Plütonyum

Plütonyum, 1940 yılında Glenn T. Seaborg, Edwin M. McMillan, J. W. Kennedy ve A. C. Wahlby tarafından 152 cm'lik siklotron (atom hızlandırıcısı) içerisindeki uranyumun döteryum ile bombardımanı sonucunda elde edilmiştir.

Bütün izotopları radyoaktif ve toksiktir. Yapay olarak elde edilen plütonyum, Dünya'da bilinen en toksik elementtir. 238U çekirdeğinin nötron yakalaması ile 239U elde edilir. 239U beta bozunması ile nükleer reaktör içerisinde 239Pu (239Np ile birlikte) elde edilir.

Transuranyum serisi elementlerinin ikincisi, sun’i olarak yapılabilen radyoaktif bir element. Sembolü Pu, atom ağırlığı 244 ve atom numarası 94’tür. Plutonyum-238 izotopu; uranyum-235 izotopunun nötron bombardımanı ile, 1940 yılında, Kaliforniya Üniversitesinde Glenn T. Seaborg ve çalışma arkadaşları tarafından elde edildi. Bu tarihten sonra plutonyum, nükleer reaktör ve silahlarda kullanılmaya başlanmıştır

Plutonyum gümüş görünümünde metal olup, 639,85 °C’de erir ve 3230 °C’de kaynar. Özgül ağırlığı 19,8 g/cm 3 tür. Plutonyum aktinitler serisine dahil olup, diğer aktinitler gibi toprakta nadir bulunur. Plutonyum; gümüş, alüminyum, berilyum, kobalt, demir, mangan ve nikelle alaşım meydana getirebilir. Birçok plutonyum bileşikleri yapılmıştır.

İzotopları: Plutonyuma uranyum cevherleri içerisinde eser miktarda rastlanır. Bu bakımdan reaktör ve laboratuvarlarda kullanılabilmesi için sun’i olarak üretilmesi gerekir. Kütle numaraları 232’den 246’ya kadar değişen en az 15 izotopu yapılabilmektedir. Bunların içinde en önemlisi Pu-239 izotopudur. Nükleer reaktörlerde tabii uranyum-238 izotopu nötron bombardımanına tabi tutulursa uranyum-239 elde edilir. Bu izotopun iki defa ß ışıması yapması sonucu plutonyum-239 elde edilir. Pu-239 izotopunun yarılanma süresi 24.360 senedir ve alfa ışını yayarak uranyum 235 izotopu haline dönüşür. Diğer mühim izotoplarından Pu-238 yarılanma süresi 86,4 sene, Pu-244 ise 76 milyon sene olup, Alfa ışıması yaparak yarılanırlar.

Kullanılışı: Pu-239’un fisyon (bölünme) özelliğine sahip olması ve nükleer reaktörlerde yan ürün olarak elde edilebilmesi, bunun atom ve hidrojen bombaları için nükleer patlayıcı olarak kullanılmasına imkân sağlamaktadır. 1945 senesindeNagazaki’de patlatılan atom bombası Pu-239 izotopundan yapılmıştı.

Hafif su soğutmalı nükleer reaktörlerde senede 225 Kg Pu-239 yan ürün olarak elde edilir. Bu yan ürün normal olarak tekrar işleme sokularak plutonyum oksit ve uranyum oksit ihtiva eden yakıt çubukları olarak reaktörlerde kullanılabilir. Pu-239’un sıvı-metal soğutmalı nükleer reaktörlerde kullanılması programlanmaktadır. Pu-238’in alfa ışını yayarken çıkardığı ısı, Apollo uzay araçlarında elektrik üretimi maksadı ile kullanılmıştır. Pu-238 sun’i kalp yapım çalışmalarında da kullanılmaktadır. Pu-242 ve Pu-244’ün tıp ve metalurjide kullanma sahaları vardır.

Yapılışı: Plutonyumu, reaktördeki radyasyon veren diğer maddelerden ayırmak ve saflaştırmak için çeşitli kimyasal işlemlere başvurulur. Uranyum ve plutonyum ihtiva eden reaktörden plutonyumu ayırmak için karışım, nitrat asidi içinde çözülür. Burada plutonyum 6+ oksidasyon basamağına kadar yükseltgenir. Sonra hekzon (metil n-butil keton) ile karışımdan çekilip alınır. Bu işlemi alüminyum nitrat çözeltisiyle muamele takip eder. Alüminyum nitrat çözeltisi plutonyumu (3+) oksidasyon kademesine indirir. Saf plutonyum elde edilmesi için oksitleme işlemi birkaç defa tekrarlanır.

İnsan üzerindeki etkisi: Plutonyum çok zehirlidir. Deri üzerindeki bir yaraya mikrogram miktarı temas ederse kansere sebep olur. Plutonyum zerrecikleri havada kolayca askıda kalabildiği için, teneffüs yolu ile ciğerlere alınabilir. Plutonyum ciğer kanserine sebep olur. Vücut içerisine girer girmez, kemik maddesine hücum ederek kemik kanserine de sebebiyet verebilir.

Çevreye etkisi: Nükleer santral reaktörlerinin artıkları bol miktarda plutonyum ihtiva ettiği için çok iyi muhafaza edilmelidir. Nükleer bomba denemeleriyle çevreye plutonyum artıkları yayılmış durumdadır. Her patlayacak atom bombası insanlığın felaketine ortam hazırlamaktadır.

Kanserojenler

Aktinitler
Elementler
Nükleer malzemeler
Manhattan Projesi