プルトニウムは放射性の銀金属で、作成または破壊に使用できます。それが作られた直後の破壊に使用されていたが、今日、要素は世界中でエネルギーを生成するために主に使用されています。
プルトニウムは、1940年に最初に製造、分離され、第二次世界大戦の終わり、最初の製造からわずか5年後に長崎に投下された「ファットマン」原子爆弾の製造に使用されました。ニューヘブン大学の化学工学。
ただ事実
ロスアラモス国立研究所によると、プルトニウムの特性は次のとおりです。
- 原子番号：94
- 原子記号：Pu
- 原子量：244
- 融点：1,184 F（640 C）
- 沸点：5,842 F（3,228 C）
発見と歴史
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の科学者、ジョセフW.ケネディ、グレンT.シーボーグ、エドワードM.マクミラン、アーサーC.ウォールによって発見されました。この発見は、チームがサイクロトロン装置で加速された重陽子をウラン238に衝突させ、ネプツニウム238と2つの自由中性子を作成したときに発生しました。次に、ネプツニウム238はベータ崩壊を通じてプルトニウム238に崩壊した。
この実験は、第二次世界大戦後の1946年まで、他の科学コミュニティと共有されませんでした。シーボーグは1941年3月にフィジカルレビュー誌にその発見に関する論文を提出しましたが、プルトニウムの同位体であるPu-239が原子爆弾の作成に使用できることが発見されたため、その論文は削除されました。
ロスアラモス国立研究所によると、シーボーグはまもなくシカゴ大学のプルトニウム生産研究所（別名Met研究所）を率いるために派遣されました。研究室の目的は、マンハッタンプロジェクトの一環としてプルトニウムを作成することでした。マンハッタンプロジェクトは、第二次世界大戦中の原子爆弾の開発に専念した秘密の事業でした。
1942年8月18日、彼らは最初の大きな成功を収めました。彼らは目に見える微量のプルトニウムを作り出すことができました。それは約1マイクログラムに等しかった。小さなサンプルから、科学者はプルトニウムの原子量を決定しました。
マンハッタンプロジェクトは、最終的に「三位一体テスト」に十分なプルトニウムを生成しました。実験中、1945年7月16日、ロスアラモス研究所のロバート・オッペンハイマー所長とレスリーグローブ陸軍将校によって、世界初の原爆、つまり「ガジェット」がニューメキシコ州ソコロ近くで爆発しました。
テストの中で、オッペンハイマーは言った、「私たちは世界が同じではないことを知っていました。少数の人々は笑い、少数の人々は泣きました。ほとんどの人々は黙っていました。王子に自分の義務を果たすよう説得し、印象づけるために、彼の多武装形態をとり、「今、私は世界の破壊者である死になりました」と言います。私たちは皆、何らかの方法でそれを考えていたと思います」と王立化学協会は述べています。
爆発のエネルギーはTNTの約20,000トンに相当しました。 1945年8月6日、最初の戦争用原子爆弾が日本の広島に投下されました。しかし、「リトルボーイ」と呼ばれるその原子爆弾には、ウランの核がありました。 1945年8月9日に日本の長崎に投下された2番目の爆弾には、プルトニウム核がありました。 「ファットマン」と呼ばれ、第二次世界大戦の終結を早めました。
プルトニウムの性質
作りたてのプルトニウム金属は銀色の明るい色をしていますが、空気中で酸化すると鈍い灰色、黄色、またはオリーブグリーンの変色をします。金属はすぐに高濃度の鉱酸に溶解します。プルトニウムの大きな部分は、アルファ崩壊によって放出されるエネルギーのため、触ると温かく感じられます。より大きな破片は水を沸騰させるのに十分な熱を生成することができます。室温では、アルファ形プルトニウム（最も一般的な形）は鋳鉄と同じくらい硬くて脆いです。他の金属と合金化して、柔らかくて延性のある室温安定化デルタ型を形成することができます。ほとんどの金属とは異なり、プルトニウムは熱や電気の良導体ではありません。融点が低く、沸点が異常に高い。
プルトニウムは、他のほとんどの金属との合金や中間化合物、および他のさまざまな元素との化合物を形成できます。いくつかの合金は超電導能力を持ち、他のものは核燃料ペレットの製造に使用されます。その化合物は、酸化状態やさまざまな配位子の複雑さに応じて、さまざまな色になります。水溶液では、5つの価イオン状態があります。
プルトニウムは他のすべての超ウラン元素と一緒に、放射線の危険性があり、特殊な装置と予防策で処理する必要があります。動物実験では、組織1キログラムあたり数ミリグラムのプルトニウムが致命的であることがわかっています。
出典
プルトニウムは一般的に自然界には見られません。プルトニウムの微量元素は、天然のウラン鉱石に含まれています。ここでは、ネプツニウムに似た方法で形成されます：中性子による天然ウランの照射とそれに続くベータ崩壊。
しかし主に、プルトニウムは原子力産業の副産物です。ロスアラモス国立研究所によると、毎年約20トンのプルトニウムが生産されています。使用済み核燃料を再処理して、使用可能なプルトニウムを燃料中の他の元素から分離することもできます。
世界核協会によると、1950年代と1960年代に行われた大気兵器の実験により、現在も存在する地球の大気中に何トンものプルトニウムが残っています。
用途
ほとんどの場合、プルトニウムはあまり使用されていません。実際、5つの一般的な同位体のうち、プルトニウムの同位体のうち、プルトニウム238とプルトニウム239の2つだけが何にでも使用されています。
プルトニウム238は、放射性同位元素熱電発電機を使用して宇宙探査機の電気を作るために使用されます。これらの発電機は、プローブが太陽から離れすぎているために十分な太陽光電力を得ることができない場合にオンになります。プルトニウム238を使用するプローブには、CassiniとGalileoがあります。
十分に濃縮されると、プルトニウム239は核分裂連鎖反応を起こす。このため、核兵器や一部の原子炉で使用されています。
実際、プルトニウムの最大の用途の1つはエネルギーです。世界原子力協会によると、ほとんどの原子力発電所で生成されるエネルギーの3分の1以上がプルトニウムから発生しています。プルトニウムは高速中性子炉の主な燃料です。
誰かわかったね？
何十年もの間、科学者たちはプルトニウムがそのグループの他の金属のように作用しなかった理由を疑問に思いました。たとえば、プルトニウムは電気の弱い導体であり、磁石に付着しません。現在、研究者たちは、「失われた磁性」が隠されている場所を突き止め、それは要素の外殻における電子の奇妙な振る舞いと関係しています。外殻に設定された数の電子を持つ他の金属とは異なり、基底状態では、プルトニウムはそこに4、5、または6つの電子を持つことができます。
この変動する外殻電子の数は、プルトニウムが磁性ではない理由を説明しています。原子が磁石と相互作用するためには、その外殻の不対電子が磁場に整列する必要があります。
プルトニウムの最も安定した同位体であるプルトニウム244は、長持ちします。ジェファーソン研究所によれば、半減期は約8,200万年で、アルファ崩壊によりウラン240に崩壊します。
プルトニウムは惑星の冥王星にちなんで名付けられました。これは、天王星にちなんで名付けられたウランと、海王星にちなんで名付けられたネプツニウムに由来するためです。
プルトニウムは中性子、ベータ粒子、ガンマ線を放出します。
