हथियार-ग्रेड प्लूटोनियम। प्लूटोनियम. प्लूटोनियम का विवरण. प्लूटोनियम के गुण विश्व में प्लूटोनियम उत्पादन
लेकिन जैसे ही रिएक्टर संचालित होता है, प्लूटोनियम का हथियार-ग्रेड आइसोटोप जल्दी से जल जाता है, परिणामस्वरूप, रिएक्टर में बड़ी संख्या में आइसोटोप 240 पु, 241 पु और 242 पु जमा हो जाते हैं, जो कई न्यूट्रॉन के क्रमिक कैप्चर द्वारा बनते हैं - चूंकि बर्नअप गहराई आमतौर पर आर्थिक कारकों द्वारा निर्धारित की जाती है। बर्नअप की गहराई जितनी कम होगी, कम आइसोटोप 240 पु, 241 पु और 242 पु में विकिरणित परमाणु ईंधन से अलग प्लूटोनियम होगा, लेकिन ईंधन में कम प्लूटोनियम बनेगा।
लगभग विशेष रूप से 239 पु युक्त हथियारों के लिए प्लूटोनियम का विशेष उत्पादन आवश्यक है क्योंकि द्रव्यमान संख्या 240 और 242 वाले आइसोटोप एक उच्च न्यूट्रॉन पृष्ठभूमि बनाते हैं, जिससे प्रभावी परमाणु हथियार डिजाइन करना मुश्किल हो जाता है, इसके अलावा, 240 पु और 241 पु की अवधि काफी कम होती है 239 पु से आधा जीवन, जिसके कारण प्लूटोनियम के हिस्से गर्म हो जाते हैं, और अतिरिक्त गर्मी हटाने वाले तत्वों को परमाणु हथियार के डिजाइन में पेश करना पड़ता है। इसके अतिरिक्त, भारी आइसोटोप के क्षय उत्पाद धातु के क्रिस्टल जाली को खराब कर देते हैं, जिससे प्लूटोनियम भागों के आकार में परिवर्तन हो सकता है, जिससे परमाणु विस्फोटक उपकरण की विफलता हो सकती है।
सिद्धांत रूप में, इन सभी कठिनाइयों को दूर किया जा सकता है, और "रिएक्टर" प्लूटोनियम से बने परमाणु विस्फोटक उपकरणों का सफलतापूर्वक परीक्षण किया गया है, हालांकि, गोला-बारूद में, जहां कॉम्पैक्टनेस, हल्के वजन, विश्वसनीयता और स्थायित्व एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, विशेष रूप से विशेष रूप से उत्पादित हथियार-ग्रेड प्लूटोनियम का उपयोग किया जाता है. धात्विक 240 पु और 242 पु का क्रांतिक द्रव्यमान बहुत बड़ा है, 241 पु 239 पु की तुलना में थोड़ा बड़ा है।
उत्पादन
निपटान
1990 के दशक के उत्तरार्ध से, संयुक्त राज्य अमेरिका और रूस अतिरिक्त हथियार-ग्रेड प्लूटोनियम के निपटान के लिए समझौते विकसित कर रहे हैं।
यह सभी देखें
टिप्पणियाँ
- क्रिटिकल मास // यूरोपीय परमाणु समाज (अंग्रेजी)
- प्लूटोनियम का उत्पादन करने वाले रिएक्टरों के संबंध में सहयोग पर रूसी संघ की सरकार और संयुक्त राज्य अमेरिका की सरकार के बीच समझौता (12 मार्च 2003 को संशोधित), कोडेक्स जेएससी द्वारा तैयार किया गया
- ज़ेलेज़्नोगोर्स्क में, देश का आखिरी रिएक्टर, जो पिछली आधी सदी से हथियार-ग्रेड प्लूटोनियम का उत्पादन कर रहा था, बंद कर दिया गया था। (अपरिभाषित) . 10 नवंबर 2014 को लिया गया.
- इवान फुर्सोव. यूरेनियम आहार: अमेरिकी परमाणु ऊर्जा उद्योग को ईंधन की कमी का सामना करना पड़ सकता है (अंग्रेजी), आरटी (25 सितंबर, 2013)। 27 दिसंबर 2013 को लिया गया। "अमेरिका (1988 में) और रूस (1994 में) दोनों में सैन्य-ग्रेड प्लूटोनियम का उत्पादन भी बंद कर दिया गया है।"
- अतिरिक्त हथियार-ग्रेड प्लूटोनियम के निपटान के क्षेत्र में रूस के अंतर्राष्ट्रीय सहयोग पर / रूसी संघ के विदेश मंत्रालय, विदेश मंत्रालय के सुरक्षा और निरस्त्रीकरण मुद्दे विभाग रूसी संघ, 11-03-2001
- उबीव ए.वी.प्लूटोनियम निपटान समझौता/परमाणु अप्रसार: एक संक्षिप्त विश्वकोश, पीआईआर केंद्र
- 2000 प्लूटोनियम प्रबंधन और निपटान समझौता / State.gov, प्रवक्ता का कार्यालय, 13 अप्रैल, 2010 (अंग्रेज़ी)
- प्लूटोनियम के निपटान पर रूस और संयुक्त राज्य अमेरिका की सरकारों के बीच समझौते की पुष्टि करने के लिए एक कानून पर हस्ताक्षर किए गए हैं जो अब रक्षा उद्देश्यों के लिए आवश्यक नहीं है // kremlin.ru, 7 जून, 2011
- kremlin.ru,
प्लूटोनियम के 15 ज्ञात समस्थानिक हैं। इनमें से सबसे महत्वपूर्ण पीयू-239 है जिसका आधा जीवन 24,360 वर्ष है। 25°C के तापमान पर प्लूटोनियम का विशिष्ट गुरुत्व 19.84 है। धातु 641°C के तापमान पर पिघलना शुरू कर देती है और 3232°C पर उबलने लगती है। इसकी संयोजकता 3, 4, 5 अथवा 6 है।
धातु में चांदी जैसा रंग होता है और ऑक्सीजन के संपर्क में आने पर यह पीला हो जाता है। प्लूटोनियम एक रासायनिक प्रतिक्रियाशील धातु है और आसानी से सांद्र हाइड्रोक्लोरिक एसिड, पर्क्लोरिक एसिड और हाइड्रोआयोडिक एसिड में घुल जाता है। क्षय के दौरान, धातु ऊष्मा ऊर्जा छोड़ती है।
प्लूटोनियम खोजा गया दूसरा ट्रांसयूरेनिक एक्टिनाइड है। प्रकृति में, यह धातु यूरेनियम अयस्कों में कम मात्रा में पाई जा सकती है।
प्लूटोनियम जहरीला है और इसे सावधानी से संभालने की आवश्यकता है। प्लूटोनियम के सबसे विखंडनीय आइसोटोप का उपयोग परमाणु हथियार के रूप में किया गया है। विशेष रूप से, इसका उपयोग उस बम में किया गया था जो जापानी शहर नागासाकी पर गिराया गया था।
यह एक रेडियोधर्मी जहर है जो अस्थि मज्जा में जमा हो जाता है। प्लूटोनियम का अध्ययन करने के लिए लोगों पर प्रयोग करते समय कई दुर्घटनाएँ हुईं, जिनमें से कुछ घातक थीं। यह महत्वपूर्ण है कि प्लूटोनियम महत्वपूर्ण द्रव्यमान तक न पहुँचे। समाधान में, प्लूटोनियम ठोस अवस्था की तुलना में तेजी से एक महत्वपूर्ण द्रव्यमान बनाता है।
परमाणु संख्या 94 का अर्थ है कि सभी प्लूटोनियम परमाणु 94 हैं। हवा में, प्लूटोनियम ऑक्साइड धातु की सतह पर बनता है। यह ऑक्साइड पायरोफोरिक है, इसलिए सुलगता हुआ प्लूटोनियम राख की तरह टिमटिमाता रहेगा।
प्लूटोनियम के छह एलोट्रोपिक रूप हैं। सातवाँ रूप तब प्रकट होता है जब उच्च तापमान.
