Plutónium
A plutóniumot 1941-ben fedezte fel Dr. Glenn T. Seaborg és Edwin McMillan, Kennedy és Wahl az urán deuteronbombázásával a Berkeley Egyetem Berkeley sugárzási laboratóriumának 60 hüvelykes ciklotronjában, de a felfedezést titokban tartották. A Plútó bolygóról nevezték el, mivel közvetlenül a Neptunium után fedezték fel. (A Plútó a Neptunusz után a következő bolygó).
A fém ezüstös megjelenésű, és enyhén oxidálódva sárga színt vesz fel. Kémiailag reakcióképes. Egy viszonylag nagy darab plutónium az alfa-bomlás során leadott energia miatt meleg tapintású. A nagyobb darabok elég hőt termelnek ahhoz, hogy vizet forraljanak. A fém könnyen oldódik tömény sósavban, jódsavban vagy perklórsavban. A fém hat allotróp módosulást mutat, amelyek különböző kristályszerkezetűek. Ezek sűrűsége 16,00 és 19,86 g/cm3 között változik.
A plutónium legfontosabb izotópja a 239Pu, amelynek felezési ideje 24 200 év. Rövid felezési ideje miatt az uránércekben a természetben csak rendkívül kis nyomokban fordul elő plutónium.
A természetes uránból nagy mennyiségben állítják elő atomreaktorokban: 238U(n, gamma) –> 239U–(béta) –> 239Np–(béta) –> 239Pu. A plutóniumnak tizenöt izotópja ismert.
Alkalmazások
A plutónium a modern nukleáris fegyverek kulcsfontosságú hasadóanyag-komponense; ügyelni kell arra, hogy ne halmozódjon fel olyan mennyiségű plutónium, amely megközelíti a kritikus tömeget, vagyis azt a plutóniummennyiséget, amely egy nukleáris reakció öngerjesztéséhez vezet. Annak ellenére, hogy nincs külső nyomás alatt, ahogyan az egy nukleáris fegyverhez szükséges, a plutónium mégis felmelegíti magát, és megtörik bármilyen körülvevő környezetet, amelyben van. A forma fontos; a kompakt formák, mint például a gömbök, kerülendők.
A plutóniumot radiológiai fegyverek gyártására is fel lehet használni. A 238Pu plutónium izotóp 87 év felezési idővel rendelkező alfa-sugárzó. Ezek a tulajdonságok alkalmassá teszik elektromos áram előállítására olyan eszközök számára, amelyeknek közvetlen karbantartás nélkül kell működniük az emberi életet megközelítő ideig. Ezért használják olyan RTG-kben, mint például a Galileo és a Cassini űrszondák energiaellátását biztosító berendezések. Plutónium-238-at használtak az Apollo-14 1971-es holdi repülésén a Holdon hagyott szeizmikus eszközök és egyéb berendezések energiaellátására, és ez volt az 1977-ben indított két Voyager űrhajó energiaellátása is.
A plutónium-239 üzemanyagként is felhasználható a gyorsreaktorbombázó atomfegyverek új generációjában, amelyek uránból és plutóniumból álló vegyes oxid (MOX) üzemanyagot égetnek.
Plutónium a környezetben
A plutónium nyomokban megtalálható a természetben az uránban gazdag ércekben. A létező plutónium nagy részét az ember állítja elő, speciális atomreaktorokban. Amellett, hogy a plutónium a természetben nagyon kis mennyiségben van jelen, az atomreaktorok, fegyvergyártó üzemek és kutatási létesítmények kibocsátásaiból is kerülhet a környezetbe. A plutóniumkibocsátás egyik fő forrása a nukleáris fegyverek tesztelése.
A világ éves plutóniumtermelése valószínűleg meghaladja az 50 tonnát, és több mint 1.000 tonna fém lehet tárolva, akár bombák, akár fémrudak formájában.
A plutónium egészségügyi hatásai
A plutóniumot a médiajelentésekben néha az ember által ismert legmérgezőbb anyagként írják le, bár a terület szakértői között általános egyetértés van abban, hogy ez nem helytálló. 2003-ig még nem volt egyetlen olyan emberi haláleset sem, amelyet hivatalosan plutónium-expozíciónak tulajdonítottak volna. A természetben előforduló rádium körülbelül 200-szor sugárzástoxikusabb, mint a plutónium, és néhány szerves toxin, például a botulizmus toxin több milliárdszor mérgezőbb, mint a plutónium.
A kibocsátott alfasugárzás nem hatol át a bőrön, de a plutónium belélegzése vagy lenyelése esetén besugározhatja a belső szerveket. A plutónium rendkívül kis, mikrogramm nagyságrendű részecskéi tüdőrákot okozhatnak, ha a tüdőbe belélegzik. Jelentősen nagyobb mennyiségek lenyelése vagy belélegzése akut sugárfertőzést és halált okozhat; mindeddig azonban nem ismert olyan ember, aki plutónium belélegzése vagy lenyelése miatt halt volna meg, és sok ember szervezetében mérhető mennyiségű plutónium van. A plutónium veszélyes anyag, amelyet már régóta használnak robbanóanyagokban. Elsősorban a nukleáris fegyverek légköri tesztelése és a fegyvergyártó létesítményekben bekövetkező balesetek során kerül a légkörbe. Amikor a plutónium a légkörbe kerül, előbb-utóbb visszahull a földre, és a talajba kerül.
Az emberek plutóniumnak való kitettsége nem valószínű, de néha előfordul, hogy a használat, szállítás vagy ártalmatlanítás során véletlenül bekövetkező kibocsátás következtében.
Mivel a plutóniumnak nincs gamma-sugárzása, a plutóniummal való munka során nem valószínű, hogy egészségkárosodás lép fel, kivéve, ha azt valamilyen módon belélegzik vagy lenyelik.
Ha az emberek belélegzik, a plutónium a tüdőben maradhat, vagy a csontokba vagy a szervekbe kerülhet. Általában hosszú ideig a szervezetben marad, és folyamatosan kiteszi a testszöveteket a sugárzásnak. Néhány év elteltével ez rák kialakulásához vezethet.
Mellett a plutónium befolyásolhatja a betegségekkel szembeni ellenálló képességet, és a plutónium radioaktivitása reprodukciós zavarokat okozhat.
A plutónium környezeti hatásai
A plutónium véletlen kibocsátások és a radioaktív hulladékok elhelyezése következtében felszíni vizekbe kerülhet. A talaj plutóniummal szennyezetté válhat a nukleáris fegyverek tesztelése során keletkező csapadék révén. A plutónium lassan lefelé halad a talajban, a talajvízbe.
A növények kis mennyiségű plutóniumot vesznek fel, de ezek a szintek nem elég magasak ahhoz, hogy a plutónium a táplálékláncban felfelé haladva biológiai nagyításhoz vagy az állatok szervezetében való felhalmozódáshoz vezessenek.
Vissza az elemek periódusos rendszeréhez.