Plutoni – Wikipedia tiếng Việt

Plutoni là một nguyên tố hóa học hiếm, có tính phóng xạ cao với ký hiệu hóa học Pu và số nguyên tử 94. Nó là một kim loại thuộc nhóm actini với bề ngoài màu trắng bạc và bị xỉn khi tiếp xúc với không khí, tạo thành một lớp phủ mờ khi bị oxy hóa. Nguyên tố này thông thường biểu hiện (exhibit) 6 dạng thù hình (allotrope) và bốn trạng thái oxy hóa. Nó phản ứng với cacbon, halogen, nitơ và silicon. Khi tiếp xúc với không khí ẩm, nó tạo thành các oxide và hydride làm thể tích các mẫu giãn nở lên đến 70%, hay nói cách khác là nó bong ra thành dạng bột có thể tự bốc cháy. Nó cũng là một chất độc phóng xạ mà tích tụ trong tủy xương. Những đặc tính này và các tính chất khác khiến cho việc xử lý plutoni trở nên nguy hiểm.

Plutoni là nguyên tố nguyên thủy nặng nhất, đồng vị bền nhất của nó là plutoni-244 có chu kỳ luân hồi bán rã khoảng chừng 80 triệu năm đủ lâu để nguyên tố này hoàn toàn có thể được tìm thấy ở dạng vết trong tự nhiên. [ 3 ] Nhưng plutoni là loại sản phẩm phụ liên tục xuất hiện khi nguyên tử urani bị tách làm đôi trong lò phản ứng hạt nhân. Một số hạt hạ nguyên tử được tăng cường trong quy trình phân hạch đổi khác urani thành plutoni. [ 4 ]Đồng vị quan trọng nhất của plutoni là plutoni-239, với chu kỳ luân hồi bán rã 24.100 năm. Plutoni-239 là đồng vị có ích nhất trong những vũ khí hạt nhân. Plutoni-239 và plutoni-241 có năng lực phân hạch, có nghĩa là những nguyên tử của nó hoàn toàn có thể tách ra bằng cách bắn phá bởi neutron nhiệt hoạt động chậm giải phóng nguồn năng lượng, tia gamma và nhiều neutron hơn. Các neutron này sau đó hoàn toàn có thể duy trì phản ứng hạt nhân dây chuyền sản xuất, được ứng dụng trong những vũ khí hạt nhân và lò phản ứng hạt nhân .

Plutoni-238 có chu kỳ bán rã 88 năm và phát ra các hạt anpha. Nó là một nguồn cung cấp nhiệt trong các máy phát điện hạt nhân, một loại động cơ cung cấp điện cho tàu không gian cỡ nhỏ. Plutoni-240 có tỷ lệ phân hạch tự phát cao, làm tăng thông lượng neutron của bất kỳ mẫu nào. Sự có mặt của plutoni-249 hạn chế khả năng sử dụng của các mẫu trong vũ khí hạt nhân hoặc nhiên liệu hạt nhân, và xác định cấp của nó. Các đồng vị của plutoni đắt và khó tách, vì thế các đồng vị riên biệt thường được sản xuất trong các lò phản ứng chuyên dụng.

Plutoni được một nhóm nghiên cứu đứng đầu là Glenn T. Seaborg và Edwin McMillan tổng hợp đầu tiên năm 1940 tại Đại học California, Berkeley bằng cách bắn phá urani-238 bởi hạt nhân deuteron. McMillan đặt tên nguyên tố mới theo tên Pluto (Sao Diêm Vương), và Seaborg đề nghị ký hiệu nó là Pu. Sau đó, một lượng nhỏ plutoni ở dạng vết cũng được phát hiện trong tự nhiên. Việc tạo ra plutoni được sử dụng với lượng lớn lần đầu tiên trong phần chính của dự án Manhattan suốt chiến tranh thế giới thứ 2, để tạo ra bom nguyên tử đầu tiên. Vụ thử hạt nhân đầu tiên, “Trinity” (tháng 7 năm 1945), và bom nguyên tử lần thứ 2 được sử dụng để phá hủy thành phố (Nagasaki, Nhật Bản tháng 8 năm 1945), “Fat Man”, cả hai lõi đều dùng plutoni-239. Các nghiên cứu thí nghiệm ảnh hưởng của plutoni đối với con người đã được tiến hành mà không có sự đồng ý trước, và một số tai nạn (criticality accident), gây chết người đã xảy ra trong và sau chiến tranh. Chất thải plutoni từ các nhà máy điện hạt nhân và từ việc giải trừ vũ khí hạt nhân được tạo ra trong suốt thời kỳ chiến tranh lạnh là những mối nguy hiểm cho môi trường. Các nguồn khác của plutoni trong môi trường như bụi phóng xạ từ các vụ thử hạt nhân trên mặt đất (hiện nay đã bị cấm).

Tính chất vật lý[sửa|sửa mã nguồn]

Tỷ trọng của plutoni theo nhiệt độ

Plutoni có màu trắng bạc sáng ban đầu nhìn thì rất giống niken, nhưng nó bị oxy hóa rất nhanh trong không khí làm chuyển sang màu xám tối, mặc dù đôi khi cũng gặp màu lục xanh oliu và lục vàng.[5][6] Ở nhiệt độ phòng, plutoni có dạng thu hình α (anpha). Hình dạng cấu trúc phổ biến nhất của nguyên tố này giòn và cứng giống như gang xám trừ khi nó ở dạng hợp kim với các kim loại khác làm cho nó mềm và dễ uốn/dát. Không giống với hầu hết kim loại khác, nó không dẫn nhiệt và dẫn điện tốt. Plutoni có điểm nóng chảy thấp (640 °C) và có điểm sôi cao bất thường (3,327 °C).[5]

Phát xạ hạt alpha giải phóng hạt nhân heli nguồn năng lượng cao là cách phát xạ thông dụng của plutoni. [ 7 ] 5 kg lõi của vũ khí hạt nhân đặc trưng chứa khoảng chừng 12,5 × 1024 nguyên tử. Với chu kỳ luân hồi bán rã 24.100 năm, khoảng chừng 11,5 × 1012 trong số nguyên tử trên phân rã mỗi giây phát ra 5,157 MeV hạt anpha bằng với 9,68 W. Nhiệt sinh ra từ việc bắt giữ những hạt này làm tất cả chúng ta có cảm xúc ấm khi chạm tay vào. [ 8 ] [ 9 ]Điện trở suất của plutoni ở nhiệt độ phòng là rất cao so với mặt phẳng chu của những sắt kẽm kim loại, và giá trị này sẽ cao hơn ở nhiệt độ thấp hơn, đó là điều không bình thường so với một sắt kẽm kim loại. [ 10 ] Xu hướng này liên tục khi nhiệt độ giảm xuốn 100 K, dưới mức này điện trở suất giảm nhanh gọn so với những nguyên chất ( chưa bị oxy hóa ). [ 10 ] Sau đó điện trở suất khởi đầu tăng theo thời hạn ở khoảng chừng 20 K do sự hủy hoại bức xạ, với vận tốc được quyết định hành động bởi thành phần đồng vị của mẫu. [ 10 ]Do tự chiếu xạ, một mẫu plutoni sẽ mỏi diễn ra trong hầu hết cấu trúc tinh thể của nó, tức là sự sắp xếp có thứ tự của những nguyên tử của nó bị phá vở do phóng xạ theo thời hạn. [ 11 ] Tự chiếu xạ cũng hoàn toàn có thể dẫn đến việc tôi làm chống lại một vài hiệu ứgn mỏi khi nhiệt độ tăng trên 100 K. [ 12 ]