में जलीय घोलप्लूटोनियम रंग बदलता है। ऑक्सीकरण होने पर धातु की सतह पर विभिन्न रंग दिखाई देते हैं। ऑक्सीकरण प्रक्रिया अस्थिर है और प्लूटोनियम का रंग अचानक बदल सकता है।
अधिकांश पदार्थों के विपरीत, प्लूटोनियम पिघलने पर सघन हो जाता है। पिघली हुई अवस्था में यह तत्व अन्य धातुओं की तुलना में अधिक चिपचिपा होता है।
इस धातु का उपयोग संचालित होने वाले थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर में रेडियोधर्मी आइसोटोप में किया जाता है अंतरिक्ष यान. चिकित्सा में, इसका उपयोग इलेक्ट्रॉनिक हृदय उत्तेजक के उत्पादन में किया जाता है।
प्लूटोनियम वाष्प को अंदर लेना स्वास्थ्य के लिए खतरनाक है। कुछ मामलों में, यह फेफड़ों के कैंसर का कारण बन सकता है। साँस में लिए गए प्लूटोनियम का स्वाद धात्विक होता है।
हथियार-ग्रेड प्लूटोनियमप्लूटोनियम एक कॉम्पैक्ट धातु के रूप में है जिसमें 239Pu आइसोटोप का कम से कम 93.5% होता है। परमाणु हथियारों के निर्माण का इरादा।
1.नाम और विशेषताएं
वे इसे "रिएक्टर-ग्रेड" से अलग करने के लिए इसे "हथियार-ग्रेड" कहते हैं। प्लूटोनियम प्राकृतिक या कम समृद्ध यूरेनियम पर चलने वाले किसी भी परमाणु रिएक्टर में बनता है, जिसमें मुख्य रूप से 238U आइसोटोप होता है, जब यह अतिरिक्त न्यूट्रॉन को पकड़ लेता है। लेकिन जैसे ही रिएक्टर संचालित होता है, प्लूटोनियम का हथियार-ग्रेड आइसोटोप जल्दी से जल जाता है, और परिणामस्वरूप, रिएक्टर में बड़ी संख्या में आइसोटोप 240Pu, 241Pu और 242Pu जमा हो जाते हैं, जो कई न्यूट्रॉन के क्रमिक कैप्चर द्वारा बनते हैं - बर्नअप गहराई के बाद से आमतौर पर आर्थिक कारकों द्वारा निर्धारित होता है। बर्नअप की गहराई जितनी कम होगी, कम आइसोटोप 240Pu, 241Pu और 242Pu में विकिरणित परमाणु ईंधन से अलग किया गया प्लूटोनियम होगा, लेकिन ईंधन में कम प्लूटोनियम बनेगा।
लगभग विशेष रूप से 239Pu वाले हथियारों के लिए प्लूटोनियम के विशेष उत्पादन की आवश्यकता होती है क्योंकि द्रव्यमान संख्या 240 और 242 वाले आइसोटोप एक उच्च न्यूट्रॉन पृष्ठभूमि बनाते हैं, जिससे प्रभावी परमाणु हथियारों को डिजाइन करना मुश्किल हो जाता है, इसके अलावा, 240Pu और 241Pu की तुलना में काफी कम आधा जीवन होता है। 239Pu, जिसके कारण प्लूटोनियम के हिस्से गर्म हो जाते हैं, और परमाणु हथियार के डिजाइन में गर्मी हटाने वाले तत्वों को अतिरिक्त रूप से शामिल करना आवश्यक है। शुद्ध 239Pu भी मानव शरीर से अधिक गर्म होता है। इसके अतिरिक्त, भारी आइसोटोप के क्षय उत्पाद धातु के क्रिस्टल जाली को खराब कर देते हैं, जिससे प्लूटोनियम भागों के आकार में परिवर्तन हो सकता है, जिससे परमाणु विस्फोटक उपकरण की विफलता हो सकती है।
सिद्धांत रूप में, इन सभी कठिनाइयों को दूर किया जा सकता है, और "रिएक्टर" प्लूटोनियम से बने परमाणु विस्फोटक उपकरणों का सफलतापूर्वक परीक्षण किया गया है, हालांकि, गोला-बारूद में, जहां कॉम्पैक्टनेस, हल्के वजन, विश्वसनीयता और स्थायित्व एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, विशेष रूप से विशेष रूप से उत्पादित हथियार-ग्रेड प्लूटोनियम का उपयोग किया जाता है. धातु 240Pu और 242Pu का क्रांतिक द्रव्यमान बहुत बड़ा है, 241Pu 239Pu की तुलना में थोड़ा बड़ा है।
2.उत्पादन
यूएसएसआर में, हथियार-ग्रेड प्लूटोनियम का उत्पादन पहले ओज़र्सक (पूर्व में चेल्याबिंस्क -40, चेल्याबिंस्क -65) में मायाक संयंत्र में किया गया था, फिर सेवरस्क में साइबेरियाई रासायनिक संयंत्र (पूर्व में टॉम्स्क -7) में, और बाद में किया गया था। क्रास्नोयार्स्क खनन संयंत्र को ज़ेलेज़्नोगोर्स्क (जिसे सोट्सगोरोड और क्रास्नोयार्स्क-26 के नाम से भी जाना जाता है) में परिचालन-रासायनिक संयंत्र में डाल दिया गया था। रूस में हथियार-ग्रेड प्लूटोनियम का उत्पादन 1994 में बंद हो गया। 1999 में, ओज़्योर्स्क और सेवरस्क में रिएक्टर बंद कर दिए गए थे, और 2010 में ज़ेलेज़्नोगोर्स्क में आखिरी रिएक्टर बंद कर दिया गया था।
संयुक्त राज्य अमेरिका में, हथियार-ग्रेड प्लूटोनियम का उत्पादन कई स्थानों पर किया गया था, जैसे वाशिंगटन राज्य में हैनफोर्ड कॉम्प्लेक्स। 1988 में उत्पादन बंद कर दिया गया।
3. नये तत्वों का संश्लेषण
कुछ परमाणुओं का दूसरों में परिवर्तन परमाणु या उपपरमाण्विक कणों की परस्पर क्रिया के माध्यम से होता है। इनमें से केवल न्यूट्रॉन ही बड़ी मात्रा में उपलब्ध हैं। एक गीगावाट परमाणु रिएक्टर एक वर्ष के दौरान लगभग 3.75 किलोग्राम (या 4 * 1030) न्यूट्रॉन का उत्पादन करता है।
4.प्लूटोनियम उत्पादन
प्लूटोनियम परमाणुओं का निर्माण यूरेनियम-238 परमाणु द्वारा न्यूट्रॉन पर कब्जा करने से शुरू होने वाली परमाणु प्रतिक्रियाओं की श्रृंखला के परिणामस्वरूप होता है:
U238 + n -> U239 -> Np239 -> Pu239
या, अधिक सटीक रूप से:
0n1 + 92U238 -> 92U239 -> -1e0 + 93Np239 -> -1e0 + 94Pu239
