ప్లూటోనియం

ప్లూటోనియం ఒక ట్రాంస్ యురానిక్ రేడియోధార్మిక రసాయన మూలకము. దీని చిహ్నం Pu (పియు), పరమాణు సంఖ్య 94. ఇది వెండి-బూడిద రంగులో ఉండే ఒక ఆక్టినైడ్ లోహము (మెటల్). ఇది గాలికి గురైనప్పుడు ఆక్సీకరణ చెంది ఒక నిస్తేజమైన భస్మపు పూతతో రూపాంతరము చెందుతుంది.

ఈ మూలకం సాధారణంగా ఆరు రూపాంతరాలు, నాలుగు ఆక్సీకరణ స్థితులు ప్రదర్శిస్తుంది. ఇది కార్బన్, హాలోజనులు, నైట్రోజన్, సిలికాన్, హైడ్రోజన్ ల మధ్యన చర్యలు జరుపుతుంది. తడిగా గాలికి గురయ్యేటట్లు చేసినప్పుడు, అది ఆక్సైడ్, హైడ్రైడ్స్‌ని ఏర్పరుస్తుంది.

రేడియోధార్మిక మూలకం అవడం వల్లనూ, ఎముకలులో పేరుకుపోయే గుణం ఉండడం వల్లను,, ప్లూటోనియం యొక్క నిర్వహణ ప్రమాదకరమైనది.

నాశన (అంతరించిపోయే) వేడి , విచ్ఛిత్తి లక్షణాలు 
ప్లూటోనియం ఐసోటోపులు రేడియోధార్మిక క్షయం చేయించుకోవాలని, ఇది క్షయం వేడిని ఉత్పత్తి చేస్తుంది. వివిధ ఐసోటోపులు ఒక యూనిట్ ద్రవ్యరాశికి వేడిని వివిధ పరిమాణాల్లో ఉత్పత్తి చేస్తాయి. క్షయం వేడి సాధారణంగా వాట్ / కిలోగ్రాము లేదా మిల్లీవాట్ / గ్రామ వంటి పరిమాణాలలో ఉంటుంది. పెద్ద ప్లూటోనియం యొక్క ముక్కలులో (ఉదా ఒక ఆయుధం పిట్), సరిపోని వేడి తొలగింపు ఫలితంగా స్వీయ తాపనం అనేది ముఖ్యమైనదిగా ఉండవచ్చు. అన్ని ఐసోటోపులు క్షయం చెందినప్పుడు బలహీనమైన గామా కిరిణాలను ఉత్పత్తి చేస్తాయి..

ప్లూటోనియం-238
NASA వారు అంతరిక్షం లోకి, ప్లూటో గ్రహాన్ని పరిశీలించడానికి, పంపిన నభోనౌక "నూ హొరైజన్‌స్" (New Horizons) లో ప్లూటోనియం-238 ని ఇంధనంగా వాడేరు. నభోనౌకలు భూమి పరిసరాల్లో ఉన్నంత సేపూ సూర్యరస్మిని వాడుకుని విద్యుత్తుని తయారు చేసుకుని, లోపల ఉన్న విద్యుత్‌ పరికరాల అవసరాలని తీర్చుకోగలవు. కాని అంతరిక్షపు లోతుల్లోకి వెళ్లే నభోనౌకల అవసరాలకి సరిపడే మేరకి సూర్యరస్మి లభించదు. అప్పుడు ప్రత్యామ్నాయ ఇంధనాల మీద ఆధారపడక తప్పదు. ఇటువంటి సందర్భాలలో రేడియోధార్మిక లక్షణాలు ఉన్న ప్లూటోనియం-238 వంటి సమస్థానులు (ఐసోటోపులు) కీలకమైన పాత్ర వహిస్తాయి.

ప్లూటోనియం-238 యొక్క అణుగర్భం విచ్ఛిన్నం అయినప్పుడు వేడి పుడుతుంది. ఈ వేడిని విద్యుత్తుగా మార్చవచ్చు. ఈ రకం పరికరాన్ని కణ ఘటం (nuclear battery) అని పిలవొచ్చు. ఈ పద్ధతిలో పుట్టిన వేడిని విద్యుత్తుగా మార్చి ఆ విద్యుత్తుతో విద్యుత్ పరికరాలకి ప్రాణం పొయ్యవచ్చు. లేదా, ఆ వేడిని యథాతథంగా వాడుకుని నభోనౌక లోపల వాతావరణం గడ్డకట్టుకుపోకుండా వెచ్చగా ఉంచడానికి వాడుకోవచ్చు. అంగారకగ్రహం మీద తిరుగాడుతూన్న Curiosity అనే Mars Rover ని వెచ్చగా ఉంచడానికి ఈ పద్ధతి వాడుతున్నారు.

పైన ఉదగరించిన పనులు చెయ్యడానికి రేడియోధర్మం ప్రదర్శించే ఏ సమస్థానిని అయినా వాడవచ్చు కానీ ప్లూటోనియం-238 లక్షణాలు మన అవసరాలకి బాగా నప్పుతాయి: ప్లూటోనియం-238 తో సిరామిక్ పదార్థాలు తయారు చేసి సురక్షితంగా వాడుకోడానికి వెసులుబాటు ఉంది. వీటి అర్ధాయుద్ధాయం బాగా ఎక్కువ కనుక దీర్ఘ ప్రయాణాలు చేసే నౌకలలో వాడడానికి అనుకూలత ఎక్కువ. అంతే కాకుండా, ఇచ్చిన గరిమలో ఎక్కువ వేడిని పుట్టించే గుణం ప్లూటోనియమ్-238 కి ఉంది.

మూలాలు

Energy and Environment
Chelsey Harvey, "This is the fuel NASA needs to make it to the edge of the solar system — and beyond," Washington Post, Dec 30, 2015

మూలకాలు
రసాయన శాస్త్రము
యాక్టినాయిడ్లు