Không giống hầu hết các kim loại khác, plutoni tăng tỷ trọng khoảng 2,5% khi nó nóng chảy, nhưng tỷ trọng của kim loại lỏng thì thể hiện sự suy giảm tuyến tính theo nhiệt độ.[10] Gần điểm nóng chảy, plutoni lỏng cũng có độ nhớt và ứng suất mặt rất cao so với các kim loại khác.[11]

A graph showing change in atomic volume with increasing temperature upon sequential phase transitions between alpha, beta, gamma, delta, delta' and epsilon phases anpha (α), beta (β), gamma (γ), delta (δ), delta phẩy (δ’), & epsilon (ε)[13]Plutoni có 6 dạng thù hình : ( α ), ( β ), ( γ ), ( δ ), ( δ ‘ ), và ( ε )Plutoni thông thường có 6 dạng thù hình và một dạng thứ 7 ( zeta, ζ ) ở nhiệt độ trong dãi áp suất số lượng giới hạn. [ 13 ] Các dạng thù hình khác nhau về hình dạng sắp xếp của nguyên tố có điểm rất giống nhau là nội năng nhưng có tỉ trọng và cấu trúc tinh thể đổi khác đáng kể. Điều này làm cho plutoni rất nhạy cảm với những đổi khác về nhiệt độ, áp suất hoặc và điều đó làm cho thể tích biến hóa đặc trưng sau khi chuyển pha từ dạng thù hình này sang sang khác. [ 11 ] Tỷ trọng của những thù hình khác nhau biến hóa từ 16,00 g / cm³ đến 19,86 g / cm³. [ 14 ]Việc sống sót những dạng thù hình này làm cho việc gia công plutoni trở nên rất khó, vì nó đổi khác trạng thái một cách thuận tiện. Ví dụ dạng α sống sót ở nhiệt độ phòng trong plutoni chưa được gia công. Nó có đặc thù gia công tương tự như như gang nhưng biến hóa thành dạng β có tính dẻo và dễ uốn ở nhiệt độ cao hơn một chút ít. [ 15 ] Các nguyên do dẫn đến sự phức tạp về những pha thì chưa được hiểu một cách toàn vẹn. Dạng α có cấu trúc tinh thể đơn tà có tính đối xứng thấp, có tính giòn, bền, nén được, và dẫn suất kém. [ 13 ]Plutoni ở dạng δ thường hình thành ở nhiệt độ từ 310 °C đến 452 °C, nhưng nó không thay đổi ở nhiệt độ phòng khi ở dạng kim loại tổng hợp với một lượng nhỏ galli, nhôm, hay cesi, làm tăng năng lực thao tác và làm cho hoàn toàn có thể hàn nó được. [ 15 ] Dạng delta có những đặc thù sắt kẽm kim loại đặc trưng hơn, và tương đối bền và dễ uốn như nhôm. [ 13 ] Trong vũ khí phân hạch, sóng sóc nổ được dùng để nén lõi plutoni cũng gây ra sự chuyển dạng từ pha delta thường thì sang pha anpha đặc hơn, có ý nghĩa ứng dụng để đạt đến mức siêu tới hạn. [ 16 ] Pha ε là dạng thù hình rắn ở nhiệt độ cao nhất, biểu lộ tính tự khuếch tán nguyên tử cao không bình thường so với những nguyên tố khác. [ 11 ]

Phân hạch hạt nhân[sửa|sửa mã nguồn]

A rusty metal cylinder A ring of weapons-grade 99.96 % pure electrorefined plutonium, enough for one bomb core. The ring weighs 5.3 kg, is ca. 11 cm in diameter and its shape helps with criticality safetyPlutoni là một nguyên tố có những electron ngoài cùng thuộc lớp 5 f đây là ranh giới chuyển tiếp giữa số lượng giới hạn mà những electron của nó hoàn toàn có thể có link hoặc không có link với một nguyên tử riêng không liên quan gì đến nhau ; nó được xem là một trong số những nguyên tử phức tạp nhất. [ 17 ] Đây là sắt kẽm kim loại actini có tính phóng xạ, đặc biệt quan trọng là đồng vị plutoni-239 là một trong 3 đồng vị phân hạch nguyên thủy [ note 1 ] [ 18 ] ( hai đồng vị còn lại là urani-233 và urani-235 ) ; [ 19 ] plutoni-241 cũng có năng lực phân hạch cao. Xét về năng lực phân hạch, một đồng vị hạt nhân nguyên tử phải có năng lực tách đôi lúc bị tác động ảnh hưởng bởi neutron hoạt động chậm, và giải phóng đủ lượng neutron thiết yếu để duy trì phản ứng dây chuyền sản xuất .Plutoni-239 có thông số sinh neutron ( k ) lớn hơn 1, do đó nếu sắt kẽm kim loại có đủ khối lượng và yếu tố hình học thích hợp ( như khối cầu nén ), nó hoàn toàn có thể đạt đến khối lượng tới hạn. [ 20 ] Trong quy trình phân hạch, một phần nguồn năng lượng lên kết được giải phóng ở dạng nhiệt, điện từ và động năng mal ; một kg plutoni-239 hoàn toàn có thể tạo ra một vụ nổ tương tự với 20.000 tấn thuốc nổ TNT. [ 8 ] Do tạo ra nguồn nguồn năng lượng khổng lồ nên plutoni-239 được ứng dụng làm vũ khí hạt nhân và được dùng trong lò phản ứng .Việc xuất hiện đồng vị plutoni-240 trong mẫu sẽ làm số lượng giới hạn năng lực của bom hạt nhân, vì plutoni-240 có vận tốc phân hạch tự phát tương đối cao ( ~ 440 phân hạch một giây / 1 gram sinh ra hơn 1.000 neutron / giây / gram [ 21 ] ) nên sẽ làm tăng mức neutron bắt đầu và làm tăng rủi ro tiềm ẩn đạt đến trang thái siêu tới hạn cực nhanh mà chưa đạt đến trạng thái tối đa của một chuỗi phản ứng dây chuyền sản xuất thiết yếu. [ 22 ] Plutoni được xác lập đạt cấp vũ khí, cấp nguyên vật liệu hay cấp nguồn năng lượng lò phản ứng tùy thuộc vào Phần Trăm plutoni-240 có trong đó. Plutoni cấp vũ khí chứa ít hơn 7 % plutoni-240, còn cấp nguyên vật liệu thì chứa từ 7 % đến dưới 19 %, và cấp nguồn năng lượng lò phản ứng thì chứa từ 19 % plutoni-240 trở lên. Plutoni siêu cấp chứ đồng vị plutoni-240 ít hơn 4 % thì được dùng trong những vũ khí đặt trên những tàu và tàu ngầm của thủy quân Hoa Kỳ do nó có độ phóng xạ thấp hơn. [ 23 ] Đồng vị plutoni-238 không hề phân hạch nhưng hoàn toàn có thể trải qua quy trình phân hạch một cách thuận tiện bằng cách dùng neutron nhanh và nó phát ra hạt anpha. [ 8 ]