निरंतर विकिरण के साथ, प्लूटोनियम-239 के कुछ परमाणु, बदले में, न्यूट्रॉन को पकड़ने और भारी आइसोटोप प्लूटोनियम-240 में बदलने में सक्षम होते हैं:
पु239 + एन -> पु240
पर्याप्त मात्रा में प्लूटोनियम प्राप्त करने के लिए मजबूत न्यूट्रॉन फ्लक्स की आवश्यकता होती है। ये बिल्कुल वही हैं जो परमाणु रिएक्टरों में बनाए जाते हैं। सिद्धांत रूप में, कोई भी रिएक्टर न्यूट्रॉन का एक स्रोत है, लेकिन प्लूटोनियम के औद्योगिक उत्पादन के लिए इस उद्देश्य के लिए विशेष रूप से डिजाइन किए गए रिएक्टर का उपयोग करना स्वाभाविक है।
दुनिया का सबसे पहला वाणिज्यिक प्लूटोनियम उत्पादन रिएक्टर हैनफोर्ड में बी-रिएक्टर था। 26 सितंबर 1944 को काम किया, बिजली - 250 मेगावाट, उत्पादकता - 6 किलो प्लूटोनियम प्रति माह। इसमें लगभग 200 टन यूरेनियम धातु, 1200 टन ग्रेफाइट था और इसे 5 घन मीटर/मिनट की दर से पानी से ठंडा किया गया था।
यूरेनियम कैसेट के साथ हनफोर्ड रिएक्टर का लोडिंग पैनल:
इसके कार्य की योजना. यूरेनियम-238 को विकिरणित करने के लिए एक रिएक्टर में, यूरेनियम-235 नाभिक के विखंडन की एक स्थिर श्रृंखला प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप न्यूट्रॉन का निर्माण होता है। U-235 के प्रति विखंडन से औसतन 2.5 न्यूट्रॉन उत्पन्न होते हैं। प्रतिक्रिया को बनाए रखने और साथ ही प्लूटोनियम का उत्पादन करने के लिए, यह आवश्यक है कि औसतन एक या दो न्यूट्रॉन U-238 द्वारा अवशोषित किए जाएं, और एक अगले U-235 परमाणु के विखंडन का कारण बनेगा।
यूरेनियम के विखंडन के दौरान उत्पन्न न्यूट्रॉन की गति बहुत तेज़ होती है। यूरेनियम परमाणुओं को इस तरह से व्यवस्थित किया गया है कि U-238 और U-235 दोनों के नाभिक द्वारा तेज़ न्यूट्रॉन को पकड़ने की संभावना नहीं है। इसलिए, तेज़ न्यूट्रॉन, आसपास के परमाणुओं के साथ कई टकरावों का अनुभव करने के बाद, धीरे-धीरे धीमे हो जाते हैं। इस मामले में, U-238 नाभिक ऐसे न्यूट्रॉन (मध्यवर्ती वेग) को इतनी दृढ़ता से अवशोषित करते हैं कि U-235 को विखंडित करने और श्रृंखला प्रतिक्रिया को बनाए रखने के लिए कुछ भी नहीं बचता है (U-235 को धीमी, थर्मल न्यूट्रॉन से विभाजित किया जाता है)।
इसका प्रतिकार एक मॉडरेटर, यूरेनियम ब्लॉकों के आसपास के कुछ हल्के पदार्थ द्वारा किया जाता है। इसमें, न्यूट्रॉन अवशोषण के बिना धीमा हो जाते हैं, लोचदार टकराव का अनुभव करते हैं, जिनमें से प्रत्येक में ऊर्जा का एक छोटा सा हिस्सा खो जाता है। अच्छे मॉडरेटर पानी और कार्बन हैं। इस प्रकार, न्यूट्रॉन थर्मल गति से धीमी होकर रिएक्टर के माध्यम से यात्रा करते हैं जब तक कि वे U-235 के विखंडन का कारण नहीं बनते (U-238 उन्हें बहुत कमजोर रूप से अवशोषित करता है)। मॉडरेटर और यूरेनियम छड़ों के एक निश्चित विन्यास के साथ, यू-238 और यू-235 दोनों द्वारा न्यूट्रॉन के अवशोषण के लिए स्थितियाँ बनाई जाएंगी।
परिणामी प्लूटोनियम की समस्थानिक संरचना यूरेनियम छड़ों के रिएक्टर में रहने की अवधि पर निर्भर करती है। यूरेनियम के साथ कैसेट के लंबे समय तक विकिरण के परिणामस्वरूप पीयू-240 का एक महत्वपूर्ण संचय होता है। रिएक्टर में यूरेनियम के अल्प निवास समय के साथ, पीयू-239 को पीयू-240 की नगण्य सामग्री के साथ प्राप्त किया जाता है।
पु-240 निम्नलिखित कारणों से हथियार उत्पादन के लिए हानिकारक है:
1. यह पीयू-239 की तुलना में कम विखंडनीय है, इसलिए हथियार बनाने के लिए थोड़ा अधिक प्लूटोनियम की आवश्यकता होती है।
2. दूसरा, और भी बहुत कुछ महत्वपूर्ण कारण. पीयू-240 में सहज विखंडन का स्तर बहुत अधिक है, जो एक मजबूत न्यूट्रॉन पृष्ठभूमि बनाता है।
परमाणु हथियार विकास के शुरुआती वर्षों में, समय से पहले विस्फोट के कारण न्यूट्रॉन उत्सर्जन (उच्च न्यूट्रॉन पृष्ठभूमि) एक विश्वसनीय और प्रभावी चार्ज प्राप्त करने में एक समस्या थी। मजबूत न्यूट्रॉन फ्लक्स ने कई किलोग्राम प्लूटोनियम वाले बम कोर को सुपरक्रिटिकल स्थिति में संपीड़ित करना मुश्किल या असंभव बना दिया - इससे पहले यह सबसे मजबूत द्वारा नष्ट हो गया था, लेकिन अभी भी अधिकतम संभव ऊर्जा उत्पादन नहीं हुआ था। अत्यधिक समृद्ध यू-235 और प्लूटोनियम (1940 के दशक के अंत में) युक्त मिश्रित नाभिक के आगमन ने इस कठिनाई पर काबू पा लिया जब ज्यादातर यूरेनियम नाभिकों में अपेक्षाकृत कम मात्रा में प्लूटोनियम का उपयोग करना संभव हो गया। चार्ज की अगली पीढ़ी, फ़्यूज़न प्रवर्धित उपकरणों (1950 के दशक के मध्य में) ने इस कठिनाई को पूरी तरह से समाप्त कर दिया, कम-शक्ति प्रारंभिक विखंडन चार्ज के साथ भी उच्च ऊर्जा रिलीज की गारंटी दी।
विशेष रिएक्टरों में उत्पादित प्लूटोनियम में पीयू-240 का अपेक्षाकृत छोटा प्रतिशत होता है (<7%), плутоний "оружейного качества"; в реакторах АЭС отработанное ядерное топливо имеет концентрацию Pu-240 более 20%, плутоний "реакторного качества".
