plutónium-dioxid PuO 2 kalcium-kloridban CaCl 2-ban oldjukolvadt állapotban 820 és 875 ° C-on egy tégelybe magnézium-oxid MgO csökkenteni kell ott plutónium fémet.
Fémes ray (fekete) a aktinidák . Megfigyeltük, hogy a fémes sugara protaktínium , urán , neptunium és a plutónium lényegesen alacsonyabb, mint a többi aktinidák ( tórium , americium , Curium , berkélium , stb). Ezt a hatást az elektronok az a 5f pályák .

Fizikai

A plutónium egy fém a család az aktinidák a, mint a legtöbb más fémek, egy fényes, ezüstös megjelenésűek, például nikkel . Levegővel érintkezve azonban gyorsan unalmas szürkés réteg borítja, olyan színekkel, amelyek sárga vagy olívazöldre rajzolhatnak, ez utóbbi árnyalat a plutónium-dioxid PuO 2-ből származik..

A neptúniumhoz és az uránhoz - és kisebb mértékben a protaktiniumhoz hasonlóan - a plutónium elektronszerkezetét normál hőmérsékleti és nyomási körülmények között az 5f pályák határozzák meg , amelyek jelentősen hozzájárulnak az interatomikus kötésekhez. Csökken az atomok közötti távolság ezekben az anyagokban, amelyek ezért különösen nagy sűrűségűek : a plutóniumé 19,816 g · cm -3 , több mint a duplája az einsteiniumé ( 8,84 g · cm -3 ), amelynek ennek ellenére nagyobb az atomja tömeg . A kristályban az interatomikus távolságok azonban befolyásolják az elektronikus sávok szélességét : minél kisebbek ezek a távolságok, annál keskenyebbek a sávok. Az 5f sáv matematikailag keskenyebb, mint a 6d és 7s sáv, itt elég keskeny lesz ahhoz, hogy hajlamos legyen az elektronokat elhelyezni a kristályban, amelyek fémes tulajdonságai következésképpen nagymértékben romlanak. Ebből adódik a plutónium teljes komplexitása: tekintettel az anyag sajátos sávszerkezetére, ahol az 5f és 6d sávok energiaszintje nagyon hasonló, a plutónium 5f elektronjai a lokalizált állapot és az állapot határán vannak. , így a belső energia enyhe változása elegendő az egyikről a másikra való átjutáshoz, ami az anyag makroszkopikus tulajdonságainak hirtelen változását eredményezi.

Az 5f elektronok hatására a könnyű aktinidek kristályai kevésbé szimmetrikusak, mint a közönséges fémeké, mert az 5f pályák nagyon irányítottak, és korlátozzák a kristályok geometriáját. A protactinium a másodfokú rendszerben kristályosodik , kevésbé szimmetrikus, mint a közönséges fémeké, míg az urán és a neptunium az ortorombos rendszerben kristályosodik , még kevésbé szimmetrikus, és a plutónium a monoklinikus rendszerben kristályosodik , ami a legkevésbé szimmetrikus. Ebből következik, hogy a plutónium normál állapotban nem nagyon hajlékony , nem túl alakítható , nem túl műanyag , és éppen ellenkezőleg, meglehetősen kemény és törékeny; mechanikai tulajdonságait gyakran hasonlítják a szürkeöntvényhez .

Az 5f elektronok hatásának egy másik következménye, hogy a plutónium normál állapotban alacsony elektromos vezetőképességgel és alacsony hővezető képességgel rendelkezik , de nagy a hőteljesítménye , ami hasonló a nehéz fermion anyagokhoz . Ezenkívül villamos vezetőképessége az anyag lehűlésekor csökken, ami ellentétes a fémek szokásos viselkedésével. A tendencia 100 K- ig figyelhető meg , majd megfordul a friss plutónium esetében; az ellenállás azonban idővel növekszik a kristályrács radioaktivitásból eredő károsodása miatt.

A plutónium és más nem nemesfémek összehasonlító tulajdonságai

Fém	Hővezető képesség	Elektromos ellenállás	Összenyomhatóság	Young modulusa
Plutónium α	4,2 W · m- 1 · K -1	1,45 μΩ · m	0,020 GPa -1	100 GPa
Plutónium δ ( Pu-Ga )	9,2 W · m- 1 · K -1	1,00 μΩ · m	0,033 GPa -1	42 GPa
Rozsdamentes acél	15 W · m- 1 · K -1	0,7 μΩ · m	0,0007 GPa -1	180 GPa
Alumínium	222 W · m- 1 · K -1	0,029 μΩ · m	0,015 GPa -1	70 GPa

Általánosságban elmondható, hogy a radioaktivitás megzavarja a plutónium kristályszerkezetét azáltal, hogy a kristályhibákat felhalmozza . Az önsugárzás azonban elégségesen felmelegítheti az anyagot ahhoz, hogy izzításhoz vezetjen , ellensúlyozva a korábbi hatást 1000 K feletti hőmérsékletre .

Körülbelül húsz plutónium-izotóp ismert . A plutónium-244 egy felezési hosszabb, a 80800000 évvel ezelőtt, majd a plutónium 242 , a 373 300 éves, és a plutónium-239 , 24 110 év. Az összes többi plutónium-izotóp felezési ideje kevesebb, mint 7000 év. A plutóniumnak nyolc nukleáris izomerje is van , amelyek felezési ideje mindig kevesebb, mint egy másodperc.

Az ismert izotópok plutónium van atomtömege kezdve 228 247. Az előnyös módja bomlási izotópok könnyebb, mint a plutónium 244 van spontán hasadási és α bomlás , amely vállalkozás főleg neptunium és urán , valamint „a legkülönbözőbb a hasadási termékek . Az előnyös alkalmazási mód bomlása izotópok nehezebb, mint a plutónium 244 jelentése β bomlás , amely lényegében termel ameríciumot . A plutónium-241 a neptúnium bomlási sorozatának izotópja, amely az americium-241-et béta-bomlás útján adja.

A plutónium-239 az urán-233 és az urán-235 mellett a nukleáris ipar vagy katonai célokra használt három fő hasadó izotóp egyike . A plutónium-241 is erősen hasadó, azaz, ő is osztott hatása alatt egy termikus neutron felszabadító több neutront elég ahhoz, hogy a hasadási más atomok, és így fenntartja a reakció-lánc ; azonban sokkal radioaktívabb, mint a 239-es plutónium , és β bomlás útján a 241-es americiumot termeli a nemkívánatos α-részecskék erős emitterét a plutónium szokásos alkalmazásakor. Amikor kitéve termikus neutronok, az izotópok 239 Pu és 241 Pu van egy valószínűsége mintegy 3 / 4 feltörni és körülbelül 1 / 4 , így 240 Pu és 242 Pu mégpedig úgy, hogy az arány a 240 Pu a maradék plutónium után a nukleáris reakció nagyobb, mint a kezdeti plutóniumé.

Lényegében kevésbé radioaktív, mint a legtöbb más izotóp, azonban a tiszta 239 plutónium k eff szorzótényezője nagyobb, mint 1, ami azt jelenti, hogy ez az anyag elérheti a kritikus tömeget , amíg elegendő mennyiségű anyag gyűlik össze a megfelelő térfogatban. A hasadási egy atom, egy töredéke a nukleáris kötés energia , amely rendelkezik a atommag együtt , szabadul fel, elektromágneses energia és a kinetikus energia , az utóbbi gyorsan átalakulnak hőenergiává. . A hasadási egy kilogramm plutónium-239 képes egy robbanás egyenértékű 21 kt a TNT ( 88.000 GJ ). Ezt az energiát használják fel a nukleáris reaktorok és a nukleáris fegyverek .

A plutónium 240 jelenléte a plutónium -239 tömegében korlátozza katonai jelentőségét, mivel ennek az izotópnak a spontán hasadási sebessége több mint négy nagyságrenddel magasabb, mint a 239-es plutóniumé - kb. 440 hasadás · s -1 · G -1 , vagy több mint 1000 neutron · s -1 · g -1 - ami rontja az anyag robbanásveszélyes tulajdonságait és növeli az ellenőrizetlen robbanás kockázatát. A plutóniumot akkor mondják katonai minőségűnek ( fegyverminőségűnek ), ha kevesebb mint 7% plutónium 240-et tartalmaz , és üzemanyag-minőségűnek ( üzemanyag minőségű ), ha kevesebb, mint 19%. Kiváló minőségű plutóniumot ( supergrade ), kevesebb mint 4% plutónium 240-et tartalmaz , alacsonyabb radioaktivitása miatt nukleáris fegyverekhez, amelyeket a legénység közvetlen közelében kell tartani, nukleáris tengeralattjárókban , különféle típusú hadihajókban . példa. A plutónium-238 nem hasadó, de gyorsan hasadhat gyors neutronok és egy α radioaktivitás által .

A szintetizált két fő izotóp a plutónium 238 és a 239 plutónium . A plutónium-239- et az urán-238 β -jának neutronbefogásával és bomlásával állítják elő :
${\ displaystyle \ mathrm {^ {238} _ {\ 92} U \ + \ _ {0} ^ {1} n \ \ longrightarrow \ _ {\ 92} ^ {239} U \ {\ xrightarrow [{23.5 \ min}] {\ beta ^ {-}}} \ _ {\ 93} ^ {239} Np \ {\ xrightarrow [{2.3565 \ d}] {\ beta ^ {-}}} \ _ {\ 94} ^ {239} Pu}}$
A neutronok a hasadási az urán-235 elnyeli a magok a urán 238 alkotják a urán 239 ; egy β bomlás ezután átalakítja egy neutron egy proton a formában neptunium 239 , alakítjuk, amelyet egy második β bomlanak plutónium 239 .

A plutónium-238 által termelt bombázásával urán-238 az ionok a deutérium :
${\ displaystyle {\ begin {aligned} ^ {238} _ {92} \ mathrm {U} + \, _ {1} ^ {2} \ mathrm {D} \ longrightarrow \; & ^ {238} _ {93 } \ mathrm {Np} +2 \; _ {0} ^ {1} \ mathrm {n} \\ & ^ {238} _ {93} \ mathrm {Np} \; {\ xrightarrow [{2 {,} 117 \; \ mathrm {j}}] {\ beta ^ {-}}} \; _ {94} ^ {238} \ mathrm {Pu} \ end {igazítva}}}$

Radioaktivitás

A nagy spontán hasadású plutónium 240-n és a β radioaktivitással lebomló 241-es plutóniumon kívül a plutónium fő izotópjainak spontán bomlása főleg α radioaktivitással , vagyis α részecskék kibocsátásával történik ( ő 2+ ), amely rekombinálódhat elektronok a fém, hogy a hélium , míg a plutónium átváltoztatta a urán . Így egy tipikus 5 kg-os magfegyver-mag 12,5 × 10 24 atomot tartalmaz, amely 11,5 × 10 12 Bq ( másodpercben bomlik ) aktivitást eredményez, és α részecskéket bocsát ki, ami összességében 9 68 W teljesítménynek felel meg .