Các đồng vị[sửa|sửa mã nguồn]

Có 20 đồng vị phóng xạ của plutoni đã được phân biệt. Các đồng vị sống lâu nhất là plutoni-244 có chu kỳ luân hồi bán rã 80,8 triệu năm, plutoni-242 là 373.300 năm, và plutoni-239 là 24.110 năm. Tất cả những đồng vị phóng xạ còn lại có chu kỳ luân hồi bán rã nhỏ hơn 7.000 năm. Nguyên tố này cũng có 8 đồng phân hạt nhân, mặc dầu không có đồng phân nào không thay đổi và tổng thể có chu kỳ luân hồi bán rã nhỏ hơn 1 giây. [ 7 ]Các đồng vị của plutoni có số khối nằm trong khoảng chừng từ 228 đến 247. Các chính sách phân rã khởi đầu của những đồng vị có số khối thấp hơn đồng vị bền nhất plutoni-244, là phân hạch tự phát, phát ra hạt anpha và hầu hết tạo thành những đồng vị urani ( 92 proton ) và neptuni ( 93 proton ). Cơ chế phân rã khởi đầu so với những đồng vị có số khối cao hơn đồng vị plutoni-244 là phát ra hạt beta và hầu hết tạo thành những đồng vị americi ( 95 proton ). Plutoni-241 là đồng vị mẹ của chuỗi phân rã neptuni phân rã tạo ra americi-241 và hạt β hoặc electron. [ 7 ] [ 24 ]Plutoni-238 và 239 là những đồng vị tổng hợp phổ cập nhất. [ 8 ] Plutoni-239 được tổng hợp trải qua phản ứng giữa urani ( U ) và neutron ( n ) trải qua tiến trình trung gian với phân rã beta ( β − ) và neptuni ( Np ) : [ 25 ]

92 238 U + 0 1 n ⟶ 92 239 U → 23.5 m i n β − 93 239 N p → 2.3565 d β − 94 239 P u { \ 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 } }\mathrm{^{238}_{\ 92}U\ +\ ^{1}_{0}n\ \longrightarrow \ ^{239}_{\ 92}U\ \xrightarrow[23.5 \ min]{\beta^-} \ ^{239}_{\ 93}Np\ \xrightarrow[2.3565 \ d]{\beta^-} \ ^{239}_{\ 94}Pu}

Neutron từ sự phân hạch urani-235 được bắt giữ bởi hạt nhân urani-238 để tạo ra urani-239 ; qua một phân rã beta sẽ đổi khác một neutron thành proton để tạo ra Np-239 ( chu kỳ luân hồi bán rã 2,36 ngày ) và qua một phân rã beta khác để tạo ra plutoni-239. [ 26 ] Những người thao tác cho dự án Bất Động Sản Tube Alloys đã Dự kiến trên kim chỉ nan phản ứng nào năm 1940 .Plutoni-238 được tổng hợp từ việc bắn phá urani-238 bằng những hạt nhân deuteron theo phản ứng sau : [ 27 ]

92 238 U + 1 2 D ⟶ 93 238 N p + 2 0 1 n ; 93 238 N p → 2.117 β − 94 238 P u { \ displaystyle \ mathrm { ^ { 238 } _ { \ 92 } U \ + \ _ { 1 } ^ { 2 } D \ \ longrightarrow \ _ { \ 93 } ^ { 238 } Np \ + \ 2 \ _ { 0 } ^ { 1 } n \ quad ; \ quad _ { \ 93 } ^ { 238 } Np \ { \ xrightarrow [ { 2.117 \ } ] { \ beta ^ { – } } } \ _ { \ 94 } ^ { 238 } Pu } }\mathrm{^{238}_{\ 92}U\ +\ ^{2}_{1}D\ \longrightarrow \ ^{238}_{\ 93}Np\ +\ 2\ ^{1}_{0}n \quad;\quad ^{238}_{\ 93}Np\ \xrightarrow[2.117 \ ]{\beta^-} \ ^{238}_{\ 94}Pu}

Trong quy trình này, hạt nhân Deuteri đụng vào urani-238 sinh ra 2 neutron và neptuni-238, đến lượt nó neptuni-238 phân rã tự phát bằng cách phát ra những hạt beta âm để tạo thành plutoni-238 .

Nhiệt phân rã và đặc thù phân hạch[sửa|sửa mã nguồn]

Các đồng vị plutoni trải qua phân rã phóng xạ sinh ra nhiệt phân rã. Các đồng vị khác nhau sinh ra những lượng nhiệt khác nhau theo khối lượng của chúng. Nhiệt phân rã thường được tính theo đơn vị chức năng watt / kilogram, hay milliwatt / gram .
Americi-241, mẫu sản phẩm phân rã của plutoni-241, có chu kỳ luân hồi bán rã 430 năm, 1,2 phân hạch tự phát / 1 gram / 1 giây, và nhiệt phân rã là 114 watt / kg. Khi phân rã nó phát ra những tia gamma có năng lực đâm xuyên mạnh. Sự xuất hiện của nó trong plutoni, xác lập theo hàm lượng bắt đầu của plutoni-241, được xem là làm tăng nguy khốn phơi nhiễm phóng xạ so với những cấu túc xung quanh và con người .