विशेष प्रयोजन रिएक्टरों में, यूरेनियम अपेक्षाकृत कम समय के लिए मौजूद होता है, जिसके दौरान सभी यू-235 नहीं जलते हैं और सभी यू-238 प्लूटोनियम में नहीं बदलते हैं, लेकिन थोड़ी मात्रा में पीयू-240 बनता है।
कम पीयू-240 सामग्री के साथ प्लूटोनियम के उत्पादन के दो कारण हैं:
आर्थिक: प्लूटोनियम विशेष रिएक्टरों के अस्तित्व का एकमात्र कारण। विखंडन द्वारा प्लूटोनियम को क्षय करने या इसे कम विखंडनीय पीयू-240 में परिवर्तित करने से रिटर्न कम हो जाता है और उत्पादन लागत बढ़ जाती है (उस बिंदु तक जहां इसकी कीमत कम प्लूटोनियम सांद्रता के साथ विकिरणित ईंधन के प्रसंस्करण की लागत के साथ संतुलित होती है)।
संभालने में कठिनाई: जबकि न्यूट्रॉन उत्सर्जन हथियार डिजाइनरों के लिए एक बड़ी चिंता का विषय नहीं है, यह इस तरह के चार्ज के लिए विनिर्माण और हैंडलिंग चुनौतियां पैदा कर सकता है। न्यूट्रॉन उन लोगों के व्यावसायिक जोखिम में अतिरिक्त योगदान देते हैं जो हथियार इकट्ठा करते हैं या बनाए रखते हैं (न्यूट्रॉन स्वयं आयनित नहीं होते हैं, लेकिन वे प्रोटॉन बनाते हैं जो कर सकते हैं)। वास्तव में, ऐसे चार्ज जिनमें लोगों के साथ सीधा संपर्क शामिल होता है, जैसे कि डेवी क्रॉकेट, को इस कारण से अल्ट्रा-शुद्ध, कम-न्यूट्रॉन-उत्सर्जक प्लूटोनियम की आवश्यकता हो सकती है।
प्लूटोनियम की वास्तविक ढलाई और प्रसंस्करण ऑपरेटर दस्ताने के साथ सीलबंद कक्षों में हाथ से किया जाता है। इन की तरह:
इसका तात्पर्य न्यूट्रॉन-उत्सर्जक प्लूटोनियम से मनुष्यों के लिए बहुत कम सुरक्षा है। इसलिए, पीयू-240 की उच्च सामग्री वाले प्लूटोनियम को केवल मैनिपुलेटर्स द्वारा संसाधित किया जाता है, या प्रत्येक कर्मचारी के साथ काम करने का समय सख्ती से सीमित होता है।
इन सभी कारणों से (रेडियोधर्मिता, पीयू-240 के बदतर गुण) यह समझाया गया है कि हथियारों के निर्माण के लिए रिएक्टर-गुणवत्ता वाले प्लूटोनियम का उपयोग क्यों नहीं किया जाता है - विशेष रूप से हथियार-ग्रेड प्लूटोनियम का उत्पादन करना सस्ता है। रिएक्टर। हालाँकि, जाहिरा तौर पर, एक रिएक्टर से परमाणु विस्फोटक उपकरण बनाना भी संभव है।
प्लूटोनियम वलय
यह रिंग इलेक्ट्रोलाइटिक रूप से शुद्ध प्लूटोनियम धातु (99.96% से अधिक शुद्ध) से बनी है। विशिष्ट छल्लों को लॉस एलामोस में तैयार किया जाता था और हाल ही में उत्पादन निलंबित होने तक हथियार बनाने के लिए रॉकी फ़्लैट्स में भेजा जाता था। रिंग का द्रव्यमान 5.3 किलोग्राम है, जो आधुनिक रणनीतिक चार्ज के निर्माण के लिए पर्याप्त है, व्यास लगभग 11 सेमी है। महत्वपूर्ण सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए रिंग का आकार महत्वपूर्ण है।
हथियार कोर से बरामद प्लूटोनियम-गैलियम मिश्र धातु की ढलाई:
मैनहट्टन परियोजना के दौरान प्लूटोनियम
ऐतिहासिक रूप से, 23 मार्च, 1944 को लॉस एलामोस में टेड मैगेल और निक डलास द्वारा उत्पादित प्लूटोनियम धातु का पहला 520 मिलीग्राम:
गोलार्धों के रूप में प्लूटोनियम-गैलियम मिश्र धातु को गर्म दबाने के लिए दबाएं। नागासाकी और ऑपरेशन ट्रिनिटी में विस्फोटित आरोपों के लिए प्लूटोनियम कोर बनाने के लिए लॉस अलामोस में इस प्रेस का उपयोग किया गया था।
इस पर उत्पाद डाले गए:
प्लूटोनियम के अतिरिक्त उप-उत्पाद आइसोटोप
न्यूट्रॉन कैप्चर, विखंडन के साथ नहीं, प्लूटोनियम के नए आइसोटोप बनाता है: पीयू-240, पीयू-241 और पीयू-242। अंतिम दो कम मात्रा में जमा होते हैं।
पु239 + एन -> पु240
पु240 + एन -> पु241
पु241 + एन -> पु242
प्रतिक्रियाओं की एक पार्श्व श्रृंखला भी संभव है:
U238 + n -> U237 + 2n
U237 -> (6.75 दिन, बीटा क्षय) -> Np237
एनपी237 + एन -> एनपी238
एनपी238 -> (2.1 दिन, बीटा क्षय) -> पु238
ईंधन सेल के विकिरण (अपशिष्ट) का समग्र माप मेगावाट दिन/टन (मेगावाट-दिन/टी) में व्यक्त किया जा सकता है। हथियार ग्रेड प्लूटोनियमगुणवत्ता MW-दिन/टी की थोड़ी मात्रा वाले तत्वों से प्राप्त की जाती है, यह कम उप-उत्पाद आइसोटोप का उत्पादन करती है। आधुनिक दबावयुक्त जल रिएक्टरों में ईंधन सेल 33,000 मेगावाट-दिन/टी के स्तर तक पहुँचते हैं। हथियार ब्रीडर (परमाणु ईंधन के विस्तारित प्रजनन के साथ) रिएक्टर में विशिष्ट एक्सपोज़र 1000 मेगावाट-दिन/टी है। हैनफोर्ड ग्रेफाइट-संचालित रिएक्टरों में प्लूटोनियम 600 मेगावाट-दिन/टी तक विकिरणित होता है, सवाना में भारी पानी रिएक्टर 1000 मेगावाट-दिन/टी पर समान गुणवत्ता का प्लूटोनियम पैदा करता है (संभवतः इस तथ्य के कारण कि कुछ न्यूट्रॉन हैं) ट्रिटियम के निर्माण पर खर्च किया गया)। मैनहट्टन परियोजना के दौरान, प्राकृतिक यूरेनियम ईंधन को केवल 100 मेगावाट-दिन/टी प्राप्त हुआ, इस प्रकार बहुत उच्च गुणवत्ता वाले प्लूटोनियम-239 (केवल 0.9-1% पीयू-240, इससे भी कम मात्रा में अन्य आइसोटोप) का उत्पादन हुआ।
सम्बंधित जानकारी।