A plutónium-izotópok fő bomlási módjai

Izotóp	Időszak radioaktív	Tömeges tevékenység	Bomlási mód	Nuklid fia	Csatlakozási jelentés	Bomlási energia
238 Pu	87,76 év	6,34 x 10 11 Bq · g-1	Α radioaktivitás	234 U	71,04%	5,499 MeV
238 Pu	87,76 év	6,34 x 10 11 Bq · g-1	Α radioaktivitás	234 U	28,84%	5,457 MeV
239 Pu	24 130 év	2,295 x 10 9 Bq · g-1	Α radioaktivitás	235 U	73,30%	5,156 MeV
					15,10%	5,144 MeV
					11,45%	5.106 MeV
240 Pu	6567,5 év	8,40 x 10 9 Bq · g-1	Α radioaktivitás	236 U	72,90%	5,168 MeV
240 Pu	6567,5 év	8,40 x 10 9 Bq · g-1	Α radioaktivitás	236 U	27,00%	5,244 MeV
241 Pu	14,29 év	3,81 × 10 12 Bq g-1	Β radioaktivitás	241 Am	99,99%	20,81 keV

A plutónium radioizotópjai változó bomlási hőt bocsátanak ki a figyelembe vett izotópoktól függően. Ezt a mennyiséget általában watt / kg-ban vagy milliwatt / grammban adják meg . Jelentős értékeket érhet el nagy plutóniumrészekben (például nukleáris robbanófejekben ). A plutónium összes izotópja gyenge γ sugarakat is felszabadít .

A plutónium-izotóp bomlási hő

Izotóp	A szétesés hője	Spontán hasadás ( neutronok )	Megjegyzések
238 Pu	560 W · kg -1	2600 g -1 · s -1	Nagyon nagy bomlási hő, amelyet a radioizotóp termoelektromos generátorokban használnak
239 Pu	1,9 W · kg -1	0,022 g -1 · s -1	A plutónium fő hasadó izotópja .
240 Pu	6,8 W · kg -1	910 g -1 · s -1	A plutónium fő szennyeződése 239 . A plutónium minőségét általában 240 Pu százalékában fejezik ki . Spontán hasadási aránya kedvezőtlen a katonai alkalmazások számára.
241 Pu	4,2 W · kg -1	0,049 g -1 · s -1	Amerikiumig bomlik 241 . Felhalmozódása a régi plutónium darabok általi besugárzás kockázatát jelenti.
242 Pu	0,1 W · kg -1	1700 g -1 · s -1

Allotropák

Hat plotónium allotróp van atmoszférikus nyomáson, hetedikük pedig 60 MPa felett . Ezeknek az allotropoknak van egy belső energiájuk, amely alig változik, míg fizikai tulajdonságaik drámaian változnak. A tiszta plutónium sűrűsége légköri nyomáson így szobahőmérsékleten 19,86 g · cm- 3 a plutónium α esetében, de plutónium δ esetén 125 ° C-on csak 15,92 g · cm -3 , sűrűsége 20% -kal alacsonyabb, ami lineáris megnyúlásnak felel meg. több mint 7,6%. A plutónium így hevesen reagálhat a nyomás, a hőmérséklet vagy a kémiai környezet változásaira, és a fázisátmenetek jelentős és hirtelen térfogatváltozásokkal járhatnak.

A plutónium fázisai légköri nyomáson

Fázis	Kristály rendszer	A fázisátmenet hőmérséklete	Térfogat
α	Egyetlen klinika	-	19,86 g · cm -3
β	Monoklinika központosított bázisokkal	124,5 ° C	17,70 g · cm -3
γ	Lapcentrált ortorombos	Op .: 214,8 ° C	17,14 g · cm -3
δ	Arccentrikus köbös	320,0 ° C	15,92 g · cm -3
δ '	Középfokú másodfokú	462,9 ° C	16,00 g · cm -3
ε	Kocka középre	Op .: 482,6 ° C	16,51 g · cm -3
Folyékony		~ 640 ° C	16,65 g · cm -3

Tiszta plutónium kristályrendszerei
Monoklinika (α)
Bázisközpontú monoklinika (β)
Arccentrikus ortorombos (γ)
Arc középre igazított köbös (δ)
Tetragonális középre (δ ')
Köbcentírozott (ε)

Ilyen különböző allotrópok megléte az ilyen hasonló belső energiák számára a tiszta plutónium alakítását különösen kényessé teszi. A szabványos állapotban , a α fázis, a monoklin , így tiszta plutónium szobahőmérsékleten, kemény és törékeny anyag, mint a szürke öntöttvas , amely önmagában kevés megmunkálási és hajlamos a hirtelen változások a geometriában nyomás alatt. Mérsékelt melegítés hatása. Másrészről a δ fázis arcközpontú köbös , mint sok közönséges fém, például alumínium és nikkel , és mechanikai tulajdonságai hasonlóak az alumíniuméhoz . Stabilra 320,0 , hogy ~ 462,9 ° C tiszta plutónium, a δ fázis lehet stabilizálni szobahőmérsékletre hozzáadásával kis mennyiségű gallium , alumínium, americium , szkandium vagy cérium , amelyek forgácsolással és hegesztett alkatrészek plutónium. A plutónium-gallium ötvözetet gyakran használják erre a célra, mivel ez lehetővé teszi a nem kívánt fázisátmenetek leküzdését, amelyek torzulásokhoz vezetnek a részen elhelyezkedő duzzadás vagy összehúzódások következtében. A szilícium , az indium , a cink és a cirkónium lehetővé teszi a gyors hűtés révén metastabil δ-fázis kialakulását . Nagy mennyiségű hafnium , holmium és tallium hozzáadása szintén lehetővé teszi a δ fázis szobahőmérsékleten történő megőrzését. A neptúnium az egyetlen elem, amely stabilizálja az α-fázist monoklinikusan magasabb hőmérsékletre.

A δ fázis rugalmassága anizotrop , amely az iránytól függően hat-hét tényezővel változhat.

Hasadási fegyverekben a magot összenyomó lökéshullám (néhány tíz kilobáron túl) átmenetet okoz a delta fázisból az alfa formába, egyértelműen sűrűbbé, ami lehetővé teszi a kritikusság könnyebb elérését .

Ötvözetek

A plutónium ötvözetek úgy nyerhetők, ha az olvadt plutóniumhoz fémet adnak. Ha a hozzáadott fém kellően redukálódik , a plutónium oxidok vagy halogenidek formájában szállítható . A plutónium-gallium ötvözetet és a plutónium-alumínium ötvözetet, amelyek szobahőmérsékleten stabilizálják a plutónium δ fázisát, a PuF 3 plutónium-trifluorid hozzáadásával nyerjük.a megolvadt gallium vagy alumíniumból , amelynek előnye, hogy elkerüli kezelése plutónium fémet, ami nagyon reaktív.

Plutónium-gallium Pu-Ga - Főötvözet, amelyet plutónium alkatrészek kialakításához , megmunkálásához és hegesztéséhez használnak , elkerülve az α - δ fázisátmenetek okozta szerkezeti problémákat . Elsősorban atomrobbantó fegyverek megvalósítására használják .
Plutónium-alumínium Pu-Al - A plutónium-gallium ötvözet alternatívája, de neutronok kibocsátásával hajlamos kölcsönhatásba lépni az α részecskékkel , ami csökkenti érdeklődését a nukleáris fegyverek gyártása iránt. Másrészt felhasználható nukleáris üzemanyag előállítására .
Plutónium-gallium-kobalt PuCoGa 5- szupravezető rendhagyó mutatnak szupravezető alább 18,5 K , egy nagyságrenddel meghaladja a nagyobb rendszerek nehéz fermionok , és nagy a kritikus áram.
Plutónium-Cérium- Pu-Ce és Plutónium-Cérium-Kobalt- Pu-Ce-Co - Használható nukleáris üzemanyagként.
Urán-plutónium U-Pu - Körülbelül 15-30 atomszázalékos plutóniummal ez az ötvözet nukleáris üzemanyagként használható a tenyésztő reaktorokban . Ez piroforos és nagyon érzékeny a korrózió, hogy a pont a meggyújtására, vagy szétesést elősegítő érintkezik levegővel, amely előírja, hogy kombinálható más összetevőket. Az alumínium, a szén vagy a réz hozzáadása nem eredményez észrevehető javulást, míg a cirkónium és a vas javítja a korrózióállóságot, de nem akadályozza meg a bomlást több hónapos kitettség után. Titán vagy cirkónium hozzáadása megnöveli az ötvözet olvadáspontját .
Urán-plutónium-cirkónium U-Pu-Zr - Nukleáris üzemanyagként használható, különösen tenyésztő reaktorokban. A titán és a cirkónium növeli a korrózióállóságot, csökkenti az éghetőséget, javítja a hajlékonyságot, a szilárdságot, a megmunkálhatóságot és a hőjellemzőket. Az U-Pu-Mo urán-plutónium-molibdén ötvözet rendelkezik a legjobb korrózióállósággal, de a jobb fizikai tulajdonságok miatt a titánt és a cirkóniumot részesítik előnyben a molibdénnel szemben .
Thórium-urán-plutónium Th-U-Pu - A tenyésztő reaktorok lehetséges nukleáris üzemanyagaként tanulmányozták.

Kémia

A tiszta plutónium szobahőmérsékleten ezüstös felületekkel rendelkezik, amelyek levegővel érintkezve perceken belül elszíneződnek. Négy általános oxidációs állapotot mutat vizes oldatban , plusz egy ritkább ötödöt:

Pu (III), Pu 3+ ionként (levendulakék)
Pu (IV), Pu 4+ ionként (sárga)
Pu (V) PuO 2 ionként+ (halvány rózsaszín)
Pu (VI), PuO 2 ionként2+ (narancssárga rózsaszín)
Pu (VII), PuO 5- ion formájában3− (zöld; ez a hetes vegyértékű ion ritka).

Plutóniummal képzett komplex formális oxidációs állapotban +2, [K (2.2.2 - kriptandum ]] [Pu II Cp ″ 3 ], ahol Cp ″ = C 5 H 3 (SiMe 3 ) 2, szintén megjelent.

A szín a plutónium ion megoldások egyaránt függ az oxidációs állapotban, és a természet a sav anion . Ez utóbbi befolyásolja a plutónium komplexáció mértékét.

A fémes plutóniumot a PuF 4 plutónium-tetrafluorid reakciójával állítják előa bárium , a kalcium vagy lítium- át 1200 ° C-on . Savak , oxigén és vízgőz támadják meg , de bázisok nem . Könnyen oldódik sósav- HCl-ban, hidro-hidrogén-jodid-savban és perklórsav- HClO 4-benkoncentrál. Az olvadt plutóniumot vákuumban vagy inert atmoszférában kell tartani a levegővel való reakció elkerülése érdekében. A 135 ° C-on , fémes plutónium meggyullad a szabadban, és felrobban jelenlétében CCl 4 tetraklór.