Các hợp chất[sửa|sửa mã nguồn]

Five liuids in glass bottles: violet, label Pu(III); dark brown, label Pu(IV)HClO4; light purple, label Pu(V); light brown, label Pu(VI); dark green, label Pu(VII). Các trạng thái oxy hóa của plutoni trong dung dịchỞ nhiệt độ phòng, plutoni nguyên chất có màu bạc nhưng sẽ chuyển sang màu xỉn khi bị oxy hóa. [ 29 ] Plutoni có 4 trạng thái oxy hóa phổ cập trong dung dịch gốc nước và một dạng hiềm gặp hơn gồm : [ 14 ]

  • Pu(III), ion Pu3+ (oải hương lam)
  • Pu(IV), ion Pu4+ (nâu vàng)
  • Pu(V), ion PuO2+ (hồng tím)[note 2]
  • Pu(VI), as PuO22+ (vàng hồng)
  • Pu(VII), as PuO53− (lục)–ion hóa trị 7 thì hiếm gặp

Màu sắc của những dung dịch plutoni tùy thuộc vào trạng thái oxy hóa và anion acid tự nhiên. [ 30 ] Anion acid ảnh hưởng tác động đến Lever tạp phức – cách mà cách nguyên tử link với một nguyên tử TT của những đồng vị plutoni .Plutoni sắt kẽm kim loại được tạo ra từ phản ứng của plutoni tetrafluoride với bari, calci hoặc lithi ở 1200 °C. [ 31 ] Nó phản ứng với những acid, oxy, và hơi nước nhưng không phản ứng với kiềm, và thuận tiện hòa tan trong những acid clohydric, hydroiodic và perchloric. [ 32 ] Kim loại nóng chảy phải được cất giữ trong môi trường tự nhiên chân không hoặc khí trơ để ngăn phản ứng với không khí. [ 15 ] Ở 135 °C sắt kẽm kim loại plutoni sẽ bốc cháy trong không khí và sẽ nổ nếu xuất hiện cacbon tetrachlorua. [ 33 ] A black block on a table with red spots on top and yellow powder around it. Plutonium pyrophoricity can cause it to look like a glowing ember under certain conditions .Plutoni là một sắt kẽm kim loại hoạt động giải trí. Trong không khí ẩm hoặc argon ẩm, nó bị oxy hóa một cách nhanh gọn tạo ra hỗn hợp những oxide và hydrit. [ 5 ] Nếu sắt kẽm kim loại của nó tiếp xúc đủ lâu với một lượng hơi nước nhất định thì sẽ hình thành một lớp bột PuO2 phủ lên mặt phẳng của nó. [ 5 ] Quá trình này cũng tạo thành plutoni hydrit nhưng với lượng nước nhiều hơn thì chỉ tạo ra PuO2. [ 32 ]Với lớp áo này, kim có năng lực tự bốc cháy, vì vậy sắt kẽm kim loại plutoni thường được luân chuyển trong thiên nhiên và môi trường trơ và không như nitơ hay argon. Oxy là chậm những hiệu ứng của những chất ẩm và đóng vai trò như chất thụ động. [ 5 ]Plutoni biểu lộ vận tốc phản ứng mạnh, thuận nghịch với hydro tinh khiết tạo thành plutonium hydride. [ 11 ] Nó cũng sẵn sàng chuẩn bị phản ứng với oxy tạo thành PuO và PuO2 cũng như những oxide trung gian ; plutoni oxide tăng hơn 40 % thể tích so với plutoni sắt kẽm kim loại. Nó phản ứng với những halogen tạo ra những hợp chất dạng PuX3, với X hoàn toàn có thể là F, Cl, Br hoặc I ; PuF4 cũng xuất hiện. Các oxyhalide sau cũng được tìm thấy : PuOCl, PuOBr và PuOI. Nó sẽ phản ứng ớ cacbon để tạo ra PuC, nitơ tạo ra PuN và silic tạo ra PuSi2. [ 14 ] [ 33 ]Nồi được dùng để chứa plutoni cần chịu được những tính chất khử mạnh của nó. Các sắt kẽm kim loại chịu lửa như tantalum và tungsten cùng với những oxide bền hơn như boride, carbide, nitride và silicide hoàn toàn có thể chịu được những đặc thù này. Quá trình nóng chảy trong electric arc furnace hoàn toàn có thể được dùng để tạo ra những thỏi nhỏ sắt kẽm kim loại mà không cần dùng nồi nấu. [ 15 ]Cerium được dùng làm chất có đặc thù hóa học giống plutoni để làm đồ vật chứa, chiết tách và những công nghệ tiên tiến khác. [ 34 ]

Tạo kim loại tổng hợp[sửa|sửa mã nguồn]

Plutoni hoàn toàn có thể tạo 1 số ít kim loại tổng hợp và những hợp chất trung giann với hầu hết những sắt kẽm kim loại khác, ngoại trừ những sắt kẽm kim loại kiềm như lithi, natri, kali, và rubidi ; và những sắt kẽm kim loại kiềm thổ như magiê, calci, stronti, và bari ; và sắt kẽm kim loại đất hiếm như europi và ytterbi. [ 32 ] Ngoài ra, những sắt kẽm kim loại hoàn toàn có thể gia công như crôm, molybden, niobi, tantali, và tungsten hoàn toàn có thể hòa tan trong dung dịch plutoni, nhưng không hòa tan hoặc hòa tan rất ít trong plutoni rắn. [ 32 ] Galli, nhôm, americi, scandi và ceri hoàn toàn có thể không thay đổi hóa đồng phân δ của plutoni ở nhiệt độ phòng. Silic, indi, kẽm và zirconi được cho phép tạo thành đồng phân δ khi làm lạnh nhanh. Một lượng lớn hafni, holmi và thali cũng được cho phép duy trì pha δ ở nhiệt độ phòng. Neptuni là nguyên tố duy nhất hoàn toàn có thể không thay đổi pha α ở nhiệt độ cao hơn. [ 11 ]Các kim loại tổng hợp plutoni hoàn toàn có thể được tạo ra bằng cách cho sắt kẽm kim loại thiết yếu vào plutoni nóng chảy. Nếu sắt kẽm kim loại tạo kim loại tổng hợp đủ tính khử, plutoni hoàn toàn có thể được cho vào ở dạng oxide hay halide. Các kim loại tổng hợp gali-plutoni pha δ và nhôm-plutoni được tạo ra bằng cách thêm plutoni ( III ) fluoride vào gali hoặc nhôm nóng chảy, đây là một điểm thuận tiện nhằm mục đích tránh việc tiếp xúc trực tiếp với sắt kẽm kim loại plutoni có tính phản ứng cao. [ 35 ]

