پلوٽونيم

پلوٽونيم (Plutonium) ھڪ تابڪاري وارو ڪيميائي عنصر آهي جنھن جي نشاني يا علامت "Pu" آھي ۽ ان جو ائٽمي نمبر 94 آهي. اھو سلور-گري رنگ جو نظر ايندڙ ايڪٽنائيڊ ڌاتو آهي جيڪو ھوا ۾ ظاهر ٿيڻ سان ڦٽڻ لڳندو آهي. آڪسيجن سان ملڻ ڪري ان تي ھلڪو تھ چڙھي ويندو آهي.

ھن عنصر ۾ عام طور تي ڇھ ايلوٽروپ (Allotropes) ۽ چار آڪسيڊيشن واريون حالتون ھونديون آھن. اھو ڪاربان (C)، ھيلوجن (Halogen)، نائٽروجن، سليڪان ۽ ھائڊروجن سان تعمل ڪندو آهي. جڏھن پلوٽونيم کي گھميل ھوا ۾ رکبو آهي ته آڪسائيڊ ۽ ھائڊرائيڊ ٺاھيندو آهي ايستائين جو اھو ڦھلجي  مقدار ۾ %70 وڌي ويندو آهي ۽ پوء اھي آڪسائيڊ ۽ ھائڊرائڊ ڇڻڻ  لڳندا آهن، ان ڇاڻ کي پائروفورڪ (Pyrophoric) چئبو آهي. اھو انسان لاءِ ھاڃيڪار بہ اھي ڇو ته ان ۾ تابڪاري آهي جيڪا جسم ۾ داخل ٿي انھن ۾ جمع ٿي ويندي آهي. 

پلوٽونيم سڀ کان پھرين 14 ڊسمبر 1940ع ۾ ڪيليفورنيا يونيورسٽي، ۾ هڪ 60 انچ واري سائيڪلوٽران (Cyclotron) ۾ يورينيم 238 (238U) تي ڊيوٽران (Deutron) جي بمباري ڪرڻ سان حاصل ڪئي وئي. پھرين نيپچونيم 238 (Half Life: 2.1 days) کي ڪيميائي ترڪيب ۾ گذاريو ويو جنھن کان پوءِ ان ۾ اليڪٽران خارج ڪندي ان مان تابڪاري گھٽائي وئي يا بيٽا زوال (Beta-decay) ڪيو ويو ۽ اھڙي طرح هڪ نئون عنصر دريافت ٿيو جن جو ائٽمي نمبر (Z) "94" ۽ ائٽمي وزن "238" (Half Life: 87.7 years) ھيو. جيئن ته يورينيم جو نالو يورينس اپگرهه جي نالي تي ۽ نيپچونيم جو نالو نيپچون اپگرهه تي رکيو ويو ھو، اھڙي طرح ان عنصر جو نالو "پلوٽو" جي نالي تي، جيڪو ان وقت تائين اپگرهن ۾ شمار ٿيندو هو، پلوٽونيم رکيو ويو. جنگي رازداري جي ڪري ان جي دريافت کي سال 1948ع تائين مخفي رکيو ويو.

پلوٽونيم اهو عنصر آهي جنهن جو ايٽمي انگ (Z) فطري طور موجود، سڀني سڃاتل عنصرن ۾ وڌيڪ آهي. قدرتي يورينيم جي ذخيرن ۾، ان جا آثار تمام ننڍي مقدار ۾ ملڻ ٿا، جئين ته يورينيم-238 ٻين يورينيم-238 ايٽمن جي زوال ذريعي خارج ٿيندڙ نيوٽران کي جذب ڪندو آهي. هن جو ڳرو همجاء (Isotope) پلوٽونيم-244 جي اڌ زندگي ايتري ڊگهي آهي، ته هن جي هڪ انتهائي ٽريس مقدار ابتداء (ڌرتيءَ جي ٺهڻ وقت)  کان وٺي اج تائين موجودگي لاء ڪافي آهي، پر ان کي ڳولڻ لاءِ، ايترا باريڪ تجربا نه ٿي سگهيا آهن. 