A plutónium szénnel reagálva Pu 3 C 2 plutónium-karbidokat képez, PuC 1-δ, Pu 2 C 3és a PuC 2 ; reakcióba lép a nitrogén N 2alkotnak egy pun -nitrid , és a szilícium- alkotnak PUSI 2 szilicid ; reagál X 2 halogénnelahol X jelentése fluor , klór , bróm és jód , a PuX 3 trihalogenideket eredményezve. Fluorral, amellett, hogy a plutónium trifluorid PUF 3, a PuF 4 plutónium-tetrafluoridot is megfigyeljükvalamint a PuF 6 plutónium-hexafluorid. Ezenkívül PuOCl, PuOBr és PuOI oxihalidok képződnek.

A plutóniummal együtt használt tégelyeknek ellen kell állniuk a fém csökkentő tulajdonságainak . A tűzálló fémek , mint például a tantál és a volfrám , valamint a oxidok , boridok , karbidok , nitridek és szilicidek legstabilabb, alkalmas lehet. Elektromos ívkemencében való olvasztás lehetővé teszi kis fémréteg plutónium előállítását tégely nélkül.

Korrózió

Pure plutónium kitéve nedvesség, akár a levegő vagy argon , kvarglik néhány perc alatt egy tompa álló réteggel keverékéből oxidok és hidridek , amely szétesik alkotó. Finom illékony por az inhaláció, amelyek lehetnek komoly egészségügyi kockázatot . Ez az oka annak, hogy a plutóniumot kesztyűtartókban kezelik, amelyek megakadályozzák a por légköri eloszlását.

Pontosabban, a száraz levegőnek kitett plutóniumot PuO 2 plutónium-dioxid réteg borítjaamely a fém figyelemre méltó passziválását biztosítja , és az anyag oxidációjának előrehaladását 20 pm · h -1-re csökkenti . Másrészt a nedvesség jelenléte bevezeti a PuH x hidrideket, A 1,9 <x <3 , amelyek katalizálják a korrózió által oxigén O 2, míg oxigén hiányában a páratartalom köztes oxidokat, például Pu 2 O 3 szeszkvioxidot vezet beamelyek elősegítik a hidrogén korrózióját. Végül a páratartalom oxigén jelenlétében a PuO 2 -oxid oxidációjához vezet.hogy magasabb oxidot képezzen PuO 2 + x a dioxidrétegen, amely úgy tűnik, elősegíti a fém korrózióját a nedves levegőben.

A plutónium porai, hidridjei és bizonyos oxidjai, például a Pu 2 O 3a piroforos , azaz akkor spontán meggyulladhat, levegővel érintkezve szobahőmérsékleten, és ezért kezelhetők száraz inert atmoszférában nitrogén N 2vagy argon Ar. A szilárd plutónium csak 400 ° C felett gyullad meg . Pu 2 O 3spontán felmelegszik, és plutónium-dioxiddá alakul át PuO 2, amely száraz levegőben stabil, de forrón reagál a vízgőzzel . A reakció a következő lenne:

3 PuO 2+ Pu → 2 Pu 2 O 3 2 Pu 2 O 3+ O 2→ 4 PuO 2.

Plutónium is reagál hidrogén- H 2alkotnak hidridek Puh x, 1,9 <x <3 :

2 Pu + x H 2→ 2 PuH x.

Az x értéke a hidrogén parciális nyomásától és a reakció hőmérsékletétől függ . Ezek a hidridek, amelyek kristályos szilárd anyagok az arccentrikus köbös rendszerben, levegővel gyorsan oxidálódnak, és dinamikus vákuumban történő melegítés közben disszociálnak alkotóelemeikbe, vagyis a felszabadult hidrogén folyamatos pumpálásával.

Biztonság

Különböző típusú kockázatokat kell figyelembe venni a plutónium kezelése tekintetében, amelyek szorosan függenek a részt vevő izotópoktól . Kritikai balesetek fordulnak elő a kezelési hibák során, amelyek a plutónium kritikus tömegének kialakulásához vezetnek, és kárt okozhatnak . Akut sugárzási szindrómát okoznak . A rádió-toxicitás és a reproduktív toxicitás fordulhat elő, ha a plutónium felszívódását a szervezetben , ami a besugárzása szövetet a ionizáló sugárzás okozhat genetikai mutációk és indukálják a rák .

A leggyakoribb izotópok plutónium mindenekelőtt α-sugárzók , besugárzása α részecskék a 4.9 , hogy 5.5 MeV amelyek könnyen leállítjuk bármilyen szilárd anyag, különösen az epidermisz . A plutónium-241 β sugarakat bocsát ki , jobban behatol, mint az α sugárzás, de csak 5,2 keV .

Kémiai szempontból a plutónium éghető és piroforos , ezért tűzveszélyt jelent. Kémiai toxicitása viszont nem különösebben jelentős.

Kritikusság

A plutónium olyan mennyiségben történő felhalmozódása, amely megközelíti a kritikus tömeget , valószínűleg halálos neutron- és γ-sugarakat kibocsátó nukleáris reakció megindulásához vezet . A kockázat annál nagyobb a plutónium esetében, mivel a plutónium 239 kritikus tömege általában csak az egyharmada az urán 235 tömegének . Ez a kockázat megnő az oldatban a vízben lévő hidrogén mérséklő hatása miatt , amely hőkezeli a neutronokat .

Számos plutóniumot érintő kritikus balesetről számoltak be a XX . Században , amelyek az érintettek halálához vezetnek. Ez volt a helyzet például a Los Alamos National Laboratory on augusztus 21, 1945 során hiba kezelése keményfém tégla használható neutron reflektorok körül egy katonai célú plutónium gömb, ami miatt 25 nappal később a halálát Harry Daghlian Jr . , majd egy Manhattan Project kutató , ennek eredményeként a sugárbetegség követő dózis kapott, becslések szerint 5.1 Sv . Kilenc hónappal később Louis Slotin is meghalt Los Alamos egy hasonló balesetben, míg manipulálni berillium reflektorok körül ugyanazt a plutónium gömb, úgynevezett démon mag . Los Alamosban is más baleset történt1958. december, ami egy Cecil Kelley nevű laboratóriumi technikus életébe került egy plutónium-tisztítási művelet során, a keverőedényben kialakuló kritikus tömeg eredményeként. Más ilyen típusú balesetek történtek szerte a világon, akár az Egyesült Államokban , a Szovjetunióban , Japánban vagy más országokban.

Radiotoxicitás

A kifejezetten radioaktivitása miatt előállított szintetikus elem , a plutónium leginkább a radiotoxicitásáról ismert . Ez háromféle ionizáló sugárzásból származik : α sugarak ( α részecskék ), β sugarak ( elektronok ) és γ sugarak ( energetikai fotonok ). Ennek a sugárzásnak az akut vagy tartós expozíciója egészségügyi kockázatot jelent, amely valószínűleg egy akut sugárzási szindróma kontextusában nyilvánul meg , genetikai mutációkkal és rákkal . A kockázatok a szürkékben (Gy) mért abszorbeált dózissal nőnek, pontosabban az egyenértékű dózis függvényében , amelyet sievertsben (Sv) mérnek , amely mérlegeli a kapott különböző sugárzások fiziológiai hatását a képességük szerint. károsíthatja a besugárzott szövetet . Ezt a súlyozást a dózistényező vezeti be, amelyet általában bekerélenként mikrováltozatban mérnek (µSv / Bq):

Izotóp	Plutónium 238	Plutónium 239	Plutónium 240	Plutónium 241	Plutónium 242
Tömeges tevékenység	~ 630 GBq · g -1	~ 2,3 GBq · g -1	~ 8,5 GBq · g -1	~ 3700 GBq · g -1	~ 0,15 GBq · g -1
Dózistényező	0,23 Sv · Bq -1	0,25 Sv · Bq -1	0,25 Sv · Bq -1	0,0048 Sv · Bq -1	0,24 Sv · Bq -1

Így a γ sugarak áthaladnak az összes szöveten és az egész szervezetre kihatnak, míg a β sugarak kevésbé áthatolnak, és az α sugarak nem lépik át az epidermist, de sokkal energikusabbak (néhány megaelektron volt, szemben a β és γ sugarak néhány kiloelektron voltjával) . Így az α részecskék veszélyesek, ha a felszívódott plutónium még a szövetekben is kibocsájtja őket. A fő kockázat a plutóniumot tartalmazó részecskék belélegzése, különösen a PuO 2 plutónium-dioxid formájában, amely levegővel érintkezve gyorsan képződik, és amely nedvesség jelenlétében hajlamos finom porokká bomlani. A nukleáris szektor alkalmazottainak tehát a tüdőrák megnövekedett gyakorisága mutatkozott meg. A tüdőrák kockázata növekszik, ha az inhalált plutónium ekvivalens dózisa eléri a 400 mSv-t . Másrészt a lenyelés csak a PuO 2 0,04% -át szívja fellenyelve. A kockázatok érintik a csontokat is, ahol a plutónium felhalmozódik, valamint a májat, ahol koncentrálódik.

Nem minden plutónium-izotóp mutat azonos szintű radiotoxicitást. Plutónium katonai minőségű, amely több mint 92% a plutónium 239 , tehát van egy meglehetősen mérsékelt radiotoxicitás miatt aktivitását tömeg alacsonyabb, mint a plutónium 240 , és különösen a plutónium 238 . A plutónium-241 aktivitása ezerszer nagyobb, β-sugarakat bocsát ki , amelyek áthatóbbak, mint az α sugárzás , bár ezerszer kevesebb energia.

Energy által bomlási mód

Izotóp	Plutónium 238	Plutónium 239	Plutónium 240	Plutónium 241	Plutónium 242
Α sugárzás	5,5 MeV	5,1 MeV	5,2 MeV	< 1 keV	4,9 MeV
Β sugárzás	11 keV	6,7 keV	11 keV	5,2 keV	8,7 keV
Γ sugárzás	1,8 keV	< 1 keV	1,7 keV	< 1 keV	1,4 keV

A plutónium-238 rendelkezik a legnagyobb radiotoxicitással, míg a plutónium-241 , amelynek koncentrációja a plutóniumban idővel növekszik, az americium-241 terméke , amely γ-sugár energiát bocsát ki, jelentős sugárterhelésnek teheti ki a környezetet.

Az in vivo kísérletekben megfigyelt akut besugárzási szindróma halálos dózisa 400 és 4000 µg kg -1 között van egyetlen dózisban, a krónikus szennyeződésnek diffúzabb hatása van. Becslések szerint tehát tíz milligramm nagyságrendű mennyiség halálát okozza annak a személynek a halála, aki egyszerre szívta be a plutónium-oxidokat. Valóban, az elvégzett vizsgálatokat a páviánok és kutyák vezethet becslést az emberre egy a mortalitást 50% 30 nap után a 9 mg , egy év után a 0,9 mg és 1000 nap a 0, 4 mg .

A rosszul oldódó vegyületek, például a plutónium-oxidok inhalációja után a tüdődaganatok megjelenését kutyákban és patkányokban igazolták: a bizonyított dózis-hatás összefüggés magában foglalja a daganatok megjelenésének küszöbértékét 1 Gy körüli tüdődózisnál . A daganatok megjelenésének ez a küszöbértéke kb. 200 kBq , vagyis 87 μg ) 239 PuO 2 tüdőlerakódásnak felel meg..