मानवता हमेशा ऊर्जा के नए स्रोतों की तलाश में रही है जो कई समस्याओं का समाधान कर सकें। हालाँकि, वे हमेशा सुरक्षित नहीं होते हैं। इसलिए, विशेष रूप से, जो आज व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं, हालांकि वे हर किसी के लिए आवश्यक भारी मात्रा में विद्युत ऊर्जा उत्पन्न करने में सक्षम हैं, फिर भी वे एक घातक खतरा पैदा करते हैं। लेकिन, शांतिपूर्ण उद्देश्यों के अलावा, हमारे ग्रह पर कुछ देशों ने इसका उपयोग सैन्य उद्देश्यों, विशेष रूप से परमाणु हथियार बनाने के लिए करना सीख लिया है। यह लेख ऐसे विनाशकारी हथियारों के आधार पर चर्चा करेगा, जिनका नाम हथियार-ग्रेड प्लूटोनियम है।
संक्षिप्त जानकारी
धातु के इस कॉम्पैक्ट रूप में 239Pu आइसोटोप का न्यूनतम 93.5% होता है। हथियार-ग्रेड प्लूटोनियम का नाम इसलिए रखा गया ताकि इसे इसके "रिएक्टर समकक्ष" से अलग किया जा सके। सिद्धांत रूप में, प्लूटोनियम हमेशा किसी भी परमाणु रिएक्टर में बनता है, जो बदले में, कम-संवर्धित या प्राकृतिक यूरेनियम पर काम करता है, जिसमें अधिकांश भाग के लिए, 238U आइसोटोप होता है।
सैन्य उद्योग में आवेदन
हथियार-ग्रेड प्लूटोनियम 239Pu परमाणु हथियारों का आधार है। साथ ही, द्रव्यमान संख्या 240 और 242 वाले आइसोटोप का उपयोग अप्रासंगिक है, क्योंकि वे एक बहुत ही उच्च न्यूट्रॉन पृष्ठभूमि बनाते हैं, जो अंततः अत्यधिक प्रभावी परमाणु गोला-बारूद के निर्माण और डिजाइन को जटिल बनाता है। इसके अलावा, प्लूटोनियम आइसोटोप 240Pu और 241Pu का आधा जीवन 239Pu की तुलना में काफी कम है, इसलिए प्लूटोनियम के हिस्से बहुत गर्म हो जाते हैं। यह इस संबंध में है कि इंजीनियरों को परमाणु हथियारों में अतिरिक्त गर्मी को दूर करने के लिए अतिरिक्त तत्व जोड़ने के लिए मजबूर किया जाता है। वैसे, 239Pu अपने शुद्ध रूप में मानव शरीर की तुलना में अधिक गर्म है। इस तथ्य को ध्यान में रखना भी असंभव नहीं है कि भारी आइसोटोप की क्षय प्रक्रिया के उत्पाद धातु के क्रिस्टल जाली में हानिकारक परिवर्तन करते हैं, और यह स्वाभाविक रूप से प्लूटोनियम भागों के विन्यास को बदल देता है, जो अंततः, परमाणु विस्फोटक उपकरण की पूर्ण विफलता का कारण।
कुल मिलाकर, उपरोक्त सभी कठिनाइयों को दूर किया जा सकता है। और व्यवहार में, "रिएक्टर" प्लूटोनियम के आधार पर परीक्षण पहले ही एक से अधिक बार किए जा चुके हैं। लेकिन यह समझा जाना चाहिए कि परमाणु हथियारों में उनकी सघनता, कम मृत वजन, स्थायित्व और विश्वसनीयता किसी भी तरह से कम महत्वपूर्ण नहीं हैं। इस संबंध में, वे विशेष रूप से हथियार-ग्रेड प्लूटोनियम का उपयोग करते हैं।
उत्पादन रिएक्टरों की डिज़ाइन सुविधाएँ
रूस में लगभग सभी प्लूटोनियम का उत्पादन ग्रेफाइट मॉडरेटर से सुसज्जित रिएक्टरों में किया गया था। प्रत्येक रिएक्टर ग्रेफाइट के बेलनाकार रूप से इकट्ठे ब्लॉकों के आसपास बनाया गया है।
इकट्ठे होने पर, ग्रेफाइट ब्लॉकों के बीच शीतलक के निरंतर परिसंचरण को सुनिश्चित करने के लिए विशेष स्लॉट होते हैं, जो नाइट्रोजन का उपयोग करता है। इकट्ठे ढांचे में पानी को ठंडा करने और ईंधन के पारित होने के लिए ऊर्ध्वाधर रूप से स्थित चैनल भी बनाए गए हैं। असेंबली को पहले से ही विकिरणित ईंधन के निर्वहन के लिए उपयोग किए जाने वाले चैनलों के नीचे खुलेपन के साथ एक संरचना द्वारा कठोरता से समर्थित किया गया है। इसके अलावा, प्रत्येक चैनल हल्के और बेहद मजबूत एल्यूमीनियम मिश्र धातु से बनी पतली दीवार वाली ट्यूब में स्थित है। वर्णित अधिकांश चैनलों में 70 ईंधन छड़ें हैं। ठंडा पानी सीधे ईंधन की छड़ों के चारों ओर बहता है, जिससे उनमें से अतिरिक्त गर्मी निकल जाती है।
उत्पादन रिएक्टरों की शक्ति बढ़ाना
प्रारंभ में, पहला मयंक रिएक्टर 100 मेगावाट की थर्मल पावर के साथ संचालित होता था। हालाँकि, सोवियत परमाणु हथियार कार्यक्रम के मुख्य नेता ने एक प्रस्ताव रखा कि रिएक्टर को सर्दियों में 170-190 मेगावाट और गर्मियों में 140-150 मेगावाट की शक्ति पर काम करना चाहिए। इस दृष्टिकोण ने रिएक्टर को प्रति दिन लगभग 140 ग्राम कीमती प्लूटोनियम का उत्पादन करने की अनुमति दी।
1952 में, निम्नलिखित विधियों का उपयोग करके ऑपरेटिंग रिएक्टरों की उत्पादन क्षमता बढ़ाने के लिए पूर्ण अनुसंधान कार्य किया गया था:
- परमाणु संयंत्र के कोर के माध्यम से ठंडा करने और प्रवाहित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले पानी के प्रवाह को बढ़ाकर।
- चैनल लाइनर के पास होने वाली जंग की घटना के प्रति प्रतिरोध बढ़ाकर।
- ग्रेफाइट ऑक्सीकरण की दर को कम करना।
- ईंधन कोशिकाओं के अंदर तापमान बढ़ रहा है।
परिणामस्वरूप, ईंधन और चैनल की दीवारों के बीच अंतर बढ़ने के बाद परिसंचारी पानी का थ्रूपुट काफी बढ़ गया। हम जंग से भी छुटकारा पाने में कामयाब रहे। इसके लिए, सबसे उपयुक्त एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं का चयन किया गया और सोडियम बाइक्रोमेट को सक्रिय रूप से जोड़ा जाने लगा, जिससे अंततः ठंडे पानी की कोमलता बढ़ गई (पीएच लगभग 6.0-6.2 हो गया)। ग्रेफाइट ऑक्सीकरण होना बंद हो गया है वास्तविक समस्याबाद में इसे ठंडा करने के लिए नाइट्रोजन का उपयोग किया गया (पहले केवल हवा का उपयोग किया जाता था)।