  • Plutoni-galli được dùng để ổn định hóa pha δ của plutoni, nhằm tránh các vấn đề gặp phải khi nó chuyển sang pha α và pha α-δ. Ứng dụng chủ yếu của nó là trong các pit của implosion nuclear weapons.[36]
  • Plutoni-nhôm là một hợp kim thay thế cho hợp kim Pu-Ga. Nó là thành phần ban đầu dùng trong việc ổn định hóa pha δ, nhưng nó có khuynh hướng phản ứng với các hạt anpha và giải phóng neutron làm giảm công năng của nó trong các vũ pit của vũ khí hạt nhân. Hợp kim plutoni-nhôm cũng có thể được ứng dụng làm một phần của nhiên liệu hạt nhân.[37]
  • Hợp kim plutoni-galli-coban (PuCoGa5) là một chất siêu dẫn phi truyền thống ở nhiệt độ dưới 18,5 kelvin, cường độ lớn hơn giá trị cao nhất giữa các hệ fermion nặng, và có dòng điện tới hạn lớn.[17][38]
  • Hợp kim plutoni-zirconi có thể được sử dụng làm nhiên liệu hạt nhân.[39]
  • Các hợp kim plutoni-ceriplutoni-ceri-coban cũng được dùng làm nhiên liệu hạt nhân.[40]
  • Plutoni-urani, với khoảng 15–30% mol. plutoni, có thể được dùng làm nhiên liệu hạt nhân cho các lò phản ứng tái sinh nhan. Do tính tự cháy và sự nhạy cảm cao của nó đối với ăn mòn tại điểm tự bốc cháy hay việc phân hủy sau khi tiếp xúc với không khí nên cần tạo hợp kim với các thành phần khác. Thêm nhôm, cacbon hay đồng vào sẽ không làm cải thiện tôlàm tăng tôc độ tự phân hủy một cách đáng kể; còn nếu thêm zirconi và sắt sẽ tăng tính chống ăn mòn nhưng chúng có thể phân hủy trong vài tháng trong không khí. nếu thêm vào titan hay zirconi sẽ làm tăng điểm nóng chảy của hợp kim.[41]
  • Các hợp kim plutoni-urani-titanplutoni-urani-zirconi đã được nghiên cứu để dùng làm nhiên liệu hạt nhân. Việc thêm vào nguyên tố thứ 3 sẽ làm tăng khả năng chống ăn mòn, giảm tính cháy, và tăng tính dẻo, tính kéo sợi, độ bền và sự nở vì nhiệt. Plutoni-urani-molybden có khả năng chống ăn mòn tốt nhất, vì nó tạo thành một lớp oxide mỏng bảo vệ, nhưng với titan và zirconi thì chỉ có tác dụng về mặt vật lý.[41]
  • Hợp kim thori-urani-plutoni đã được nghiên cứu để làm nhiên liệu hạt nhân cho các lò phản ứng tái sinh nhanh.[41]

Một lượng rất nhỏ dạng vết của ít nhất 2 đồng vị plutoni (plutoni-239 và 244) có thể được tìm thấy trong tự nhiên. Các vết của plutoni-239 chỉ chiếm khoảng vài ppt, và các sản phẩm phân rã của nó cũng được tìm thấy trong tự nhiên ở một số mỏ urani,[42] như trong “lò phản ứng phân hạch tự nhiên” ở Oklo, Gabon.[43] Tỷ lệ plutoni-239/urani ở urani Mỏ Cigar Lake dao động trong khoảng từ 2.4 × 10−12 đến 44 × 10−12.[44] Thậm chí một lượng nhỏ hơn của plutoni-244 nguyên thủy có mặt trong tự nhiên do chúng có chu kỳ bán rã tương đối cao khoảng 80 triệu năm.[45] Các hàm lượng vết của Pu-239 có nguồn gốc từ các kiểu sau: trong những trường hợp hiếm, U-238 trải qua phân hạch tự phát, và trong quá trình này, hạt nhân phát ra một hoặc hai neutron tự do cùng với động năng. Khi một trong các neutron này va chạm vào nguyên tử U-238 khác, nó bị thấp thụ tạo ra U-239. Với toh72i gian tồn tại khá ngắn, U-239 phân rã thành neptuni-239 (Np-239), và sau đó Np-239 phân rã thành Pu-239.

Vì đồng vị Pu-240 có thời hạn sống sót tương đối lâu xuất hiện trong chuỗi phân rã của plutoni-244, nó cũng hoàn toàn có thể xuất hiện, mặc dầu gấp 10.000 lần nhưng vẫn hiếm hơn. Cuối cùng, một lượng cực nhỏ plutoni-238 tham gia vào phân rã beta kép của urani-238 cực kỳ hiếm gặp, được tìm thấy trong những mẫu urnai tự nhiên. [ 46 ]

Một lượng vết nhỏ plutoni thường được tìm thấy trong cơ thể con người từ các nguồn trong các vụ thử hạt nhân dưới nước và trong khí quyển và một lượng nhỏ từ các tai nạn hạt nhân lớn. Hầu hết các vụ thử hạt nhân dưới nước và trong khí quyển đã bị dừng theo Hiệp ước Cấm thử hạt nhân năm 1963, trong đó, các nước tham gia ký kết gồm Hoa Kỳ, Vương quốc Anh, Liên Xô, và các nước khác. Việc thử vũ khí hạt nhân trong khí quyển đã được tiếp tục ở các nước không tham gia vào Hiệp ước trên như Trung Quốc (thử bom hạt nhân trên sa mạc Gobi năm 1964, thử bom hydro năm 1967, và các thử nghiệm sau đó),[cần dẫn nguồn] và Pháp (thử trong thập niên 1980).[cần dẫn nguồn]

Plutoni-239 là đồng vị dồi dào nhất của plutoni có năng lực dùng để sản xuất vũ khí hạt nhân và trong lò phản ứng. [ 33 ]

Cũng có giả thuyết cho rằng một lượng nhỏ plutoni được tạo ra từ việc bắn phát các quặng urani bởi tia vũ trụ.[cần dẫn nguồn]

Enrico Fermi và nhóm nhà khoa học của Đại học Rome đã thông báo rằng họ phát hiện ra nguyên tố thứ 94 năm 1934.[47] Fermi gọi nguyên tố này là hesperium và đã đề cập đến nó trong Nobel Lecture của ông năm 1938.[48] Thực sự, mẫu đó là một hỗn hợp gồm bari, krypton, và các nguyên tố khác, nhưng điều đó đã chưa được biết đến vào thời điểm đó do sự phân hạch hạt nhân chưa được phát hiện.[49]

Picture of an elderly man in a suit facing the left to the viewer. Glenn T. Seaborg và nhóm nghiên cứu của ông ở Berkeley là người đầu tiên tạo ra plutoni.Plutoni ( đặc biệt quan trọng là plutoni-238 ) đã được tạo ra tiên phong vào ngày 14 tháng 12 năm 14, 1940, và được xác lập đặc thù hóa học vào ngày 23 tháng 2 năm 1941, bởi Dr. Glenn T. Seaborg, Edwin M. McMillan, J. W. Kennedy, and A. C. Wahl khi họ dùng hạt nhân deuteron bắn phá urani trong máy gia tốc 60 inch ( 150 cm ) ở Đại học California, Berkeley. [ 50 ] [ 51 ] Trong thí nghiệm năm 1940, neptuni – 238 đã được tạo ra một cách trực tiếp từ việc bắn phá nhưng bị phân rã phát ra tia beta 2 ngày sau đó, và tạo ra nguyên tố 94. [ 33 ]

Một bài báo về việc phát hiện này đã được nhóm nghiên cứu gởi đến tạp chí Physical Review vào tháng 3 năm 1941.[33] Bài báo đã được rút lại trước khi được đăng do họ phát hiện rằng một đồng vị của nguyên tố mới (plutoni-239) có thể trải qua sự phân hạch hạt nhân theo cách mà có thể dùng nó làm bom hạt nhân. Việc xuất bản đã được trì hoãn đến 1 năm sau khi kết thúc chiến tranh thế giới thứ 2 do vấn đề an ninh.[18][52]