Gyúlékonyság

A plutónium tűzveszélyt jelent, különösen akkor, ha finomra osztott por formájában van. A nedvesség jelenléte, ez képezi hidridek a felszínén , amelyek piroforos , és alkalmasak arra, hogy lángra szobahőmérsékleten. A kockázat valós, és 1969-ben a Rocky Flats nemzeti laboratóriumban bekövetkezett nagy plutóniumtűz valósult meg . A plutónium oxidációjából eredő térfogat-növekedés elérheti a 70% -ot, és megtörheti a konténer edényeket. Ennek az éghető fémnek a radioaktivitása további kockázatot jelent.

Az MgO magnézium-oxid valószínűleg a leghatékonyabb anyag a plutónium tüzet oltására: lehűti a hűtőbordaként szolgáló fémet, miközben elvágja az oxigénellátás égését . A tűzveszély megelőzése érdekében ajánlatos a plutóniumot inert, száraz légkörben kezelni.

Toxikológia

A plutónium ugyanúgy mutatja a nehézfém toxicitását, mint például az urán , de kevésbé dokumentált, mint az utóbbinál, és a tanulmányok nem helyezik a kémiai toxicitást a plutóniumhoz kapcsolódó fő kockázatként. Több plutóniumpornak kitett lakosságot szorosan nyomon követtek annak érdekében, hogy felmérjék a plutónium-szennyezés egészségükre gyakorolt hatását, így például a légköri nukleáris kísérleti helyek közelében tartózkodó embereket, amikor engedélyt kaptak rá, a nukleáris létesítményekben dolgozó embereket, az atomrobbantások túlélőit . Nagasaki , még a halálos betegségek "terminális fázisában" lévő betegek is, akiket 1945-1946 években plutóniummal injektáltak, hogy megfigyeljék annak anyagcseréjét az emberi testben . Ezek a vizsgálatok nem mutatják a plutóniumra általában kifejezetten magas toxicitást, olyan híres példákkal, mint Albert Stevens , például Bernard Cohen (in) idézi , aki plutónium-injekciókat szenvedve magas életkort élt. A Los Alamos Nemzeti Laboratórium több tucat kutatója az 1940-es években jelentős mennyiségű plutóniumport is belélegzett, tüdőrák kialakulása nélkül.

Egyes nukleárisellenes retorikák azt állítják, hogy "akár egy milliméter gramm elfogyasztása is végzetes", amit a jelenlegi irodalom nem támaszt alá. Az " UPPU klub " tagjainak járványtani adatai , vagyis a Los Alamos nemzeti laboratóriumában plutóniummal dolgozó 26 emberről , akik olyan mértékben lenyelték, hogy a vizeletben követték, példával mutatják az átlagosnál alacsonyabb halálozás és rákos megbetegedés.

Az állítás, miszerint "csak néhány száz gramm plutóniumra lenne szükség, amely egyenletesen eloszlik a földön, hogy megsemmisítse az emberi életet", szintén nem egyezik a rendelkezésre álló adatokkal. Becslések szerint egy kilogramm nagyságrendű tömeg szétszóródása néhány száz négyzetkilométeres területen (azaz körülbelül 10 km sugarú körzetben ) kevesebb, mint egy mikrogramm / négyzetméter szennyeződéshez vezet. , így néhány száz gramm, egyenletesen elosztva a Föld felszínén, jóval a kimutatható mennyiség alatt marad.

Szükséges megkülönböztetni a 238 plutónium radiotoxicitását is , amely különösen magas, a hadsereg és az atomipar által használt 239 plutónium radiotoxicitásától , amelynek spontán radioaktivitása érezhetően kisebb. Ezt a két izotópot nagyon különböző mennyiségben, külön áramkörökkel és független felhasználásokra állítják elő : a plutónium 238 néhány kilogrammos sebességgel főleg fedélzeti energiaforrásként termelődik egy radioizotóp termoelektromos generátor számára , míg a plutónium-239 több tonnás sebességgel, hogy kihasználhassa a hasadó izotóp jellegét az atomreaktorokban vagy a nukleáris fegyverekben.

Toxikodinamika

Az emberekben , az elnyelt plutónium szállítja transzferrinek és tárolja a vérben a ferritin, esetlegesen felhalmozódó főként a csontok , szintén a májban , és, kisebb mértékben, a tüdőben . Körülbelül 50 év biológiai felezési ideje az emberi testben marad . A hatások korlátozásának egyik általános módja a dietilén-triamin-penta-ecetsav ( DTPA , néha pentetinsavnak nevezett) komplex kalciummal vagy cinkkel történő beadása a szennyezéstől számított 24 órán belül , ami korlátozza a plutónium, valamint az americium megkötését. és kúrium . Más kelátképző szerek is alkalmazhatók, például az enterobaktin és a deferoxamin , amelyek közül néhány jobb hatású , mint a DTPA, például 3,4,3-LIHOPO vagy DFO-HOPO (deferoxamin-hidroxi-piridinon).

Becslések szerint az embereknél a bél- vagy tüdőgáton átjutott plutónium 10% -a távozik a testből (vizelettel és ürülékkel). A véren való átjutás után fennmaradó részt a máj fele rögzíti, a fele pedig a csontvázban , ahol nagyon sokáig, részben pedig egy életen át fennmarad (az amerikai DOE becslései szerint a szerv felezési ideje 20, illetve 50 év a máj és a csont esetében, egyszerűsített modellek szerint, amelyek nem veszik figyelembe a köztes újraeloszlást ( törés és / vagy menopauza esetén (vö. meszesedés ) és a normális csont-újrafeldolgozás során stb.). a májban és a csontvázban felhalmozódott szint az egyén életkorától is függ (a májban történő felszívódás az életkor előrehaladtával növekszik), és hogy valójában a plutónium először a csontok kérgi és trabekuláris felületén van rögzítve, mielőtt lassan újra eloszlik. a csont ásványi anyag térfogata.

Alkalmazások

Katonai

A plutónium-239 egy hasadó izotóp gombot a megvalósításához nukleáris fegyverek miatt viszonylag könnyű a végrehajtás és a viszonylag magas rendelkezésre állás. Lehetőség van, hogy csökkentse a kritikus tömeg szükséges a robbanás által körülvevő plutónium mag neutron reflektorok , amelyek a kettős szerepét áramlásának megnövelésére termikus neutronok a mag és késlelteti a hőtágulása az utóbbi. Annak érdekében, hogy meghosszabbítja a lánc reakciót és növeli a nukleáris robbanás erejét .

A tömeg 10 kg a plutónium 239 nélküli reflektor általában elegendő a kritikus; ezt a tömeget optimalizált kialakítással felére lehet csökkenteni. Ez az urán 235 kritikus tömegének mintegy harmada .

A bombát Fat Man csökkent a Nagasaki az Egyesült Államokban az augusztus 9, 1945 terhelést alkalmazva 6,4 kg Az ötvözet plutónium-gallium 239 Pu - 240 Pu - Ga 96: 1: 3 körüli neutronforrás az ő megindításáról Be - 210 Po összes körülvéve robbanásveszélyes lencsék összenyomjuk plutónium, hogy jelentősen növelje a sűrűsége, ezért a teljesítménye a robbanás, amely elérte az egyenértékű 20.000 t a TNT . Elméletileg lehetőség van arra, hogy a nukleáris fegyverekben szükséges plutónium tömegét a kritikusság eléréséhez 4 kg- nál kisebbre kellően kidolgozott kialakítással csökkenteni.

Civilek

A hagyományos könnyűvizes reaktorokból származó kiégett nukleáris üzemanyag a 238 Pu , 239 Pu , 240 Pu és 242 Pu izotópok keverékét tartalmazza . Ezt a keveréket nem eléggé dús plutónium 239 lehetővé teszi a termelés a nukleáris fegyverek , de lehet újra be MOX . A nukleáris reakció során véletlenül elkapott neutron megnöveli a 240-es és a 242-es plutónium mennyiségét, amikor a plutóniumot besugározzák egy reaktor termikus neutronjában, így az első ciklus után a plutónium többet használható, mint a gyors neutronreaktorokban . Ha ilyen reaktorok nem állnak rendelkezésre, ami általában így van, a felesleges plutóniumot általában hosszú élettartamú radioaktív hulladék képezi . Az ilyen hulladék mennyiségének csökkentése és újrahasznosítása iránti vágy gyorsabb neutronreaktorok létrehozását ösztönözte.

A PUREX néven ismert legáltalánosabb kémiai folyamat lehetővé teszi a kiégett nukleáris fűtőelem újrafeldolgozását a benne lévő plutónium és urán kivonásával MOX nevű oxidok keverékének , lényegében urán-dioxid UO 2 képződésének.és a plutónium-dioxid PuO 2, amely újra felhasználható az atomreaktorokban. Katonai minőségű plutónium adható ehhez a keverékhez annak energiahatékonyságának növelése érdekében. A MOX könnyűvizes reaktorokban használható, és tonnánként körülbelül 60 kg üzemanyagot tartalmaz; négy év használat után a plutónium háromnegyede elfogyasztásra kerül. A tenyészreaktorokat úgy tervezték, hogy optimalizálják a nukleáris reakció során keletkező neutronok felhasználását azzal, hogy termékeny atomokból több hasadó anyagot termelnek belőlük .

A MOX-ot az 1980-as évek óta használják , különösen Európában . Az Egyesült Államok és Oroszország aláírta2000. szeptember, a plutónium-kezelési és -feldolgozási megállapodás ( PMDA ), amellyel 34 tonna katonai minőségű plutóniumot kívánnak kivezetni; az amerikai DOE azt tervezi, hogy ezt a plutóniumtömeget 2019 vége előtt újrafeldolgozza MOX-ba.

A MOX növeli a teljes energiahatékonyságot. A nukleáris üzemanyag-rudat három év használat után újrafeldolgozzák a hulladék kinyerése érdekében, amely azután a rudak teljes tömegének körülbelül 3% -át teszi ki. A három üzemév során keletkezett urán- és plutónium-izotópok az üzemanyag-rudban maradnak, amely felhasználás céljából visszatér egy reaktorba. Akár 1 tömeg% gallium jelenléte katonai minőségű plutóniumban megzavarhatja ennek az anyagnak a könnyűvizes reaktorban történő hosszú távú alkalmazását.

A legnagyobb bejelentett plutónium újrahasznosítása létesítmények a B205 (en) és THORP (hu) egységek a Sellafieldben , UK ; az újrafeldolgozó üzem La Hague- ban, Franciaországban ; A Rokkasho atomerőmű a Japánban ; és a Mayak nukleáris komplexum a Oroszország ; vannak más kisebbnek nyilvánított helyek, például Indiában és Pakisztánban .

Tér

A plutónium-238 egy felezési ideje a 87.74 év. Bocsát ki nagy mennyiségű hőenergia kíséri gyenge fluxusainak neutronok és fotonok a gamma energia . Ennek az izotópnak egy kilogrammja körülbelül 570 W hőteljesítményt képes előállítani . Főleg nagy energiájú α részecskéket bocsát ki, amelyek gyengén behatolnak, ezért csak fényvédelmet igényel. Egy papírlap elegendő az α-sugarak megállításához.