1950 के दशक के उत्तरार्ध में, नवाचारों को व्यवहार में पूरी तरह से महसूस किया गया, जिससे विकिरण के कारण यूरेनियम की अत्यधिक अनावश्यक मुद्रास्फीति में कमी आई, यूरेनियम छड़ों की गर्मी सख्तता में काफी कमी आई, क्लैडिंग प्रतिरोध में सुधार हुआ और उत्पादन गुणवत्ता नियंत्रण में वृद्धि हुई।
मयंक में उत्पादन
"चेल्याबिंस्क-65" उन अत्यंत गुप्त संयंत्रों में से एक है जहाँ हथियार-ग्रेड प्लूटोनियम बनाया गया था। उद्यम में कई रिएक्टर थे, और हम उनमें से प्रत्येक पर करीब से नज़र डालेंगे।
रिएक्टर ए
इस संस्थापन को प्रसिद्ध एन. ए. डोलेज़ल के नेतृत्व में डिजाइन और निर्मित किया गया था। यह 100 मेगावाट की शक्ति से संचालित होता था। रिएक्टर में ग्रेफाइट ब्लॉक में 1149 लंबवत रूप से व्यवस्थित नियंत्रण और ईंधन चैनल थे। संरचना का कुल वजन लगभग 1050 टन था। लगभग सभी चैनल (25 को छोड़कर) यूरेनियम से भरे हुए थे, जिसका कुल द्रव्यमान 120-130 टन था। 17 चैनलों का उपयोग नियंत्रण छड़ों के लिए और 8 का प्रयोग प्रयोगों के लिए किया गया। ईंधन सेल की अधिकतम डिज़ाइन ऊष्मा रिलीज़ 3.45 किलोवाट थी। सबसे पहले, रिएक्टर प्रति दिन लगभग 100 ग्राम प्लूटोनियम का उत्पादन करता था। पहला धात्विक प्लूटोनियम 16 अप्रैल, 1949 को उत्पादित किया गया था।
तकनीकी नुकसान
लगभग तुरंत ही, काफी गंभीर समस्याओं की पहचान की गई, जिसमें एल्यूमीनियम लाइनर का क्षरण और ईंधन कोशिकाओं की कोटिंग शामिल थी। यूरेनियम की छड़ें भी सूज गईं और क्षतिग्रस्त हो गईं, जिससे ठंडा पानी सीधे रिएक्टर कोर में रिसने लगा। प्रत्येक रिसाव के बाद, ग्रेफाइट को हवा से सुखाने के लिए रिएक्टर को 10 घंटे तक रोकना पड़ता था। जनवरी 1949 में, चैनल लाइनर्स को बदल दिया गया। इसके बाद 26 मार्च 1949 को इंस्टालेशन लॉन्च किया गया।
हथियार-ग्रेड प्लूटोनियम, जिसका उत्पादन रिएक्टर ए में सभी प्रकार की कठिनाइयों के साथ किया गया था, 1950-1954 की अवधि में 180 मेगावाट की औसत इकाई शक्ति के साथ उत्पादित किया गया था। इसके बाद रिएक्टर का संचालन अधिक गहन उपयोग के साथ शुरू हुआ, जिसके कारण स्वाभाविक रूप से अधिक बार शटडाउन (महीने में 165 बार तक) हुआ। परिणामस्वरूप, अक्टूबर 1963 में रिएक्टर को बंद कर दिया गया और 1964 के वसंत में ही परिचालन फिर से शुरू हुआ। इसने 1987 में अपना अभियान पूरी तरह से पूरा किया और कई वर्षों के संचालन की पूरी अवधि में इसने 4.6 टन प्लूटोनियम का उत्पादन किया।
एबी रिएक्टर
1948 के पतन में चेल्याबिंस्क-65 उद्यम में तीन एबी रिएक्टर बनाने का निर्णय लिया गया। इनकी उत्पादन क्षमता 200-250 ग्राम प्लूटोनियम प्रतिदिन थी। परियोजना के मुख्य डिजाइनर ए. सविन थे। प्रत्येक रिएक्टर में 1996 चैनल शामिल थे, जिनमें से 65 नियंत्रण चैनल थे। प्रतिष्ठानों में एक तकनीकी नवाचार का उपयोग किया गया - प्रत्येक चैनल एक विशेष शीतलक रिसाव डिटेक्टर से सुसज्जित था। इस कदम से रिएक्टर के संचालन को रोके बिना लाइनर्स को बदलना संभव हो गया।
रिएक्टरों के संचालन के पहले वर्ष से पता चला कि वे प्रति दिन लगभग 260 ग्राम प्लूटोनियम का उत्पादन करते थे। हालाँकि, संचालन के दूसरे वर्ष से ही, क्षमता धीरे-धीरे बढ़ाई गई थी, और पहले से ही 1963 में इसका आंकड़ा 600 मेगावाट था। दूसरे के बाद ओवरहाललाइनर्स के साथ समस्या पूरी तरह से हल हो गई थी, और 270 किलोग्राम प्लूटोनियम के वार्षिक उत्पादन के साथ बिजली पहले से ही 1200 मेगावाट थी। ये संकेतक तब तक बने रहे जब तक रिएक्टर पूरी तरह से बंद नहीं हो गए।
एआई-आईआर रिएक्टर
चेल्याबिंस्क उद्यम ने 22 दिसंबर, 1951 से 25 मई, 1987 तक इस स्थापना का उपयोग किया। यूरेनियम के अलावा, रिएक्टर ने कोबाल्ट-60 और पोलोनियम-210 का भी उत्पादन किया। प्रारंभ में, सुविधा ने ट्रिटियम का उत्पादन किया, लेकिन बाद में प्लूटोनियम का उत्पादन शुरू कर दिया।
इसके अलावा, हथियार-ग्रेड प्लूटोनियम के प्रसंस्करण के लिए संयंत्र में भारी पानी पर चलने वाले रिएक्टर और एक एकल प्रकाश पानी रिएक्टर (इसका नाम "रुस्लान" था) चालू था।
साइबेरियाई विशाल
"टॉम्स्क-7" उस संयंत्र का नाम था, जिसमें प्लूटोनियम के निर्माण के लिए पांच रिएक्टर स्थित थे। उचित शीतलन सुनिश्चित करने के लिए प्रत्येक इकाई ने न्यूट्रॉन और साधारण पानी को धीमा करने के लिए ग्रेफाइट का उपयोग किया।
I-1 रिएक्टर एक शीतलन प्रणाली के साथ संचालित होता है जिसमें पानी एक बार गुजरता है। हालाँकि, शेष चार प्रतिष्ठान हीट एक्सचेंजर्स से सुसज्जित बंद प्राथमिक सर्किट से सुसज्जित थे। इस डिज़ाइन ने अतिरिक्त रूप से भाप उत्पन्न करना संभव बना दिया, जिससे बिजली के उत्पादन और विभिन्न रहने की जगहों को गर्म करने में मदद मिली।