پلوٽونيم-239 ۽ پلوٽونيم-241 ٻئي ٽٽڻ قابل (fissile) آهن، يعني اها هڪ ايٽمي زنجير رد عمل (Atomic Chain Reaction) کي برقرار رکي سگهن ٿا، جن جي ڪارڻ اها ايٽمي هٿيارن ۽ ايٽمي ري ايڪٽرن ۾ هنن جي وڏي استعمال جو سبب آهي. پلوٽونيم-240 ۾ خود بخود ٽٽڻ جي اعلي شرح آهي، جيڪا ان تي مشتمل ڪنهن به نموني جي نيوٽران وهڪري کي وڌائي ٿي. پلوٽونيم-240 جي موجودگي هٿيارن لاءِ پلوٽونيم نموني جي استعمال يا ري ايڪٽر ايندھن جي طور تي ان جي معيار کي محدود ڪري ٿي. ۽ پلوٽونيم-240 جو سيڪڙو ان جي گريڊ (هٿيارن جي گريڊ، ايندھن جي گريڊ، يا ري ايڪٽر گريڊ) کي طئي ڪري ٿو. پلوٽونيم-238 جي اڌ زندگي 87.7 سال آهي ۽ اهو الفا ذرڙا خارج ڪري ٿو. اهو ريڊيو آئسوٽوپ ٿرمو اليڪٽرڪ جنريٽر ۾ گرمي جو ذريعو آهي، جيڪي ڪجهه خلائي جهازن کي طاقت ڏيڻ لاءِ استعمال ڪيا ويندا آهن. پلوٽونيم آئسوٽوپس مهانگا ۽ الڳ ڪرڻ ۾ تڪليف ڏيندڙ آهن، تنهن ڪري خاص آئسوٽوپس عام طور تي خاص ري ايڪٽرن ۾ تيار ڪيا ويندا آهن. 

پهرين ڀيري مفيد مقدار ۾ پلوٽونيم جي پيداوار ۾ ٻي عالمي جنگ دوران مينهٽن پروجيڪٽ جو هڪ وڏو حصو آهي، جنهن پهريون ايٽم بم تيار ڪيو. جولاءِ 1945ع ۾  ايٽمي ٽيسٽ ۾ استعمال ٿيندڙ ايٽم بم "فيٽ مين"، جيڪو آگسٽ 1945ع ۾  ناگاساڪي تي ڪرايو ويو ۾ بنيادي طور تي استعمال ٿيندڙ مواد پلوٽونيم هو.

پلاٽونيم جي مطالعي لاءِ تابڪاري جا تجربا، بغير ڪنهن ڄاڻ ۽ رضامندي سان ڪيا ويا. جنهن جي ڪري ڪيترائي حادثا ٿيا. جنگ کان پوءِ ٿيندڙ ڪجهه حادثا موتمار هئا. هن تجربن سان پيدا ٿيل تابڪاري ڪيترائي صحت جا مسئلا پيدا ڪيا. ايٽمي پاور پلانٽ ۾ پيدا ٿيل ۽ سرد جنگ دوران ٺهيل ايٽمي هٿيارن کي تلف ڪرڻ لاء، پيدا ٿيل پلوٽونيم جي فضلي کي ختم ڪرڻ جو عمل ۾ به تابڪاري جي پکيڙ ۽ ماحول جي آلودگي جو خدشو رهندو آهي. زمين جي مٿاڇري تي ڪيل ڪيترا ئي ايٽمي تجربا، جنهن تي هاڻي پابندي آهي، ماحول ۾ تابڪار آلودگي جو سبب بڻجڻ ٿا.thumb|upright|سال 1945ع ۾ جاپان جي شهر ناگاساڪي تي کرائيل ايٽم بم ۾ پلوٽونيم جو استعمال هڪ بنيادي مادي طور ڪيو ويو.|alt=Photo of an atomic explosion mushroom cloud with a gray stem and white cap

طبيعي خاصيتون 

پلوٽونيم، گھڻن ڌاتن وانگر، شروع ۾ ھڪ روشن چانديءَ جي شڪل، بلڪل نڪل وانگر، جو ھوندو آھي. پر اھو تمام جلدي ھڪ مدھم سائي رنگ جي آڪسائيڊ ۾ تبديل ٿي ويندو آھي. ڪمري جي حرارت تي پلوٽونيم پنھنجي α (الفا) شڪل ۾ ھوندو آھي. ھي ايلوٽروپ سائي ڪاسٽ آئرن وانگر سخت ۽ ڀُرندڙ ھوندو آھي. گھڻن ڌاتوءَ جي برعڪس، اھو گرمي يا بجليءَ جو سٺو موصل نه آھي. ان جو پگھلڻ جو نقطو گھٽ آھي. گھٽ پگھلڻ جو نقطو ۽ گڏوگڏ اصلي ڌاتوءَ جي رد عمل آڪسائيڊ جي مقابلي ۾ پلوٽونيم آڪسائيڊز کي نيوڪليئر فيشن ري ايڪٽر فيول (MOX-فيول) جھڙن ايپليڪيشنن لاءِ ترجيحي شڪل بڻائي ٿو. 