Ezek a tulajdonságok teszik ezt a plutónium-izotópot különösen érdekes hőforrássá azokon a fedélzeti alkalmazásoknál, amelyeknek közvetlen karbantartás lehetősége nélkül kell működniük az ember életében. Ezért úgy használni, mint a hőforrás hőgenerátorok radioizotóp ( RTG ) és fűtőberendezések radioizotóp ( RHU ) hasonlóan próbák Cassini , Voyager , a Galileo és a New Horizons és a rover Curiosity a Mars Science Laboratory .

A Voyager ikerszondákat 1977-ben dobták piacra, mindegyik plutóniumforrással 500 W energiát szabadított fel . Több mint 30 évvel később ezek az energiaforrások még mindig 300 W teljesítményt szabadítottak fel, lehetővé téve a szondák korlátozott működését. Ennek a technológiának egy régebbi változata hajtotta végre az Apollo Lunar Surface Experiment Pack öt csomagját, amelyek 1969-ben kezdődtek az Apollo 12 -vel.

A Plutonium 238-at sikeresen alkalmazták a pacemakerek áramellátására is, hogy elkerüljék az áramforrás cseréjét célzó ismételt műtéteket. A plutónium-238-at azóta nagyrészt lítium elemekkel helyettesítették , de 2003-ban továbbra is 50 és 100 beteg között volt az Egyesült Államokban pacemakerekkel működtetett plutónium-238 .

Biztonság

Mivel a plutónium valószínűleg katonai vagy terrorista célokra használható fel, számos nemzetközi szöveg és egyezmény tárgya a proliferáció megakadályozására . A kiégett nukleáris üzemanyagból újrahasznosított plutónium korlátozott szaporodási kockázatot jelent a nem hasadó izotópok, például a plutónium 240 és a 242 plutónium magas szennyezettsége miatt, amelyek ártalmatlanítása nem megvalósítható.

Egy nagyon alacsony leégéssel működő reaktor ezekből a nemkívánatos izotópokból keveset termel, ezért a nukleáris anyag potenciálisan katonai célokra felhasználható marad. A katonai minőségű plutónium vélhetően legalább 92% -ban 239 plutóniumot tartalmaz , de technikailag lehetséges egy kis teljesítményű atombomba felrobbantása csak 85% 239 tartalmú plutóniumból . A könnyű vizes reaktorban normál égési sebességgel előállított plutónium tipikusan kevesebb, mint 60% 239 plutóniumot , 10% hasadó plutónium 241-et és legfeljebb 30% nemkívánatos plutónium 240 és 242 izotópot tartalmaz . Nem ismert, hogy lehetséges-e ilyen anyagból készült nukleáris eszköz felrobbantása, azonban egy ilyen készülék valószínűleg nagy területen terjesztheti a radioaktív anyagokat.

A Nemzetközi Atomenergia Ügynökség így a plutónium minden izotópját , akár hasadó, akár nem, közvetlenül nukleáris célokra felhasználható anyagnak, vagyis nukleáris anyagnak minősíti , amely transzmutáció vagy további dúsítás nélkül felhasználható nukleáris robbanóanyagok gyártásához . Franciaországban a plutónium olyan nukleáris anyag, amelynek fogva tartását a Védelmi Kódex III . Fejezete szabályozza .

Eredet

A plutónium olyan kémiai elem , amely nagyon ritka a természetben, és 1940- től napjainkig szinte kizárólag az emberek termelik . Mindazonáltal, a 4 , hogy 30- kg a plutónium 239 hozna létre minden évben Földön által α radioaktivitást a urán a könnyebb elemek, valamint hatása alatt kozmikus sugárzás . Ez a második a transzuránok közül, amelyeket felfedeztek.

Az izotóp 238 Pu -ben készült 1940-ben bombázzák a cél urán a deutérium a ciklotron a Berkeley . A Manhattan Project , plutónium 239 volt a kódneve 49 , a „4”, hogy az utolsó számjegy 94 (a rendszám), és a „9” utolsó számjegye 239, a atomtömeg az alkalmazott izotóp. A bomba , a 239 Pu .

Már nincs kimutatható mennyiségű plutónium az ősi nukleoszintézisre visszamenőleg . Régebbi publikációk azonban a természetes plutónium 244 megfigyeléséről számolnak be . Azt is láthatjuk, nyomokban plutónium-239 a természetes urán ércek (valamint neptunium ), ha az eredménye a besugárzás urán a nagyon alacsony neutronok által létrehozott spontán bomlása az urán.

Masszívabban termelték (és továbbra is nyomokban léteznek), mint a 239 Pu, különösen olyan geológiai struktúrákban , ahol az uránt mintegy 2 milliárd évvel ezelőtt a geológiai folyamatok természetesen koncentrálták, elérve azt a kritikusságot , amely elegendő volt a természetes nukleáris reakció előállításához . Kialakulási sebességét az uránércben így gyorsították a természetes kritikus baleset által lehetővé tett nukleáris reakciók . Ez a helyzet az oklói természetes atomreaktor helyén .

Termelés

Plutónium 238

Az atomerőművekben a 238-as plutónium a 239-es hasadható uránnal kezdődő transzformációs lánc által képződik a 239-es plutónium mellett .

A termikus neutront elfogó 235-ös urán az esetek 16% -ában stabilizálódhat, ha γ-sugárzást bocsát ki. Ezután egy 236 U atomot képez , viszonylag stabil (felezési ideje 23 millió év).
A második neutron befogás 237 U-ra alakítja át (a nyilvántartás szerint 238 U mag is reakcióba léphet (n, 2n), amely egy neutron elvesztésével 237 U- vá alakítja át ). Az urán 237 instabil egy felezési 6,75 nap, és átalakul a β- kibocsátási be viszonylag stabil neptunium 237 (felezési ideje 2,2 millió év).
A harmadik neutron befogás a magot 2,1 napos felezési idővel instabil 238 neptúniummá alakítja, amelyet β-emisszió alakít át 238 plutóniummá .

A 86,41 év felezési idővel rendelkező Plutonium 238 nagyon erős az α sugárzás kibocsátója . Magas alfa- és gamma-aktivitása miatt neutronforrásként (könnyű elemekkel "alfa-reakcióval"), hőforrásként és elektromos energiaforrásként ( a hő villamos energiává alakításával) használják. . ) A 238 Pu villamosenergia-termelésre történő felhasználása az űrfelhasználásra korlátozódik, a múltban pedig bizonyos pacemakerekre.

A 238-as plutóniumot a neptúnium 237-es neutron-besugárzásából állítják elő, egy kisebb aktinidet, amelyet visszanyertek az újrafeldolgozás során, vagy americium besugárzásából egy reaktorban. Mindkét esetben a 238-as plutónium kivonása a célpontoktól kémiai kezelésnek van alávetve, amely nitrogénoldást tartalmaz.

Van csak mintegy 700 g / t A neptunium 237 a könnyűvizes reaktor üzemanyag töltött 3 év, és meg kell szelektíven extraháljuk.

Plutónium 239

Az urán 238 nukleáris reaktorokban történő besugárzása neutron befogással plutónium 239-et eredményez . Először is, az urán-238 atom megfog egy neutront és átmenetileg átalakul urán-239-be . Ez a befogási reakció gyors neutronokkal könnyebb, mint termikus neutronokkal, de mindkét esetben jelen van.

{\ mathrm {^ {1} _ {0} n + {} _ {{\ 92}} ^ {{238}} U \ - {} _ {{\ 92}} ^ {{239}} U}}

A képződött 239 urán nagyon instabil. P-radioaktivitással gyorsan (23,5 perc felezési idővel) neptúniummá alakul át :

{\ mathrm {^ {{239}} _ {{\ 92}} U \ to {} _ {{\ 93}} ^ {{239}} Np + e ^ {-} + {\ bar {\ nu} } _ {e}}}

A neptúnium 239 szintén instabil, és viszont β-bomláson megy keresztül (felezési ideje 2,36 nap), amely viszonylag stabil plutónium-239 -é válik (felezési ideje 24 000 év).

{\ mathrm {^ {{239}} _ {{\ 93}} Np \ - {} _ {{\ 94}} ^ {{239}} Pu + e ^ {-} + {\ bar {\ nu} } _ {e}}}

A plutónium-239 jelentése hasadó , és ezért hozzájárulnak a láncreakciót a reaktorban . Ezért egy atomreaktor energiamérlege szempontjából a reaktorban jelen lévő urán energiapotenciálja nemcsak az eredetileg jelen lévő 235 uránét, hanem a termékeny 238 uránét is, amely plutóniumban átalakul.

A reaktorban neutronfluxusnak alávetve a plutónium 239 hasítani képes egy neutronot is. Mivel az üzemanyag egyre hosszabb besugárzási perióduson megy keresztül, így magasabb izotópok halmozódnak fel, a plutónium-239 és termékei által elnyelt neutronok miatt . Így 240 Pu, 241 Pu, 242 Pu izotópok képződnek , egészen instabil 243 Pu-ig, amely Americium 243-ra bomlik .

A hasadó jellegéből adódóan érdekes izotóp 239 Pu , emberi léptékben viszonylag stabil (24 000 év).

Egy izotóp termelődési sebessége függ az elődjének elérhetőségétől, amelynek ideje volt, hogy felhalmozódjon.
Egy új tüzelőanyagban a 239 Pu tehát lineárisan alakul ki az idő függvényében, a 240 Pu aránya az idő négyzettörvénye szerint növekszik (t 2 -ben ), a 241 Pu aránya pedig egy köbös időtörvény szerint (t-ben) 3 ), és így tovább.

Tehát, amikor egy specifikus reaktort használnak a "katonai plutónium" előállításához, a plutónium előállításához használt üzemanyagot, valamint a célokat és a takarót rövid tartózkodás után (néhány hét) kinyerik. a reaktort annak biztosítására, hogy a 239 plutónium a lehető legtisztább legyen.
Másrészt polgári felhasználásra egy rövid besugárzás nem vonja ki az összes energiát, amelyet az üzemanyag képes előállítani. Az üzemanyagot ezért csak sokkal hosszabb tartózkodás (3 vagy 4 év) után távolítják el a termelő reaktorokból.

Első közelítésként a reaktor jellemzően 0,25 239 Pu atomot termel minden egyes 235 U hasadásnál , vagy napi egy gramm plutóniumot és M W hőteljesítményt (a könnyűvizes reaktorok kevesebbet termelnek, mint grafit-gáz). Például Franciaországban az atomreaktorok évente körülbelül 11 tonna plutóniumot termelnek.

Plutónium 240

A 240 Pu egyszerűen termékeny és radioaktivitása "csak" négyszer nagyobb, mint a 239 Pu (felezési ideje 6500 év).

Plutónium 241

A 241 Pu hasadó, de erősen radioaktív (felezési ideje 14,29 év).
Ezenkívül lebomlik a neutronokat elnyelő americium-241 előállításában , amely esetleges felhalmozódása révén csökkenti a katonai vagy polgári nukleáris eszközök hatékonyságát.

Plutónium 242

A 242 Pu élettartama sokkal hosszabb, mint az előző (373 000 év). Termikus neutronokban nem hasadó. A keresztmetszet sokkal kisebb, mint a többi izotóp; a plutónium egymás utáni újrafeldolgozása a reaktorban ezért a plutónium ebben a nagyon terméketlen formában halmozódik fel.