Edwin McMillan trước đó đã đặt tên cho nguyên tố siêu urani tiên phong theo tên hành tinh Neptune và đã đề xuất kiến nghị rằng nguyên tố 94 tiếp theo trong dãi này cần đặt theo tên hành tinh tiếp theo là Pluto. [ 8 ] [ 53 ] [ note 3 ] Seaborg bắt đầu dự tính đặt tên nguyên tố này là ” plutium “, nhưng sau đó ông nghĩ rằng nó nghe không hay bằng ” plutonium. ” [ 54 ] [ 52 ] Ông chọn ký hiệu ” Pu ” như cách nói đùa, mà không cần chú ý quan tâm vào bảng tuần hoàn. [ note 4 ] Các tên sửa chữa thay thế cũng đã được Seaborg và những người khác xét đến như ” ultimium ” hay ” extremium ” do những niềm tin sai lầm đáng tiếc rằng họ đã tìm thấy nguyên tố hoàn toàn có thể sau cuối [ 55 ] và nặng nhất trong bảng tuần hoàn. [ 52 ]

Nghiên cứu thời kỳ đầu[sửa|sửa mã nguồn]

Tính chất hóa học cơ bản của plutoni được phát hiện là giống với urani sau một vài tháng đầu nghiên cứu và điều tra. [ 33 ] Việc nghiên cứu và điều tra nguyên tố này thời kỳ tiên phong đã được thực thi tạo phòng thí nghiệm Metallurgical bí hiểm thuộc Đại học Chicago. Vào ngày 18 tháng 8 năm 1942, một hàm lượng vết của nguyên tố này đã được cô lập và được đo đạc lần tiên phong. Khoảng 50 microgram plutoni-239 cộng với urani và những loại sản phẩm phân hạch đã được tạo ra và chỉ có khoảng chừng 1 microgram plutoni đã được cô lập. [ 42 ] Công đoạn này được cho phép những nhà hóa học hoàn toàn có thể xác lập khối lượng nguyên tử của nguyên tố mới. [ 56 ] [ note 5 ]Vào tháng 11 năm 1943, một lượng plutoni trifluoride đã được khử để tạo ra mẫu plutoni sắt kẽm kim loại tiên phong : chỉ một vài microgram kim lại ở dạng hạt. [ 42 ] Một lượng vừa đủ plutoni đã được tạo ra bằng giải pháp tổng hợp để hoàn toàn có thể nhận thấy bằng mắt thường. [ 57 ]Các đặc thù hạt nhân của plutoni-239 cũng đã được nghiên cứu và điều tra sau đó ; những nhà nghiên cứu phát hiện rằng khi một neutron va chạm vào nó, nó sẽ tách ra ( phân hạch ) bằng cách giải phóng những neutron và nguồn năng lượng. Các neutron mới này hoàn toàn có thể tương tác với những nguyên tử plutoni-239 khác và quy trình cứ liên tục theo một phản ứng dây chuyền sản xuất nhanh theo hàm mũ. Quá trình này hoàn toàn có thể tạo ra một vụ nổ đủ lớn để hủy hoại một thành phố nếu có đủ đồng vị được cô đọng để tạo thành một khối lượng tới hạn. [ 33 ]

Sản xuất trong Dự án Manhattan[sửa|sửa mã nguồn]

Trong suốt cuộc chiến tranh quốc tế thứ 2, cơ quan chính phủ Hoa Kỳ đã triển khai một dự án Bất Động Sản sản xuất bom nguyên tử mang tên Dự án Manhattan ( Manhattan Project ). Ba vị trí sản xuất và nghiên cứu và điều tra cơ bản của dự án Bất Động Sản là nhà máy sản xuất sản xuất plutoni ở nơi mà ngày này là Hanford Site, những cơ sở làm giàu urani ở Oak Ridge, Tennessee, và phòng thí nghiệm phong cách thiết kế và điều tra và nghiên cứu vũ khí, thời nay là Phòng thí nghiệm Los Alamos. [ 58 ] Lò phản ứng sản xuất tiên phong tạo ra plutoni-239 là lò phản ứng than chì X-10. Nó đã được kiến thiết xây dựng năm 1943 ở cơ sở Oak Ridge mà sau đó trở thành Phòng thí nghiệm Oak Ridge. [ 33 ] [ note 6 ]Ngày 5 tháng 4 năm 1944, Emilio Segrè ở Los Alamos nhận được mẫu plutoni được tạo ra trong lò phản ứng ở Oak Ridge. [ 59 ] Chỉ trong vòng vài chục ngày sau, ông phát hiện ra rằng plutoni từ lò phản ứng có nồng độ cao hơn đồng vị plutoni-240 được tạo ra từ máy gia tốc. Plutoni-240 có vận tốc phân hạch tự phát cao, làm tăng lượng neutron cơ bản của mẫu plutoni. Vũ khí plutoni loại súng được đặt tên theo mã là ” Thin Man “, phải bị hủy bỏ do số lượng những neutron sinh ra từ quy trình phân hạch tự phát tăng cao .Toàn bộ phong cách thiết kế vũ khí plutoni ở Los Alamos đã được biến hóa nhanh gọn sau đó để tạo ra một mẫu có khả năng nổ phức tạp hơn mang tên ” Fat Man “. Là vũ khí nổ nên một chất rắn plutoni hình cầu đã được nén chặt với tỷ lệ cao với những thấu kính nổ, nhưng thiết yếu để dùng plutoni cho mục tiêu làm vũ khí. [ 59 ]Việc thiết kế xây dựng lò phản ứng B ở Hanford, một lò phản ứng hạt nhân size công nghiệp tiên phong phục vụ việc sản xuất vật tư, đã được hoàn thành xong vào tháng 3 năm 1945. Lò phản ứng B tạo ra vật tư có năng lực phân hạch cho những vũ khí plutoni được sử dụng trong suốt cuộc chiến tranh quốc tế thứ 2. [ Ghi chú 1 ] B, D và F là những lò phản ứng tiên phong được kiến thiết xây dựng ở Hanford, và sáu lò phản ứng sản xuất plutoni đã được xây thêm sau đó cũng tại vị trí này. [ 60 ]Năm 2004, một hòm bảo đảm an toàn được phát hiện trong khi khai thác một máng bị chôn vùi ở Hanford nuclear site. Bên trong nó có nhiều vật gồm chai thủy tinh lớn chứa xi-măng màu trắng loại này sau đó được xác lập là mẫu plutoni cấp vũ khí cổ nhất còn sống sót. Phân tích đồng vị tại Phòng thí nghiệm Pacific Northwest cho thấy rằng plutoni trong chai đã được sản xuất trong lò X-10 tại Oak Ridge trong năm 1944. [ 61 ] [ 62 ] [ 63 ]

Bom Trinity và Fat Man[sửa|sửa mã nguồn]