ھڪ اعليٰ توانائي واري ھيليئم نيوڪليس (الفا-ڊيڪي) جو ڇڏڻ پلوٽونيم لاءِ تابڪاري خرابي جو سڀ کان عام روپ آھي. 239Pu جي 5 ڪلوگرام ماس ۾ لڳ ڀڳ 12.5×10^24 ايٽم ھوندا آھن. 24,100 سالن جي اڌ زندگي سان، ان جا لڳ ڀڳ 11.5×10^12 ايٽم ھر سيڪنڊ ۾ الفا ذرڙو خارج ڪندي MeV جي توانائي سان ختم ٿين ٿا. هي 9.68 واٽ جي طاقت آهي. انهن الفا ذرڙن جي سست ٿيڻ سان پيدا ٿيندڙ گرمي ان کي ڇهڻ لاءِ گرم بڻائي ٿي. آئسوٽوپ، P244، پنهنجي تمام گهٽ اڌ زندگي جي ڪري تمام گهڻي گرمي پد تائين گرم ٿئي ٿو ۽ بليڪ باڊي تابڪاري سان ڳاڙهو گرم چمڪندو آهي. جيڪڏهن ان کي ٻاهرين گرمي يا ٿڌي ڪرڻ کان سواءِ ڇڏيو وڃي. هي گرمي ريڊيو آئسوٽوپ ٿرمو اليڪٽرڪ جنريٽر ۾ استعمال ڪئي وئي آهي. 

ڪمري جي حرارت تي پلوٽونيم جي مزاحمت تمام گهڻي آهي. گھڻن مواد جي برعڪس، پلوٽونيم جڏهن پگھلندو آهي ته کثافت ۾ 2.5 سيڪڙو تائين وڌي ويندو آهي. پر مائع ڌاتو گرمي پد سان کثافت ۾ هڪ لڪير گهٽتائي ڏيکاري ٿو. پگھلڻ واري نقطي جي ويجهو، مائع پلوٽونيم ۾ ٻين ڌاتو جي مقابلي ۾ تمام گهڻي ويسڪوسيٽي ۽ مٿاڇري جو تڪرار هوندو آهي.

like most metals, has a bright silvery appearance at first, much like nickel, but it oxidizes very quickly to a dull gray, though yellow and olive green are also reported. (public domain text) At room temperature plutonium is in its α (alpha) form.visualisation of the crystal structure at log-web.de This allotrope is about as hard and brittle as gray cast iron. When plutonium is alloyed with other metals, the high-temperature δ allotrope is stabilized at room temperature,Babak Sadigh, Per Söderlind, and Wilhelm G. Wolfer (2003): Geometry and electronic structure of δ-Pu: A theoretical study Physical Review B 68, 241101(R) making it soft and ductile. Unlike most metals, it is not a good conductor of heat or electricity. It has a low melting point () and an unusually high boiling point (). This gives a large range of temperatures (over 2,500 kelvin wide) at which plutonium is liquid, but this range is neither the greatest among all actinides nor among all metals, with neptunium theorized to have the greatest range in both instances. The low melting point as well as the reactivity of the native metal compared to the oxide leads to plutonium oxides being a preferred form for applications such as nuclear fission reactor fuel (MOX-fuel).

Alpha decay, the release of a high-energy helium nucleus, is the most common form of radioactive decay for plutonium. A 5 kg mass of Pu contains about  atoms. With a half-life of 24,100 years, about  of its atoms decay each second by emitting a 5.157 MeV alpha particle. This amounts to 9.68 watts of power. Heat produced by the deceleration of these alpha particles makes it warm to the touch. Leona Marshall: "When you hold a lump of it in your hand, it feels warm, like a live rabbit"  due to its much shorter half life heats up to much higher temperatures and glows red hot with blackbody radiation if left without external heating or cooling. This heat has been used in radioisotope thermoelectric generators (see below).

The resistivity of plutonium at room temperature is very high for a metal, and it gets even higher with lower temperatures, which is unusual for metals. This trend continues down to 100 K, below which resistivity rapidly decreases for fresh samples. Resistivity then begins to increase with time at around 20 K due to radiation damage, with the rate dictated by the isotopic composition of the sample.

Because of self-irradiation, a sample of plutonium fatigues throughout its crystal structure, meaning the ordered arrangement of its atoms becomes disrupted by radiation with time. Self-irradiation can also lead to annealing which counteracts some of the fatigue effects as temperature increases above 100 K.

Unlike most materials, plutonium increases in density when it melts, by 2.5%, but the liquid metal exhibits a linear decrease in density with temperature. Near the melting point, the liquid plutonium has very high viscosity and surface tension compared to other metals.

پڻ ڏسو
 آئسوٽوپ
 دوري جدول
 ڪيميائي عنصرن جي فهرست

حوالا

زمرو:ڪيميائي تت