放射!元素的剖面

经过:马克·曼奇尼|

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有两种p,反应堆级和武器级。rigsbyphoto/shutterstock

2012年8月25日,距离太阳约110亿英里(180亿公里),NASA探针Voyager 1离开了地球球,大胆地去了以前没有任何物体的地方。通过越过边界,Voyager 1超越了太阳系,进入了星际空间,是历史性的。

查看(传统)的底行周期表而且您会发现使这次宇宙冒险成为可能的元素:plutonium。

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什么是p?

p在1940年代首次识别,plutonium已用于创造性和破坏性目的。已故物理学家约翰·高夫曼(John Goffman)曾经称为p“地狱主的元素。”语言学家可能倾向于同意。

但是首先要更多地介绍此元素。p的每个原子都包含94个质子。相比之下,每个人只有92个质子原子和每个海王星原子中的93个。

由于这两个元素都是以古代众神和行星的命名天王星海王星,p per饮得相同的治疗方法。

巴黎大学的化学家彼得·C·伯恩斯(Peter C. Burns)在一封电子邮件中说:“普伦·赛堡(Glenn Seaborg)和伯克利实验室(CA)的同事发现了pertonium。”

十年前,天文学家观察到海王星附近的一个新的矮人行星。为了纪念黑社会的罗马神,它被称为“冥王星”。并从天体的身体中得名。

最初,Seaborg和Company能够使用转基因粒子加速器在伯克利。使用该设备,将称为“杜特龙”的粒子放在铀样本上。该实验造成了少量的海王星,然后通过衰减过程

首先称重plut型样品于1942年8月20日在芝加哥大学创建。到那时,一些政党已经意识到了该要素的军事潜力。

p plut子原子总是带有94个质子。但是中子数量可能会有所不同,化学家将这些变化称为“同位素。”铀也有同位素。其中之一称为铀235(U-235)很快被确定为原子弹的潜在燃料来源。发现之后不久,p pother族作为向核武器提供动力的另一种方式。原子时代即将开始。

如今,出于所有实际目的,有两种p,反应堆级和武器级。p是“胖子”背后的关键要素,这是1945年摧毁日本长崎的核弹,杀害了成千上万的人并有效地结束了第二次世界大战。

三位一体爆炸“width=
三位一体爆炸在这里爆炸后16毫秒看到,是地球上的第一次核爆炸。它具有p核。
洛斯阿拉莫斯国家实验室

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plut和武器

p军事目的从铀燃料中恢复了铀燃料,该铀在p prout液中已被辐照了两到三个月。大约需要22磅(10公斤)的几乎纯putonium-239同位素(PU-239)才能制造炸弹。炸弹需要30兆瓦的核反应堆操作,燃料不断变化并重新处理“热”燃料世界核协会。这就是为什么在特殊反应堆中制造“武器级” p的原因,从而增加了plut的较高同位素的浓度。

第一个原子弹爆炸地球上发生在1945年7月16日。它在新墨西哥州,足够强大,可以感觉到100英里(160公里)。这是曼哈顿项目的最高秘密的一部分”三位一体核试验“在Alamogordo轰炸范围内。相关设备具有prut核;没有部署基于铀的核武器进行实验。

随后,美国于1945年8月6日在日本的广岛上放下了U-235核弹。三天后,美国在长崎掉了第二个绰号为“胖人”的炸弹。就像那个夏天在新墨西哥州在新墨西哥州测试的武器一样,长崎炸弹也依靠plut。

美国能源部的报道说:“它永远不会因为原子能对长崎袭击而丧生有多少人。”官方网站。根据他们的最佳估计,“最初有40,000人死亡,受伤60,000人。”在接下来的几个月和几年中,最终的死亡总数可能已攀升至140,000或更多。这长崎和平公园每年八月举行年度仪式,以纪念自己的回忆。

如今,武器级po库库存最大的问题是如何处理。据估计,美国目前有96.6吨(87.7公吨)的p,还有一个存储问题。它的大部分目前存储在南卡罗来纳州萨凡纳河遗址的一栋建筑物中。

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马尔姆斯特罗姆空军基地导弹维护团队删除了蒙大拿州导弹遗址的洲际弹道导弹(ICBM)的上部。该部分于8月在加利福尼亚州的范登伯格空军基地随机选择进行测试。
美国空军照片由飞行员约翰·帕里(John Parie)

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p p

如今,核电站生产的能源的三分之一以上来自p。然而,美国没有任何依赖p lut的设施。

核反应堆中形成的最常见的同位素是PU-239,它是由枯萎的铀(U-238)捕获的中子捕获而产生的。当裂变时,PU-239的能量可以与富集的铀(U-235)一样多,这也用于核武器

从历史上看,另一种同位素PU-238被用来为某些电池供电商业起搏器。随着锂驱动的替代品在市场上,这些医疗设备过时。

但是在最后的边界中,p硫仍然是一种宝贵的商品。

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p pl

伯恩斯说:“ p的最重要,鲜为人知的用途是在太空探索期间用于发电。”“当经历放射性衰减时,p plut菌会发出大量热量,并且该热量可在热电发生器中用于发电。”

PU-238具有许多使同位素的品质很有魅力致太空机构工作的工程师。对于初学者而言,您不需要太多就能产生大量的热量,然后可以将其转换为电力。

然后是半衰期,一个指标告诉您在给定的放射性同位素中将一半原子的一半原子腐烂并转变为其他东西。PU-238拥有可观的半衰期为88年,可以使流浪者和太空探测器几十年来持续数十年。

远离阳光,在恒星的射线虚弱而昏暗的地方太阳能卫星不会表现得很好。同时,依赖阳光的火星漫游者(如现已灭绝的机会漫游者)必须与尘埃飞逝这可以窒息他们的面板并妨碍电池功能。

由于这些原因,PU-238非常适合火星和深空探索。到目前为止,PU-238已经供电至少30辆美国太空车辆。这毅力漫游者2021年2月,它在红色星球上有一个发电机由PU-238燃料。那就是遥远的航天器喜欢Voyager 1和Voyager 2,一直参观太阳系(超越自1977年以来。

Voyager 1和Voyager 2“width=
该插图显示了NASA的Voyager 1和Voyager 2探针的位置,该探针在Heliosphere之外,这是一个由太阳产生的保护气泡,它延伸到冥王星的轨道上。两者都由p驱动。
NASA/JPL-Caltech

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prut和毒性

p是放射性的,尽管您可能永远不会接触它。卡内基科学学院的罗伯特·M·哈森(Robert M. Hazen)说,“没有天然来源”。他通过电子邮件解释说:“它必须通过育种反应堆制成,因此所有在地球上使用的p is is y humake whup。”

但是,它可以通过工业厂或容器释放到环境中,但是空气,水,土壤和食物中的pluep含量极低。但是,如果您暴露了,那可能是通过呼吸辐射气溶胶或皮肤接触的呼吸。和许多因素将确定曝光是否会伤害您,包括与p lut脚接触的时间,多长时间和如何接触。

当您呼吸时,有些p会被困在您的肺部,将移至骨骼和肝脏。如果您通过食物吞咽它,则痕量也可以扩散到您的骨头和肝脏。如果您触摸p,很少- 如果有的话,将进入您的身体,但它会燃烧与它接触的皮肤。因此,尽管它是放射性元素,但p属p远非“人类已知的最有毒物质”,而是激进主义者拉尔夫·纳德(Ralph Nader)一旦被宣布

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