Two diagrams of weapon assembly. Top: "gun-type assembly method" – an elliptical shell encloses conventional chemical explosives on the left, whose detonation affects sub-critical pieced of uranium-235 on the right. Bottom: "implosion assembly method" – a spherical shell encloses eight high-explosive charges which upon detonation compress a plutonium charge in the center. Because of the presence of plutonium-240 in reactor-bred plutonium, the implosion design was developed for the ” Fat Man ” and ” Trinity ” weaponsQuả bom nguyên tử thử nghiệm tiên phong có tên gọi là ” Trinity “, được thực thi ngày 16 tháng 7 năm 1945 ở gần Alamogordo, New Mexico, sử dụng plutoni làm nguyên vật liệu phân hạch. [ 42 ] Thiết kế nổ của ” the Gadget ” sử dụng những thấu kính nổ truyền thống cuội nguồn để nén một hình cầu plutoni thành một khối siêu tới hạn, được bắn phá neutron một cách liên tục từ ” Urchin “, một nguồn neutron được làm từ poloni và berylli. [ 33 ] Khi đi cùng nhau, chúng bảo vệ rằng một phản ứng chuỗi và vụ nổ xảy ra và vụ nổ xảy ra. Khối lượng của vũ khí nặng hơn 4 tấn, mặc dầu người ta chỉ dùng 6,2 kg plutoni trong lõi. [ 64 ] Khoảng 20 % plutoni được dùng trong vũ khí Trinity đã trải qua quy trình phân hạch để tạo ra vụ nổ tương tự khoảng chừng 20.000 tấn TNT. [ 65 ] [ note 7 ]Một phong cách thiết kế giống hệt được sử dụng trong quả bom ” Fat Man ” đã thả xuống Nagasaki, Nhật Bản, vào ngày 9 tháng 8 năm 1945, làm chết 70.000 người và làm bị thương 100,000. [ 33 ] Quả bom ” Little Boy ” thả xuống Hiroshima 3 ngày trước đó đã sử dụng urani-235 chứ không phải plutoni .

Sử dụng trong chiến tranh Lạnh và trở thành chất thải[sửa|sửa mã nguồn]

Các kho dự trữ plutoni cấp vũ khí lớn được cả Liên Xô và Hoa Kỳ kiến thiết xây dựng trong thời kỳ chiến tranh Lạnh. Các lò phản ứng hạt nhân của Hoa Kỳ ở Hanford và Savannah River Site miền nam Carolina đã sản xuất ra 103 tấn, [ 66 ] và ước tính có 170 tấn đã được sản xuất ở Nga. [ 67 ] [ note 8 ] Mỗi năm có khoảng chừng 20 tấn nguyên tố này được sản xuất túc tắc ở dạng mẫu sản phẩm phụ của ngành công nghiệp điện hạt nhân. [ 68 ] Có khoảng chừng 1000 tấn plutoni hoàn toàn có thể được dự trữ với hơn 200 tấn được lấy ra từ những vũ khí hạt nhân. [ 33 ] SIPRI đã ước tính rằng plutoni quốc tế năm 2007 vào tầm 500 tấn, phân đều trong những ứng dụng gia dụng và vũ khí. [ 69 ] Khi chiến tranh Lạnh kết thúc, những kho vũ khí này trở thành điểm trung tâm của sự phổ cập hạt nhân. Ở Hoa Kỳ, 1 số ít plutoni được lấy ra từ những vũ khí hạt nhân đã được tháo gỡ và được làm nóng chảy để tạo thành những khúc thủy tinh plutoni oxide nặng 2 tấn. [ 33 ] Thủy tinh này được làm thành borosilicate được trộn với cadmi và gadolini. [ note 9 ] Các khúc này được phủ bọc trong thép không gỉ và được trữ những nhiều càng tốt ở độ sâu 4 km dưới lòng đất trong những lỗ khoan và sẽ được lấp bằng bê tông. [ 33 ] Cho đến năm 2008, chỉ có cơ sở ở Hoa Kỳ đã lên kế hoạch tàng trữ plutoni theo cách này tại khu chứa chất thải hạt nhân núi Yucca, nằm cách Las Vegas, Nevada khoảng chừng 100 dặm ( 160 km ) về phía đông bắc. [ 70 ]

Thí nghiệm y học[sửa|sửa mã nguồn]

Trong và sau khi kết thúc cuộc chiến tranh quốc tế thứ 2, những nhà khoa học thao tác trong dự án Bất Động Sản Manhattan và những dự án Bất Động Sản điều tra và nghiên cứu những vũ khí hạt nhân khác đã thực thi nghiên cứu và điều tra những tác động ảnh hưởng của plutoni trên những động vật hoang dã trong phòng thí nghiêm và trên con người. [ 71 ] Các điều tra và nghiên cứu trên động vật hoang dã cho thấy rằng vài gram plutoni / 1 kg mô là một liều gây chết. [ 72 ]Trong trường hợp trên con người, điều này tương quan đến việc bơm một dung dịch chứa 5 microgram ( điểm hình ) trên những bệnh nhân ở bệnh viện được cho là hoặc bệnh nhân đã vào tiến trình cuối của đợt điều trị hoặc có thời hạn sống còn lại dưới 10 năm tùy thuộc vào tuổi hoặc thực trạng bệnh mãn tính. [ 71 ] Liều tiêm này giảm 1 microgram vào tháng 7 năm 1945 sau khi những nghiên cứu và điều tra trên động vật hoang dã cho thấy rằng cách plutoni phân bổ trong xương nguy hại hơn so với radi. [ 72 ]Đã có 18 thử nghiệm trên người được triển khai với plutoni mà không có việc thông tin chấp thuận đồng ý của đối tượng người tiêu dùng. Các thử nghiệm đã được sử dụng để tạo ra những công cụ chẩn đoán như để xác lập mức độ hấp thu plutoni trong khung hình người và cũng nhằm mục đích để tăng trưởng những tiêu chuẩn bảo đảm an toàn khi thao tác với plutoni. [ 71 ]Vấn đề này thời nay được xem là vi phạm nghiêm trọng y đức và Hippocratic Oath. More sympathetic commentators have noted that while it was definitely a breach in trust and ethics, ” the effects of the plutonium injections were not as damaging to the subjects as the early news stories painted, nor were they so inconsequential as many scientists, then and now, believe. ” [ 73 ]

Nhiên liệu oxide hỗn hợp[sửa|sửa mã nguồn]