टॉम्स्क-7 में ईआई-2 नामक एक रिएक्टर भी था, जिसका दोहरा उद्देश्य था: यह प्लूटोनियम का उत्पादन करता था और उत्पन्न भाप के कारण 100 मेगावाट बिजली, साथ ही 200 मेगावाट तापीय ऊर्जा उत्पन्न करता था।
महत्वपूर्ण सूचना
वैज्ञानिकों के अनुसार हथियार-ग्रेड प्लूटोनियम का आधा जीवन लगभग 24,360 वर्ष है। बड़ी संख्या! इस संबंध में, प्रश्न विशेष रूप से तीव्र हो जाता है: "इस तत्व के उत्पादन से निकलने वाले कचरे से ठीक से कैसे निपटें?" सबसे अच्छा विकल्प हथियार-ग्रेड प्लूटोनियम के बाद के प्रसंस्करण के लिए विशेष उद्यमों का निर्माण माना जाता है। यह इस तथ्य से समझाया गया है कि इस मामले में तत्व का उपयोग अब सैन्य उद्देश्यों के लिए नहीं किया जा सकता है और यह मानव नियंत्रण में होगा। रूस में हथियार-ग्रेड प्लूटोनियम का निपटान बिल्कुल इसी तरह किया जाता है, लेकिन संयुक्त राज्य अमेरिका ने एक अलग रास्ता अपनाया है, जिससे उसके अंतरराष्ट्रीय दायित्वों का उल्लंघन हो रहा है।
इस प्रकार, अमेरिकी सरकार औद्योगिक तरीकों से नहीं, बल्कि प्लूटोनियम को पतला करके और इसे 500 मीटर की गहराई पर विशेष कंटेनरों में संग्रहीत करके अत्यधिक समृद्ध सामग्री को नष्ट करने का प्रस्ताव करती है। कहने की जरूरत नहीं है कि इस मामले में सामग्री को किसी भी समय आसानी से जमीन से हटाया जा सकता है और सैन्य उद्देश्यों के लिए फिर से उपयोग किया जा सकता है। रूसी राष्ट्रपति व्लादिमीर पुतिन के अनुसार, शुरू में देश इस विधि से प्लूटोनियम को नष्ट करने के लिए नहीं, बल्कि औद्योगिक सुविधाओं पर निपटान करने के लिए सहमत हुए।
हथियार-ग्रेड प्लूटोनियम की कीमत विशेष ध्यान देने योग्य है। विशेषज्ञों के अनुसार, इस तत्व के दसियों टन की कीमत कई अरब अमेरिकी डॉलर हो सकती है। और कुछ विशेषज्ञों ने तो 500 टन हथियार-ग्रेड प्लूटोनियम की कीमत 8 ट्रिलियन डॉलर तक होने का अनुमान लगाया है। यह राशि सचमुच प्रभावशाली है. यह कितना पैसा है, इसे स्पष्ट करने के लिए मान लीजिए कि 20वीं सदी के आखिरी दस वर्षों में रूस की औसत वार्षिक जीडीपी 400 अरब डॉलर थी। यानी वास्तव में हथियार-ग्रेड प्लूटोनियम की वास्तविक कीमत रूसी संघ के बीस वार्षिक सकल घरेलू उत्पाद के बराबर थी।
| प्लूटोनियम | |
|---|---|
| परमाणु संख्या | 94 |
| उपस्थितिसाधारण पदार्थ | |
| परमाणु के गुण | |
| परमाणु भार (दाढ़ जन) |
244.0642 ए. ई.एम. (/मोल) |
| परमाणु का आधा घेरा | 151 अपराह्न |
| आयनीकरण ऊर्जा (पहला इलेक्ट्रॉन) |
491.9(5.10) केजे/मोल (ईवी) |
| इलेक्ट्रोनिक विन्यास | 5एफ 6 7एस 2 |
| रासायनिक गुण | |
| सहसंयोजक त्रिज्या | एन/ए अपराह्न |
| आयन त्रिज्या | (+4ई) 93 (+3ई) 108 बजे |
| वैद्युतीयऋणात्मकता (पॉलिंग के अनुसार) |
1,28 |
| इलेक्ट्रोड क्षमता | पु←पु 4+ -1.25V पु←पु 3+ -2.0V पु←पु 2+ -1.2V |
| ऑक्सीकरण अवस्थाएँ | 6, 5, 4, 3 |
| एक साधारण पदार्थ के थर्मोडायनामिक गुण | |
| घनत्व | 19.84/सेमी³ |
| मोलर ताप क्षमता | 32.77 जे/(मोल) |
| ऊष्मीय चालकता | (6.7) डब्ल्यू/( ·) |
| पिघलने का तापमान | 914 |
| पिघलने की गर्मी | 2.8 केजे/मोल |
| उबलने का तापमान | 3505 |
| वाष्पीकरण का ताप | 343.5 केजे/मोल |
| मोलर आयतन | 12.12 सेमी³/मोल |
| एक साधारण पदार्थ की क्रिस्टल जाली | |
| जाली संरचना | मोनोक्लिनिक |
| जाली पैरामीटर | a=6.183 b=4.822 c=10.963 β=101.8 |
| सी/ए अनुपात | — |
| डेबी तापमान | 162 |
प्लूटोनियम- एक्टिनाइड समूह का एक रेडियोधर्मी रासायनिक तत्व, व्यापक रूप से उत्पादन में उपयोग किया जाता है परमाणु हथियार(तथाकथित "हथियार-ग्रेड प्लूटोनियम"), और नागरिक और अनुसंधान उद्देश्यों के लिए परमाणु रिएक्टरों के लिए परमाणु ईंधन के रूप में भी (प्रयोगात्मक रूप से)। वजन के लिए उपलब्ध मात्रा में प्राप्त पहला कृत्रिम तत्व (1942)।
दाईं ओर की तालिका α-Pu के मुख्य गुणों को दर्शाती है, जो कमरे के तापमान और सामान्य दबाव पर प्लूटोनियम का मुख्य एलोट्रोपिक संशोधन है।
प्लूटोनियम का इतिहास
प्लूटोनियम आइसोटोप 238 पु को पहली बार कृत्रिम रूप से 23 फरवरी, 1941 को ग्लेन सीबॉर्ग के नेतृत्व में अमेरिकी वैज्ञानिकों के एक समूह द्वारा नाभिक को विकिरणित करके उत्पादित किया गया था। यूरेनियमड्यूटेरॉन यह उल्लेखनीय है कि कृत्रिम उत्पादन के बाद ही प्रकृति में प्लूटोनियम की खोज की गई थी: नगण्य मात्रा में, यूरेनियम के रेडियोधर्मी परिवर्तन के उत्पाद के रूप में 239 पु आमतौर पर यूरेनियम अयस्कों में पाया जाता है।
प्रकृति में प्लूटोनियम की खोज
यूरेनियम अयस्कों में, यूरेनियम नाभिक द्वारा न्यूट्रॉन (उदाहरण के लिए, ब्रह्मांडीय विकिरण से न्यूट्रॉन) को पकड़ने के परिणामस्वरूप, नैप्टुनियम(239 एनपी), जिसका β-क्षय उत्पाद प्राकृतिक प्लूटोनियम-239 है। हालाँकि, प्लूटोनियम इतनी सूक्ष्म मात्रा (0.4-15 भाग पु प्रति 10 12 भाग यू) में बनता है कि यूरेनियम अयस्कों से इसका निष्कर्षण प्रश्न से बाहर है।