Plutónium 243

A 243 Pu instabil (felezési ideje kevesebb, mint 5 óra), és bomlik Americium 243-ra .

Plutónium 244

A plutónium-244 , a legstabilabb izotóp, felezési ideje 80 millió év, nem képződik az atomreaktorokban. Valójában az egymást követő neutronbefogások az urán 239- től 243 Pu- ig vezetnek, nagyon alacsony felezési idővel (ötórás nagyságrendű). Még a "nagy fluxusú" reaktorokban is a 243 Pu gyorsan 243 Am-ra változik , anélkül, hogy lenne ideje további neutronokat befogni a 244 Pu képződéséhez .

Másrészt a nagyobb neutron fluxusok lehetővé teszik ezt a képződést. Nukleáris robbanások során vagy szupernóva robbanása során csillag nukleoszintézissel szintetizálódik . Így 1952-ben az első amerikai termonukleáris bomba ( Ivy Mike- teszt ) robbanása két akkor még ismeretlen rádióelemet eredményezett : a plutónium 244 ( 244 Pu) és a plutónium 246 ( 246 Pu). A nyomok a 244 Pu a környezetben általában tulajdonított légköri nukleáris vizsgálatok, valamint maradványai 244 esszenciális Pu.

Közel 70 éves, folyamatosan növekvő globális termelés után a bejelentett plutóniumkészletek 2013 végén összesen 500 tonnát értek el, amelynek 52% -a polgári és 48% -a katonai eredetű. A bejelentett készletek főleg 5 ország között oszlanak meg:

Oroszország : 178 tonna vagy 35,6%

Egyesült Királyság : 107,2 tonna vagy 21,4%

Egyesült Államok : 88,3 tonna vagy 17,7%

Franciaország : 66,2 tonna vagy 13,2%

Japán : 47,1 tonna vagy 9,4%

Külföld: 13 tonna vagy 3%

Megjegyzések

Fázisátmeneti hőmérsékleten.
megfelelő sűrűség 0 ° C-ban megadva .
PuO 2 ion+ Oldatban instabil, és dismutes be Pu 4+ és PUO 22+ ; A Pu 4+ ezután oxidálja a PuO 2-t+ maradék a PuO 2-ben2+ azzal, hogy maga Pu 3+ lesz . PuO 2 megoldás+ ezért idővel a PuO 2 keverékévé válik2+ és Pu 3+ . UO 2 ionA + ugyanazon ok miatt instabil.
Angolul az UPPU beolvassa a pisi Pu-t , ami azt jelenti, hogy „te pisi plutónium”.
A használt nukleáris üzemanyagban a plutónium izotópos összetétele a 239 Pu 58% -ának, a 240 Pu 24% -ának, a 241 Pu 11% -ának, a 242 Pu 5% -ának és a 238 Pu 2% -ának felel meg .
A nagy szivárgás a plutónium és urán történt április 19, 2005 at a növény THORP (in) szünet után a hegesztési újrafeldolgozó tartályokban. 200 kg plutónium veszett el és 83 000 L radioaktív anyag származott egy vasbeton tartályból, amelyet a veszteségek összegyűjtésére terveztek. Ez a szivárgás olyan csőtörést követett, amelyet nem észleltek, a szakemberek több hónapon át figyelmen kívül hagyták a témára vonatkozó figyelmeztető jelzéseket, amelyek szivárgást jelző tömegveszteséget jeleztek a tartályban. A kritikus balesettől tartva a biztonsági hatóság ideiglenesen bezárta a két ikerberendezés egyikét.
Az Egyesült Államok így 1962-ben felrobbant egy nukleáris eszközt egy brit Magnox- reaktor kiégett fűtőeleméből , valószínűleg a Chapelcross atomerőmű Calder Hall típusú reaktorából ; ennek a plutóniumnak az izotópos összetételét nem hozták nyilvánosságra, de természetesen nem haladja meg a 85% plutónium 239-et .