Dioxide plutonium trong máy phát điện đồng vị phóng xạNhiên liệu hạt nhân đã sử dụng từ những lò phản ứng nước nhẹ chứa Plutoni ở dạng hỗn hợp gồm plutoni-242, 240, 239 và 238. Hỗn hợp này không được làm giàu một cách không thiếu để dùng cho những vũ khí hạt nhân, nhưng nó hoàn toàn có thể được sử dụng làm nguyên vật liệu MOX. Bắt giữ neutron ngẫu nhiên làm cho một lượng plutoni-242 và 240 tăng theo thời hạn Plutoni bị chiếu xạ trong lò phản ứng bởi những neutron ” nhiệt ” vận tốc chậm, vì vậy sau chu kỳ luân hồi thứ 2, Plutoni chỉ hoàn toàn có thể được tiêu thụ bởi những lò phản ứng neutron nhanh. Nếu những lò phản ứng neutron nhanh không có, lượng Plutoni dư thường sẽ bị vô hiệu, và trở thành một loại chất thải hạt nhân có thành tố sống sót lâu trong thiên nhiên và môi trường. Việc mong ước tiêu thụ loại plutoni này và những nhiêu liệu siêu urani khác và làm giảm lượng phóng xạ trong chất thải là một trong những nguyên do khiến người ta tăng trưởng những lò phản ứng neutron nhanh .Công nghệ hóa học phổ cập nhất dùng để tái giải quyết và xử lý nguyên vật liệu hạt nhân đã qua sử dụng để tách plutoni và urani hoàn toàn có thể được sử dụng để tạo ra một oxide hỗn hợp là ” nguyên vật liệu MOX ” cho một số ít lò phản ứng hạt nhân. Plutonii cấp vũ khí hoàn toàn có thể cần được cho thêm vào hỗn hợp nhiêu liệu này. Nhiên liệu MOX được dùng trong những lò phản ứng nước nhẹ và chiếm khoảng chừng 60 kg plutoni trên 1 tấn nguyên vật liệu ; sau 4 năm, 3/4 lượng plutoni bị tiêu thụ ( chuyển thành những nguyên tố khác ). [ 33 ] Các lò phản ứng tái sinh được phong cách thiết kế đặc biệt quan trọng để tạo ra vật tư phân hạch nhiều hơn lượng chúng tiêu thụ .Nhiên liệu MOX đã được sử dụng từ thập niên 1980 và lúc bấy giờ được sử dụng rộng khắp ở châu Âu. [ 74 ] Tháng 9 năm 2000, Hoa Kỳ và Nga ký kết một thỏa thuận hợp tác về vô hiệu và quản trị plutoni, theo đó, mỗi bên chấp thuận đồng ý vô hiệu 34 tấn plutoni cấp vũ khí. [ 75 ] Bộ Năng lượng Hoa Kỳ lên kế hoạch vô hiệu 34 tấn plutoni cấp vũ khí ở Hoa Kỳ vào cuối năm 2019 bằng cách chuyển plutoni thành nguyên vật liệu MOX dùng cho những lò phản ứng hạt nhân thương mại. [ 75 ]Nhiên liệu MOX nâng cao tổng lượng đốt cháy. Một thanh nguyên vật liệu sau 3 năm sử dụng được tái giải quyết và xử lý để vô hiệu những loại sản phẩm thải, chúng chiếm khoảng chừng 3 % tổng khối lượng những thanh nhiên liệu. [ 33 ] Bất kỳ đồng vị urani hay plutoni được tạo ra trong thời hạn 3 năm này đều được vô hiệu và thanh nhiên liệu được đưa trở lại lò phản ứng. [ note 10 ] Khi galli chiếm 1 % về khối lượng trong những kim loại tổng hợp plutoni cấp vũ khí thì nó có năng lực gây cản trở việc quản lý và vận hành vĩnh viễn những lò phản ứng nước nhẹ. [ 76 ]Plutoni được tịch thu từ những nguyên vật liệu lò phản ứng hạt nhân đã qua sử dụng đặt ra một mối nguy hại phổ cập vũ khí hạt nhân ở mức ít hơn, vì sự ô nhiễm nhiều hơn với những đồng vị không phân hạch như plutoni-240 và plutoni-242. Việc tách những đồng vị này là không khả thi. Một lò phản ứng chuyên sử dụng quản lý và vận hành dựa trên việc đốt nguyên vật liệu ở mức rất thấp nhìn chung cần phải tạo ra vật tư thích hợp cho việc sử dụng chúng có hiệu suất cao trong những vũ khí hạt nhân. Trong khi plutoni cấp vũ khí được định nghĩa là có chứa tối thiểu 92 % plutoni-239, thì Hoa Kỳ đã quản trị để làm thiết bị nổ dưới 20K t ( kilo tấn ) dùng plutoni được tin là chỉ chứa khoảng chừng 85 % plutoni-239, còn được gọi là plutoni ‘ cấp nguyên vật liệu ‘. [ 77 ] Plutoni ‘ cấp lò phản ứng ‘ được tạo ra từ quy trình đốt trong lò phản ứng nước nhẹ thường thì chứa lượng Pu-239 ít hơn 60 %, với parasitic Pu-240 / Pu-242 lên tới 30 %, và 10-15 % Pu-241 có năng lực phân hạch. [ 77 ] Người ra không rõ liệu một thiết bị sử dụng plutoni được tạo ra từ những chất thải hạt nhân dân dụng được tái giải quyết và xử lý hoàn toàn có thể nổ được không, tuy nhiên, những thiết bị này hoàn toàn có thể tạo ra những tiếng xèo xèo theo giả thuyết và phát tán những vật tư phóng xạ trên khoanh vùng phạm vi rộng. IAEA phân loại một cách thận trọng plutoni của toàn bộ vectors đồng vị như vật tư ” sử dụng trực tiếp “, đó là, ” vật tư hạt nhân hoàn toàn có thể được sử dụng cho việc sản xuất những chất nổ hạt nhân không gồm có những thành phần biến tố hay làm giàu sau đó “. [ 77 ]241A m gần đây đã được ý kiến đề nghị dùng làm chất biến tính trong những thanh nhiên liệu hạt nhân dùng plutoni nhằm mục đích hạn chế năng lực phát tán hạt nhân của nó. [ 78 ]

  1. ^ National Historic Mechanical Engineering Landmark) tháng 9 năm 1976.
    Wahlen, R.K. (1989). History of 100-B Area ( PDF ). Richland, Washington: Westinghouse Hanford Company. tr. 1. WHC-EP-0273. Bản gốc ( PDF ) lưu trữ ngày 27 tháng 3 năm 2009 .

    trong tháng 8 năm 2008, lò phản ứng B được chọn là biểu tượng lịch sử Hoa Kỳ (National Historic Landmark).

    “Weekly List Actions”. National Park Service. ngày 29 tháng 8 năm 2008 .

    Thương Hội Kỹ sư cơ khí Hoa Kỳ ( ASME ) đã chọn lò phản ứng B là hình tượng lịch sử vẻ vang của kỹ thuật cơ học Hoa Kỳ ( ) tháng 9 năm 1976.trong tháng 8 năm 2008, lò phản ứng B được chọn là hình tượng lịch sử vẻ vang Hoa Kỳ ( ) .

Liên kết ngoài[sửa|sửa mã nguồn]

ĐÁNH GIÁ post
Bài viết liên quan

Tư vấn miễn phí (24/7) 094 179 2255