नाम की उत्पत्तिप्लूटोनियम
1930 में, खगोलीय दुनिया अद्भुत समाचार से उत्साहित थी: एक नए ग्रह की खोज की गई थी, जिसके अस्तित्व के बारे में खगोलशास्त्री, गणितज्ञ और मंगल ग्रह पर जीवन के बारे में शानदार निबंधों के लेखक पर्सीवल लोवेल ने लंबे समय से बात की थी। कई वर्षों के आंदोलन अवलोकनों पर आधारित अरुण ग्रहऔर नेपच्यूनलोवेल इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि सौर मंडल में नेप्च्यून से परे एक और, नौवां ग्रह होना चाहिए, जो पृथ्वी की तुलना में सूर्य से चालीस गुना अधिक दूर हो।
यह ग्रह, जिसके कक्षीय तत्वों की गणना लवेल ने 1915 में की थी, की खोज 21, 23 और 29 जनवरी, 1930 को खगोलशास्त्री के. टॉमबॉघ द्वारा फ्लैगस्टाफ वेधशाला में ली गई तस्वीरों में की गई थी। यूएसए) . ग्रह का नाम रखा गया प्लूटो. 1940 के अंत में नाभिक से कृत्रिम रूप से प्राप्त 94वें तत्व का नाम नेप्च्यून से परे सौर मंडल में स्थित इस ग्रह के नाम पर रखा गया था। परमाणुओं यूरेनियमजी. सीबोर्ग के नेतृत्व में अमेरिकी वैज्ञानिकों का एक समूह।
भौतिक गुणप्लूटोनियम
प्लूटोनियम के 15 समस्थानिक हैं - 238 से 242 तक द्रव्यमान संख्या वाले समस्थानिक सबसे अधिक मात्रा में उत्पादित होते हैं:
238 पु -> (आधा जीवन 86 वर्ष, अल्फा क्षय) -> 234 यू,
इस आइसोटोप का उपयोग लगभग विशेष रूप से अंतरिक्ष उद्देश्यों के लिए आरटीजी में किया जाता है, उदाहरण के लिए, उन सभी वाहनों पर जो मंगल की कक्षा से परे उड़ान भर चुके हैं।
239 पु -> (आधा जीवन 24,360 वर्ष, अल्फा क्षय) -> 235 यू,
यह आइसोटोप परमाणु हथियारों और तेज़ न्यूट्रॉन परमाणु रिएक्टरों के निर्माण के लिए सबसे उपयुक्त है।
240 पु -> (आधा जीवन 6580 वर्ष, अल्फा क्षय) -> 236 यू, 241 पु -> (आधा जीवन 14.0 वर्ष, बीटा क्षय) -> 241 एएम, 242 पु -> (आधा जीवन 370,000 वर्ष, अल्फा -क्षय) -> 238 यू
इन तीन आइसोटोपों का गंभीर औद्योगिक महत्व नहीं है, लेकिन यूरेनियम -238 नाभिक द्वारा कई न्यूट्रॉन के अनुक्रमिक कैप्चर के माध्यम से, यूरेनियम का उपयोग करके परमाणु रिएक्टरों में ऊर्जा उत्पन्न होने पर उप-उत्पादों के रूप में प्राप्त किया जाता है। आइसोटोप 242 परमाणु गुणों में यूरेनियम-238 के सबसे समान है। आइसोटोप 241 के क्षय से निर्मित अमेरिकियम-241 का उपयोग धूम्रपान डिटेक्टरों में किया गया था।
प्लूटोनियम दिलचस्प है क्योंकि यह अपने जमने के तापमान से कमरे के तापमान तक छह चरण के संक्रमण से गुजरता है, जो किसी भी अन्य रासायनिक तत्व से अधिक है। उत्तरार्द्ध के साथ, घनत्व अचानक 11% बढ़ जाता है, परिणामस्वरूप, प्लूटोनियम कास्टिंग में दरार आ जाती है। अल्फ़ा चरण कमरे के तापमान पर स्थिर होता है, जिसकी विशेषताएँ तालिका में दी गई हैं। अनुप्रयोग के लिए, डेल्टा चरण, जिसका घनत्व कम है, और एक घन शरीर-केंद्रित जाली अधिक सुविधाजनक है। डेल्टा चरण में प्लूटोनियम बहुत लचीला होता है, जबकि अल्फा चरण भंगुर होता है। डेल्टा चरण में प्लूटोनियम को स्थिर करने के लिए, त्रिसंयोजक धातुओं के साथ डोपिंग का उपयोग किया जाता है (गैलियम का उपयोग पहले परमाणु शुल्क में किया गया था)।
प्लूटोनियम के अनुप्रयोग
पहला प्लूटोनियम-आधारित परमाणु उपकरण 16 जुलाई, 1945 को अलामोगोर्डो परीक्षण स्थल (परीक्षण कोडनेम ट्रिनिटी) पर विस्फोट किया गया था।
प्लूटोनियम की जैविक भूमिका
प्लूटोनियम अत्यधिक विषैला होता है; खुले जल निकायों और कामकाजी कमरों की हवा में 239 पु की अधिकतम अनुमेय सांद्रता क्रमशः 81.4 और 3.3 * 10 −5 Bq/l है। प्लूटोनियम के अधिकांश समस्थानिकों में उच्च आयनीकरण घनत्व और छोटी कण पथ लंबाई होती है, इसलिए इसकी विषाक्तता इसके कारण इतनी अधिक नहीं होती है रासायनिक गुण(शायद, इस संबंध में, प्लूटोनियम अन्य भारी धातुओं की तुलना में अधिक जहरीला नहीं है), लेकिन शरीर के आसपास के ऊतकों पर इसके आयनीकरण प्रभाव के कारण। प्लूटोनियम विशेष रूप से उच्च रेडियोटॉक्सिसिटी वाले तत्वों के समूह से संबंधित है। शरीर में, प्लूटोनियम कंकाल, यकृत, प्लीहा, गुर्दे में बड़े अपरिवर्तनीय परिवर्तन पैदा करता है और कैंसर का कारण बनता है। अधिकतम स्वीकार्य सामग्रीशरीर में प्लूटोनियम एक माइक्रोग्राम के दसवें हिस्से से अधिक नहीं होना चाहिए।
थीम से संबंधित कलाकृतियाँप्लूटोनियम
- भविष्य या अतीत की यात्रा के लिए फ्लक्स संचायक के लिए ईंधन के रूप में फिल्म बैक टू द फ्यूचर में डी लोरियन डीएमसी -12 मशीन के लिए प्लूटोनियम का उपयोग किया गया था।
- टॉम क्लैन्सी की "ऑल द फियर्स ऑफ द वर्ल्ड" में अमेरिका के डेनवर में आतंकवादियों द्वारा विस्फोटित परमाणु बम का आरोप प्लूटोनियम से किया गया था।
- केन्ज़ाबुरो ओए "नोट्स ऑफ़ ए पिंच रनर"
- 2006 में, बीकन पिक्चर्स ने प्लूटोनियम-239 फ़िल्म रिलीज़ की ( "पु-239")