Megjegyzések és hivatkozások

(in) Beatriz Cordero Verónica Gómez, Ana E. Platero-Prats, Marc Revés Jorge Echeverría, Eduard Cremades, Flavia és Santiago Barragan Alvarez , " Covalent radius revisited " , Dalton Transactions ,2008, P. 2832 - 2838 ( DOI 10.1039 / b801115j )
(in) David R. LiDE, CRC Handbook of Chemistry and Physics , CRC,2009, 89 th ed. , P. 10-203
(en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics , CRC Press Inc.,2009, 90 th ed. , 2804 p. , Keménytáblás ( ISBN 978-1-420-09084-0 )
IFA GESTIS lap
Daniel Calais és André Chesné, „ Plutonium ” , az universalis.fr webhelyen (konzultáció 2021. június 8 - án ) .
(in) David L. Clark, Gordon Jarvinen, Cynthia Kowalczyk, Jim Rubin és Mary Ann Stroud, " Salétromsav-feldolgozás " [PDF] , Actinide Research Quarterly - 2008. 3. negyedév, az Actinide Research Quarterly (ARQ) a Los Alamos oldalon National Laboratory , Seaborg Transactinium Science Institute,2008. október(hozzáférés : 2017. augusztus 7. ) ,p. 10.
(in) David L. Clark, Gordon Jarvinen, Cynthia Kowalczyk, Jim Rubin és Mary Ann Stroud, " Salétromsav-feldolgozás " [PDF] , Actinide Research Quarterly - 2008. 3. negyedév, az Actinide Research Quarterly (ARQ) a Los Alamos oldalon National Laboratory , Seaborg Transactinium Science Institute, 2008. október(megtekintés : 2017. augusztus 5. ) ,p. 6:
" Míg a plutónium-dioxid általában olajzöld, a minták különböző színűek lehetnek. Általában úgy gondolják, hogy a szín a kémiai tisztaság, a sztöchiometria, a szemcseméret és az elkészítési módszer függvénye, bár az adott előállítási módszerből származó szín nem mindig reprodukálható. "
(en) A. Michael Boring és James L. Smith , „ plutónium kondenzált anyagok fizikája - A felmérés elmélet és a kísérlet ” , Los Alamos Science , n o 26, 2000, P. 90–127 ( online olvasás )
(en) Siegfried S. Hecker , " plutónium és ötvözetek - tól atomok mikroszerkezet " , Los Alamos Science , n o 26, 2000, P. 290-335 ( online olvasás )
(a) Siegfried S. Hecker és Michael F. Stevens , " mechanikai viselkedését a plutónium és ötvözetei " , Los Alamos Science , n o 26, 2000, P. 336-355 ( online olvasás )
(en) William N. Miner és Fred W. Schonfeld, "Plutonium", The Encyclopedia of the Chemical Elements , 1968, Clifford A. Hampel, Reinhold Book Corporation, New York, pp. 540–546
(a) Siegfried S. Hecker , " Plutonium, egy elem ellentétes magát " , Los Alamos Science , n o 26, 2000, P. 16–23 ( online olvasás )
(a) Siegfried S. Hecker és Joseph C. Martz , " öregedés plutónium és ötvözetei " , Los Alamos Science , n o 26, 2000, P. 238–243 ( online olvasás )
(a) Dana C. Christensen , " A jövő technológia szerepe plutónium " , Los Alamos Science , n o 23, 1995, P. 168-173 ( online olvasás )
(in) " Nuklidok diagramja " a Nemzeti Nukleáris Adatközpontban (hozzáférés: 2017. augusztus 6. ) .
(en) David L. Heiserman, "Element 94: Plutonium", Exploring Chemical Elements and Compounds , 1992, TAB Books, New York (NY), pp. 337–340 . ( ISBN 0-8306-3018-X ) .
(in) Isaac Asimov, atomreaktorok , megértése Physics 1988 Barnes & Noble Publishing, New York. ( ISBN 0-88029-251-2 ) .
(in) Samuel Glasstone és Leslie M. Redman, " Bevezetés a nukleáris fegyverek " [PDF] A web.archive.org , Atomenergia Bizottság 1972. június(megtekintés : 2017. augusztus 7. ) .
(in) FG Gosling (1999). A manhattani projekt: Az atombomba "archivált másolatának elkészítése" ( Internetes archívum verzió, 2009. február 24. ) [PDF] , 1999, Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma, Oak Ridge. ( ISBN 0-7881-7880-6 )
(in) " Plutónium: az 50 év " [PDF] a web.archive.org oldalon , az Egyesült Államok Energetikai Minisztériuma, 1996(megtekintés : 2017. augusztus 7. ) .
(in) JW Kennedy, GT Seaborg, E. Segre és AC Wahl , " Properties 94 (239) " , a Physical Review , vol. 70. Nem csontokat 7-8, 1946. október, P. 555-556 ( DOI 10.1103 / PhysRev.70.555 , Bibcode 1946PhRv ... 70..555K , online olvasás )
(in) Louis A. Turner , " Atomenergia származó U- 238 " , a Physical Review , vol. 69 Nincs csont 7-8, 1946. április, P. 366-366 ( DOI 10.1103 / PhysRev.69.366 , Bibcode 1946PhRv ... 69..366T , online olvasás )
(in) David L. Heiserman , feltárása Kémiai elemek és azok vegyületei , New York (NY), TAB Books 1992, 1 st ed. , 376 p. ( ISBN 978-0-8306-3018-9 , LCCN 91017687 ) , „94. elem: Plutónium” , p. 337–340
(in) Richard Rhodes , The Making az atombomba , New York, Simon & Schuster , 1986, 1 st ed. , 886 p. , zseb ( ISBN 978-0-671-65719-2 , LCCN 86015445 ) , p. 659–660 Leona Marshall: "Ha egy ingot veszel a kezedbe, akkor érezheted, hogy forró, mint egy élő nyúl".
K. Beaugelin-Seiller, D. Boust, P. Germain, S. Roussel-Debet és C. Colle, „ plutónium és környezet ” [PDF] , radioizotópos lapos , a http://www.irsn.fr/ , Institut sugárvédelem és nukleáris biztonság , 1 st szeptember 2004(megtekintés : 2017. augusztus 13. ) .
(in) " Képes-e a reaktor minőségű plutónium hasadófegyvereket előállítani? » , A http://www.cnfc.or.jp/ címen , Japán Nukleáris Üzemanyag-ciklus Intézet Energetikai Közgazdaságtanért, 2001. május(megtekintés : 2017. augusztus 7. ) .
(in) " Plutonium Radioactive " [html] , Nemzeti Egészségügyi Intézetek (hozzáférés: 2017. augusztus 5. ) .
(in) " Plutónium-kristály fázisátalakulások " , GlobalSecurity.org
(in) Kenton James Moody, Ian D. Hutcheon és Patrick M. Grant, nukleáris kriminalisztika , 2005, CRC Press, p. 169 . ( ISBN 0-8493-1513-1 )
(a) David G. Kolman és Lisa P. Colletti , " vizes korróziós viselkedésére plutónium plutónium-ötvözetből kitett gallium-nitrát és klorid vizes Solutions " , Journal of the Electrochemical Society , Vol. 155, n o 12, 2008. október 7, C565-C570 ( DOI 10.1149 / 1.2976352 , online olvasás )
(in) DG Hurst, AG Ward, a kanadai Research Reactors [PDF] , 1956, Atomic Energy of Canada Limited, Ottawa.
(en) AE Kay, Plutonium 1965 , 1965, Taylor & Francis.
(a) Gerard L. Hofman, RG Pahl, EK Lahm és DL Porter , " duzzadási viselkedését U-Pu-Zr tüzelőanyag " , kohászati tranzakciót , vol. 21, n o 2 1990. február, P. 517-528 ( DOI 10.1007 / BF02671924 , Bibcode 1990MTA .... 21..517H , online olvasás )
(in) RG Pahl, DL Porter EC Lahm és GL Hoffman , " Az U-Pu-Zr gyorsreaktor tüzelőcsapjainak kísérleti vizsgálata a II. Kísérleti tenyésztő reaktorban " , Metallurgical Transactions A , vol. 21, n o 7, 1990. július, P. 1863–1870 ( DOI 10.1007 / BF02647233 , Bibcode 1990MTA .... 21.1863P , online olvasás )
(a) David L. Clark , " The Chemical bonyolult plutónium " , Los Alamos Science , n o 26, 2000, P. 364-381 ( online olvasás )
(a) David R. LiDE, Handbook of Chemistry and Physics , 2006, CRC Press, Taylor & Francis Group 87 -én kiadás, Boca Raton. ( ISBN 0-8493-0487-3 )
(in) William J. Crooks, " Nukleáris Kritikussági Biztonságtechnikai képzési modul 10 - A kritikus biztonság Anyag feldolgozási műveletek, 1. rész " [PDF] 2002.
(in) Cory J. Windorff Guo P. Chen, Justin N. Cross, William J. Evans, Filipp Furche, Andrew J. Gaunt, Michael T. Janicke, Stosh A. Kozimor és Brian L. Scott , " A A plutónium formális +2 oxidációs állapota: a {Pu II [C 5 H 3 (SiMe 3 ) 2 ] 3 } szintézise és jellemzése - ”, Journal of the American Chemical Society ,vol. 139,n o 11,2017. március 22, P. 3970-3973 ( PMID 28235179 , DOI 10.1021 / jacs.7b00706 , online olvasás )
(in) George Matlack, A Primer plutónium: An Introduction to A plutónium kémiája és radioaktivitás , a Los Alamos National Laboratory, 2003.
(in) Mary Eagleson, tömör enciklopédia Chemistry 1994 Walter de Gruyter, Berlin, p. 840 . ( ISBN 978-3-11-011451-5 ) .
(en) John Emsley (2001). „Plutónium”, a természet építőelemei: A-Z útmutató az elemekhez , 2001, Oxford University Press, Oxford (Egyesült Királyság). ( ISBN 0-19-850340-7 ) .
(in) John M. Haschke, Thomas H. Allen és Luis A. Morales , " Plutónium felszíni és korróziós kémia " , Los Alamos Science , n o 26, 2000, P. 252-273 ( online olvasás )
(en) „ Plutónium ” , alapozó a spontán fűtésről és piroforicitásról, a web.archive.org oldalon , az USA Energiaügyi Minisztériuma, Washington, DC 20585, 1994. december(megtekintés : 2017. augusztus 8. ) .
(in) Kevin N. Roark, " A kritikus balesetek elhalasztása Kiadás " nemzeti laboratórium Los Alamos, október 8, 2008
(in) Jon Hunner, Inventing Los Alamos , 2004 ( ISBN 978-0-8061-3891-6 ) .
(in) " Raemer Schreiber " személyzeti életrajzok, Los Alamos , 2008. november 16 .
(in) William R. Stratton, " A Review of Kritikussági balesetek " [PDF] , Los Alamos National Laboratory , 1967. szeptember 26(megtekintve 2017. augusztus 16-án ) .
(in) John Peterson, Margaret MacDonell, Lynne Haroun és Fred Monette, " Radiológiai és kémiai tájékoztatók a szennyezett területek egészségügyi kockázatelemzésének támogatásához " [PDF] a sürgősségi orvosi kezelési sugárzásról , Argonne Nemzeti Laboratórium Környezettudományi Osztály 2007. március(megtekintve 2017. augusztus 14-én ) .
Ch. O. Bacri, " A nukleáris hulladék kezelése " [PDF] , A fizikától a detektorig , http://www.in2p3.fr , IN2P3 , 2010. november(elérhető : 2017. augusztus 14. ) ,p. 17.
(in) Shannon C. Brown, Margaret F. Schonbeck David McClure, Anna E. Barón, William C. Navidi Tim Byers és James A. Ruttenber : "A tüdőrák és a tüdő belső adagjai a sziklás lakások üzemének plutónium dolgozói között: A Case-Control Study ” , American Journal of Epidemiology , vol. 160, n o 2 2004. július 15, P. 163-172 ( PMID 15234938 , DOI 10.1093 / aje / kwh192 , online olvasás )
FAS adatlap
(in) Reuben Rainisch, " Effect of Americium-241 Tartalom plutónium sugárforrás feltételek " [PDF] , American Nukleáris Társaság 1999 Annual Meeting és beágyazott Aktuális Boston, 1999. október(megtekintve 2017. augusztus 17-én ) .
(in) William Moss és Roger Eckhardt , " Az emberi plutónium kísérleteket Injection " , Los Alamos Science , vol. 23, 1995, P. 177-233 ( online olvasás )
Guillaume Phan, François Rebière, Jean-Michel Deligne és Jean-René Jourdain, " Plutonium: Aspects santé " [PDF] , Radionuklid lap , http://centredoc.ecole-eme.fr/opac/ de a Környezetvédelmi Kereskedelmi Iskola ( Franciaország ) , IRSN , 2007(megtekintés : 2017. augusztus 15. ) ,p. 5.
Plutónium radiotoxikológiai lap , CEA, 2005. december.
(in) David Albright és Kevin O'Neill, " A nukleáris titok tanulságai a Rocky Flats- on " , https://web.archive.org/ , Tudományos és Nemzetközi Biztonsági Intézet, 1999(megtekintve 2017. augusztus 17-én ) .
(in) Bernard L. Cohen , " Plutónium-toxicitás veszélyei " , Egészségfizika , vol. 32, n o 5, 1977. május, P. 359-379 ( PMID 881333 , DOI 10.1097 / 00004032-197705000-00003 , online olvasás )
(en) Bernard L. Cohen, " A plutónium-toxicitás mítosza " , a web.archive.org oldalon , 1985(megtekintés : 2017. augusztus 13. ) .
(in) " Plutónium toxikológiai profilja " az ATSDR Toxikus Anyagok Portálján , a Mérgező Anyagok és Betegségek Nyilvántartásában, 2010(megtekintés : 2017. augusztus 18. ) .
(in) GL Voelz , " Mit tanultunk a plutóniumról az emberi adatokból " , Health Physics , vol. 29, n o 4, 1975. október, P. 551-561 ( PMID 1205858 , DOI 10.1097 / 00004032-197510000-00011 , online olvasás )
természetes és mesterséges radioaktivitás , szabad elektron, 12/2002
Nukleáris: hogyan lehet kijutni? , "Sortir du nukleáris" hálózat, 2007.
2011. áprilisi hírlevél , EELV Midi-Pyrénées.
Fleur Australe , Geraldine Danon, Flammarion -Arthaud, 2012.
űrkutatás, nukleáris „új határ”? , Sortir du nucléaire n o 56 - 2012-2013 tél
Valami baj van-ott ... , Le blog de Gdalia Roulin, Mediapart, 2015. július 4.
(in) " Toxikológiai profil a plutóniumhoz " [PDF] , Mérgező anyagok portálja az ATSDR-en - Plutonium , Mérgező Anyagok és Betegségek Nyilvántartási Ügynöksége (ATSDR) és az Egyesült Államok Környezetvédelmi Ügynöksége (EPA) 2010. november(megtekintés : 2017. augusztus 18. ) .
(in) Jeremy Bernstein, plutónium: a történelem a világ legveszélyesebb eleme , 2007, Joseph Henry Press, Washington, DC ( ISBN 978-0-309-10296-4 )
A kíváncsiság misszió: Nukes az űrben , Karl Grossman.
Plutonium Watch: A plutónium készlet nyomon követése , ISIS jelentések, 2004. június.
(en) GA Turner és DM Taylor , " The Binding szérumfehérje Plutónium Vitro " , Radiation Research , vol. 36, n o 1, 1968. október, P. 22-30 ( PMID 17387923 , DOI 10.2307 / 3572534 , JSTOR 3572534 , online olvasás )
(in) AR Chipperfield és DM Taylor , " Plutónium kötése a glikoproteinekhez in vitro " , Radiation Research , vol. 43, n o 2 1970. augusztus, P. 393-402 ( PMID 5465552 , DOI 10.2307 / 3573043 , JSTOR 3573043 , online olvasás )
(in) Mark P. Jensen, Drew Gorman-Lewis, Baikuntha Aryal, Tatjana Paunesku Stefan Vogt, Paul G. Rickert, Soenke Seifert, Barry Lai, Gayle E. Woloschak és L. Söderholm , " Egy vas-függő és a transzferrin - mediált sejtfelvételi út a plutónium számára ” , Nature Chemical Biology , vol. 7, N o 8, 2011. június 26, P. 560-565 ( PMID 21706034 , PMCID 3.462.652 , DOI 10.1038 / nchembio.594 , olvasható online )
(in) John R. Cooper és Helen S. Gowing , " Az amerikium és a kúrium kötődése az emberi szérumfehérjékhez " , International Journal of Sugiation Biology and Related Studies in Physics, Chemistry and Medicine , vol. 40, n o 5, 1981. november, P. 569-572 ( PMID 6975262 , DOI 10.1080 / 09553008114551541 , online olvasás )
(in) David M. Taylor és George J. Kontoghiorghes : " Plutónium és vas mobilizálása transzferrinből és ferritinből hidroxipiridon kelátképzőkkel " , Inorganica Chimica Acta , vol. 125, n o 3, 1986. november, P. L35-L38 ( DOI 10.1016 / S0020-1693 (00) 84710-6 , online olvasás )
(a) David M. Taylor, Arnulf Seidel, Felicitas Planas-Bohne, Ute Schuppler, Margarethe Neu-Müller és Rainer E. Wirth , " A biokémiai vizsgálatok a kölcsönhatások plutónium, neptunium és protaktínium vérrel és a májsejtek fehérjék " , Inorganica Chimica Acta , vol. 140, 1987. december 15, P. 361-363 ( DOI 10.1016 / S0020-1693 (00) 81124-X )
(in) FW Bruenger, BJ Stover és W. Stevens , " 239 Pu ( IV ): szubcelluláris eloszlása és társulása a ferritinnel a máj kutyáiban " , Health Physics , vol. 21, n o 5, 1971. november, P. 679-687 ( PMID 5112182 , DOI 10.1097 / 00004032-197111000-00009 , online olvasás )
(in) G. Boocock, CJ Danpure, DS és DM Taylor Popplewell , " A plutónium szubcelluláris eloszlása patkánymájban " , Radiation Research , vol. 42, n o 2 1970. május, P. 381-396 ( PMID 4315168 , DOI 10.2307 / 3572805 , JSTOR 3572805 , online olvasás )
(in) NP Singh és Wrenn MDE SA Ibrahim , " Plutónium-koncentráció az emberi szövetekben: összehasonlítás a tóriummal " , Health Physics , vol. 44, n o Suppl. 1, 1983, P. 469-476 ( PMID 6862922 , DOI 10.1097 / 00004032-198306001-00045 , online olvasás )
(in) " D. függelék: Az alapvető sugárzási fizika, kémia és biológia áttekintése " [PDF] , Mérgező anyagok portálja az ATSDR-en - Plutonium , Mérgező Anyagok és Betegségek Nyilvántartási Ügynöksége (ATSDR) és az Egyesült Államok Környezetvédelmi Ügynöksége (EPA), 2010. november(megtekintés : 2017. augusztus 18. ) , D-4.
(in) K. Konzen és R. Brey , " fejlesztése plutónium-DTPA Biokinetic Model " , Health Physics , vol. 108, n o 6, 2015. június, P. 565-573 ( PMID 25905517 , DOI 10.1097 / HP.0000000000000283 , online olvasás )
(a) Mr. Alex Brown, Alena és Artem V. Paulenova Gelis , " vizes komplexképzéssel tórium ( IV ), urán ( IV ), neptunium ( IV ), a plutónium ( III / IV ) és cérium ( III / IV ) a DTPA ” , Szervetlen kémia , vol. 51, n o 14, 2012. július 16, P. 7741-7748 ( PMID 22738207 , DOI 10.1021 / ic300757k , olvassa el online )
(a) F.Ménétrier, L.Grappin, P.Raynaud, C.Courtay, R.Wood, S.Joussineau, V.List, GN Stradling, DM Taylor, Ph. Berard, MA Morcillo és J.Rencova , " Plutónium és americium véletlen bevitelének kezelése: Útmutató megjegyzések ” , Applied Radiation and Isotopes , vol. 62, n o 6, 2005. június, P. 829-846 ( PMID 15799861 , DOI 10.1016 / j.apradiso.2005.01.005 , online olvasás )
(in) G Sérandour Tsapis N., C. Gervelas G. Grillon, Fréchou úr, JR Deverre H. Bénech E. zászlóalj, P. Fritsch és JL Poncy , " a plutónium disszeminációja Ca-DTPA száraz por tüdő általi adagolásával" : patkányok vizsgálata a tüdő különböző plutónium formákkal történő szennyeződése után ” , Radiation Protection Dosimetry , vol. 127, n csont 1-4 2007. november, P. 472-476 ( PMID 17562654 , DOI 10.1093 / rpd / ncm300 , online olvasás )
(in) David M. Taylor, Susan A. Neil Hodgson és Stradling : " Az emberi szennyeződés kezelése plutóniummal és americiummal: hatékony lenne-e a szájon át beadott arany Ca-Zn-DTPA? » , Sugárvédelmi Dozimetria , vol. 127, n csont 1-4 2007. november, P. 469-471 ( PMID 17556346 , DOI 10.1093 / rpd / ncm299 , online olvasás )
(in) Pihong Zhao, Vadim V. Romanovsky, Donald W. Whisenhunt Jr. Darleane C. Hoffman, Thomas R. Mohs, Jide Xu és Kenneth N. Raymond , " plutónium extrahálása kelátképző gyanták hidroxi- piridinon és katecholamid " , oldószeres extrakció és Ion Exchange , vol. 17, n o 5, 1999, P. 1327-1353 ( DOI 10.1080 / 07366299908934651 , online olvasás )
(in) V. Volf, R. Burgada, KN Raymond és PW Durbin : " Korai kelátterápia az injektált Pu-238 és Am-241 patkányokban: 3,4,3-LIHOPO, DFO-HOPO, DTPA összehasonlítása -DX, DTPA és DFOA ” , International Journal of Radiation Biology , vol. 63, n o 6, 1993. június, P. 785-793 ( PMID 8100266 , DOI 10.1080 / 09553009314552191 , online olvasás )
(in) A. Blanchard, KR Yates, JF Zino, D. Biswas, DE Carlson, H. és D. Hoang Heemstra, " Frissített becslések a plutónium-238 kritikus tömegére " a https://www.osti.gov / , Amerikai Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma: Tudományos és Műszaki Információs Hivatal (hozzáférés : 2017. augusztus 19. ) .
(in) John Malik, " a kitermelést Hirosima és Nagaszaki nukleáris robbantások " [PDF] A https://fas.org/ , Los Alamos National Laboratory , 1985. szeptember(megtekintés : 2017. augusztus 19. ) .
(en) CE Till, YI Chang, Rengeteg energia: Az integrált gyorsreaktor története, az egyszerű reaktor-technológia komplex története, hangsúlyozva annak tudományos alapját nem szakemberek számára , 2011, Charles E. Till és Yoon Il Chang, pp. 254–256 . ( ISBN 978-1-4663-8460-6 )
(in) (in) " Plutónium raktározás az Energiaügyi Minisztérium Savannah-folyójának helyszínén: Első éves jelentés a kongresszushoz " [PDF] a https://www.dnfsb.gov oldalon , a Defense Nuclear Facilities Safety Board,2004(megtekintés : 2017. augusztus 20. ) , A-1.
(in) Theodore M. Besmann , "A galliumban lévő fegyverek vegyes oxidból származó könnyűvizes reaktor (LWR) üzemanyagának termokémiai viselkedése " , Journal of the American Ceramic Society , Vol. 81, n o 12, 1998 december, P. 3071–3076 ( DOI 10.1111 / j.1151-2916.1998.tb02740.x , online olvasható )
(in) " zárt radioaktív szivárgás, hatalmas Thorp atomerőmű " a https://www.theguardian.com oldalon , The Guardian , 2005. május 9(elérhető : 2017. augusztus 20. ) .
(in) " A hőforrásoktól a szívforrásokig Los Alamos anyagot készített a plutónium-meghajtású szivattyúhoz " a http://www.lanl.gov , Los Alamos Nemzeti Laboratóriumban (hozzáférés: 2017. augusztus 20. ) .
(in) " Miért a Cassini misszió nem tudja használni napelem " szóló https://web.archive.org , Jet Propulsion Laboratory , 1996 november(elérhető : 2017. augusztus 20. ) .
(in) " Voyager Spacecraft " a https://www.jpl.nasa.gov oldalon , Jet Propulsion Laboratory (hozzáférés: 2017. augusztus 20. ) .
(in) Venkateswara Sarma Mallela, V. Ilankumaran és N.Srinivasa Rao , " Trendek a szívritmus-szabályozó akkumulátoraiban " , Indian Pacing and Electrophysiology Journal , vol. 4, n o 4, 2004. október-december, P. 201–212 ( PMID 16943934 , PMCID 1502062 , olvassa el online )
(in) " Plutóniummal működtetett pacemaker (1974) " , http://www.orau.org , Oak Ridge Associated Universities (in) , 2011. május 10(elérhető : 2017. augusztus 20. ) .
(in) " Plutonium " , http://www.world-nuclear.org/ , Nukleáris Világszövetség (hozzáférés: 2017. augusztus 20. ) .
„ Védelmi kódex ” , https://www.legifrance.gouv.fr (hozzáférés : 2017. augusztus 19. ) .
Henri Métivier , " Plutonium - Mythes et Réalités " (hozzáférés : 2014. december 23. )
Plutónium előállítás , Amerikai Tudósok Szövetsége.
(in) EF Hammel, " A" 49 "megszelídítése - Nagy tudomány rövid idő alatt. Emlékezések Edward F. Hammelről ” , Los Alamos Science, 26. évf., Iss. 2000. 1. (hozzáférés : 2008. május 24. ) . Ezt az egyezményt kiterjesztették az összes aktinidra , azokban az egyenletekben, amelyek leírják populációjuk dinamikáját a reaktorokban. Így az urán (92) 235 izotópja az egyenletekben megkapja a 25 indexet és így tovább.
(in) DC Hoffman, FP Lawrence, JL Mewherter és FM Rourke , " Plutonium-244 detektálása a természetben " , Nature , vol. 234, n o 5325 1971. november 19, P. 132-134 ( DOI 10.1038 / 234132a0 , Bibcode 1971Natur.234..132H , online olvasás )
1997/1998-as harci jelentés a szenátushoz.
(in) "A MOX alternatívái - Az elkülönített plutónium készleteinek közvetlen ártalmatlanítási lehetőségei " a http://fissilematerials.org oldalon ,2015. április(megtekintve 2015. április 23-án )

