プルトニウム

プルトニウムは、1941年にカリフォルニア大学バークレー校放射線研究所の60インチサイクロトロンでウランに重陽子を照射し、グレン T. シーボーグ博士とエドウィン マクミラン、ケネディおよびワールによって発見されたが、その発見内容は秘密にされていた。 ネプツニウムの次に発見されたことから、惑星冥王星にちなんで名付けられた。 (冥王星は海王星の次に出てくる惑星である）。

この金属は銀色の外観を持ち、わずかに酸化されると黄色い変色を帯びる。 化学的に反応しやすい。 比較的大きなプルトニウムの破片は、アルファ崩壊で放出されるエネルギーのため、触ると暖かいです。 より大きな破片は、水を沸騰させるのに十分な熱を発生させます。 濃塩酸、ヨウ化水素酸、過塩素酸に容易に溶ける。 様々な結晶構造を持つ6種類の同素体からなる。 これらの密度は16.00～19.86g/cm3である。

プルトニウムの最も重要な同位体は239Puで、半減期は24,200年である。 半減期が短いため、天然にはウラン鉱石中に極めて微量しか存在しません。
天然ウランから原子炉で大量に生産されます：238U(n, gamma) –> 239U–(beta) –> 239Np–(beta) –> 239Pu.

用途
プルトニウムは現代の核兵器における重要な核分裂性成分であり、核反応を自己発生させるプルトニウムの量である臨界量に近い量のプルトニウムが蓄積しないよう注意しなければならない。 核兵器に必要な外圧によって閉じ込められていないにもかかわらず、プルトニウムは自ら発熱し、閉じ込められている環境を破壊してしまう。 形状は重要であり、球体のようなコンパクトな形状は避けるべきです。

プルトニウムはまた、放射線兵器を製造するために使用される可能性があります。 プルトニウムの同位体238Puは半減期が87年のアルファ線放出核種である。 この特性は、人間の一生に近い時間スケールで直接保守せずに機能しなければならない装置の発電によく適しています。 そのため、ガリレオやカッシーニ宇宙探査機の電力供給源であるRTGに使用されている。 プルトニウム238は、1971年のアポロ14号の月面飛行で、月面に残された地震装置などの電源として使われ、1977年に打ち上げられたボイジャー超大型船2機の電源にも使用された。

プルトニウム239は、ウランとプルトニウムからなる混合酸化物（MOX）燃料を燃やす新世代の高速増殖型核兵器の燃料としても使用できます。

環境中のプルトニウム

微量のプルトニウムは、ウランに富む鉱石の中に自然に存在します。 現存するプルトニウムのほとんどは、人類が特殊な原子炉で生産しています。 ごく微量に自然に存在する以外に、プルトニウムは原子炉、兵器生産工場、および研究施設の放出物から環境に入ることもあります。 プルトニウムの主な放出源は核兵器実験です。
世界のプルトニウムの年間生産量はおそらく50トンを超え、爆弾または金属棒として1,000トン以上の金属が保管されていると思われます。

プルトニウムの健康への影響

プルトニウムはメディアの報道で、人間に知られている最も毒性の強い物質として説明されることがありますが、この分野の専門家の間では、これが正しくないということで一般的に合意されています。 2003年現在、プルトニウムの被曝に起因する公式な人間の死はまだ1人もいません。 自然界に存在するラジウムはプルトニウムの約200倍の放射性毒性を持ち、ボツリヌス毒素のような有機毒素はプルトニウムの数十億倍の毒性を持つ。
プルトニウムが発するアルファ線は皮膚を通らないが、吸入または摂取された場合は内臓に照射することが可能である。 マイクログラムオーダーの極めて小さなプルトニウムの粒子は、肺に吸い込むと肺癌を引き起こす可能性がある。 しかし、これまでのところ、プルトニウムの吸引や摂取が原因で死亡した人はおらず、多くの人が測定可能な量のプルトニウムを体内に保有しています。 プルトニウムは古くから火薬に使用されてきた危険な物質です。 主に核兵器の大気圏内実験や兵器製造現場での事故によって大気中に放出されます。 プルトニウムが大気中に放出されると、いずれは地上に落ちて土壌に含まれます。
人間がプルトニウムにさらされることはまずありませんが、使用、輸送、廃棄の際に偶然に放出されることがあります。
プルトニウムにはガンマ線がないため、何らかの形で吸い込んだり飲み込んだりしない限り、プルトニウムを扱う際に健康への影響が出ることはないでしょう。 一般に、プルトニウムは長い間体内に留まり、体内組織を継続的に放射線にさらすことになります。
さらに、プルトニウムは病気に対する抵抗力に影響を与え、プルトニウムの放射能は生殖障害を引き起こすかもしれません。

プルトニウムの環境影響

プルトニウムは事故による放出や放射性廃棄物の廃棄によって地表水に流入することがあります。 核兵器実験中の放射性降下物によって、土壌がプルトニウムで汚染されることがあります。 プルトニウムは土壌中をゆっくりと下降し、地下水へと移動する。

植物は低レベルのプルトニウムを吸収しますが、このレベルは食物連鎖の上でプルトニウムの生物的拡大、または動物の体内での蓄積を引き起こすほど高くありません。

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