Lásd is

Bibliográfia

( fr ) David R. Lide et al. , Kémia és fizika kézikönyve , Boca Raton (FL), CRC Press, Taylor & Francis Group,2006, 87 th ed. , 2608 p. ( ISBN 0-8493-0487-3 )
Sandrine Matton; Vegyes urán- és plutónium-oxidok oldódási paramétereinek in vitro és in vivo mérése biológiai közegben (Vegyes urán- és plutónium-oxidok biológiai közegben történő oldódási paramétereinek in vitro és in vivo mérése); Sandrine Matton (Michel Genet felügyelete) tézisei, megvédve a párizsi egyetemen 11 Orsay ( Inist CNRS )
GVI, Energy & Biztonság n o 3 Összefoglaló: A katonai plutónium reaktor-üzemanyag; A plutónium egészségre gyakorolt hatása; MOX Franciaországban és Belgiumban; A MOX üzemanyag előállításának helyzete és kilátásai Oroszországban; A transzmutáció nem a temetés alternatívája; A plutónium átalakulása az idő múlásával], Énergie & Sécurité n o 3, 1997 (PDF beolvasás)

Kapcsolódó cikkek

Külső linkek

(en) „ Plutónium műszaki adatai ” (hozzáférés : 2019. április 19. ) , az egyes izotópok ismert adataival az aloldalakon
fr) Emberi kísérletek plutóniummal az Egyesült Államokban (Los Alamos Science, 1995, 23.)
en) Plutónium , a "Nukleáris Világszövetség"
fr) " Plutónium-izotópok és leszármazottaik a polgári nukleáris energiában " (konzultáció 2014. december 23-án ) , Robert Dautray jelentése a Tudományos Akadémiának - Párizs -2005. május - Tec & Doc Lavoisier kiadások.
(en) Plutonium, Mythes et Réalités - 2010. január - EDP Sciences.

10.

11.

12.

13.

16.

17.

18.

Hé

Lenni

NEM

Született

N / A

Igen

Azt

Kr. |

Vagy

Ász

Ban ben

Ön

én

Délután

Volt

Tuberkulózis

Olvas

A te

Újra

Csont

Vö

Nem

Vminek

119

120

121

122

123.

124

125

126.

127.

128

129

130

131

132

133

134

135

136

137

138

139

140

141

142

Alkáli fémek	Lúgos föld	Lanthanides	Átmeneti fémek	Szegény fémek	fém- loids	nem fémek	glória gének	nemes gázok	Besorolatlan tételek
		Aktinidák
		Szuperaktinidek