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플루토늄


플루토늄기호 Pu원자 번호 94를 가진 방사성 화학 원소 입니다 . 은회색 외관 악티늄 금속 으로 공기에 노출되면 변색 되고 산화되면 무딘 코팅을 형성합니다 . 이 원소는 일반적으로 6 개의 동소체 와 4 개의 산화 상태를 나타냅니다 . 그것은 탄소 , 할로겐 , 질소 , 실리콘수소반응 합니다. 습한 공기에 노출되면 산화물수 소화물을 형성합니다. 이는 샘플의 부피를 70 %까지 확장 할 수 있으며, 이는 차례로 발화성 분말로 벗겨집니다 . 방사성이며 뼈에 축적 될 수 있어 플루토늄 취급이 위험합니다.

플루토늄은 1940 년 말과 1941 년 초 에 버클리 캘리포니아 대학의 1.5 미터 (60 인치) 사이클로트론 에서 우라늄 -238중수소 폭격에 의해 처음 합성되어 분리되었습니다 . 먼저, 넵투늄 -238 ( 반감기 2.1 일)이 합성되었고, 이후 베타 분해 되어 원자 번호 94와 원자량 238 (반감기 88 년)의 새로운 원소를 형성했습니다. 우라늄행성 해왕성의 이름을 따서 천왕성넵투늄 의 이름을 따서 명명 되었기 때문에 원소 94는 당시 행성으로 간주되었던 명왕성의 이름을 따서 명명되었습니다 . 전시 기밀로 인해 캘리포니아 대학 팀은 1948 년까지 그 발견을 출판하지 못했습니다.

플루토늄은 자연에서 발생하는 가장 높은 원자 번호를 가진 원소입니다. 우라늄 -238이 다른 우라늄 -238 원자의 붕괴에 의해 방출되는 중성자를 포획 할 때 미량의 양은 천연 우라늄 -238 퇴적물에서 발생합니다.

플루토늄 239플루토늄 241 입니다 핵분열 그들이 유지할 수 있다는 것을 의미, 핵 연쇄 반응을 애플리케이션에 이르는, 핵무기원자로 . 플루토늄 -240자발 분열 속도가 빠르며 , 이를 포함하는 모든 샘플 중성자 플럭스증가시킵니다 . 플루토늄 -240의 존재는 무기에 대한 플루토늄 샘플의 유용성 또는 원자로 연료로서의 품질을 제한하며, 플루토늄 -240의 비율에 따라 등급 ( 무기 등급 , 연료 등급 또는 원자로 등급)이 결정됩니다. 플루토늄 -238 은 반감기가 87.7 년이고 알파 입자를 방출 합니다. 그것은 일부 우주선 에 전력을 공급하는 데 사용되는 방사성 동위 원소 열전 발전기 의 열원 입니다. 플루토늄 동위 원소는 비싸고 분리하기가 불편하기 때문에 특정 동위 원소는 일반적으로 특수 원자로에서 제조됩니다.

처음으로 유용한 양의 플루토늄을 생산하는 것은의 주요 부분이었다 맨해튼 프로젝트차 세계 대전 첫 번째 원자 폭탄을 개발했다. 뚱뚱한 남자 에 사용 된 폭탄 삼위 일체 의 핵 실험 년 7 월 1945 년, 그리고는에 나가사키의 폭격 1945 년 8 월, 플루토늄했다 코어를 . 플루토늄을 연구하는 인간 방사선 실험사전 동의 없이 수행 되었으며, 전쟁 후 치명적일 정도로 치명적일 수있는 몇 가지 중요 사고 가 발생했습니다. 의 처리 플루토늄 폐기물 에서 원자력 발전소해체 핵무기 에 지어진 냉전 A는 핵 확산 과 환경 문제. 다른 소스 환경에서 플루토늄이 있습니다 낙진 지금 수많은 지상 핵 실험에서 금지 .

A graph showing change in density with increasing temperature upon sequential phase transitions between alpha, beta, gamma, delta, delta' and epsilon phases
플루토늄은 주변 압력에서 6 개의 동소체를 가지고 있습니다 : 알파  (α), 베타  (β), 감마  (γ), 델타  (δ), 델타 프라임  (δ ') 및 엡실론  (ε) [10]
cylinder of Pu metal
폭탄 코어 하나에 충분한 무기 등급 99.96 % 순수 전기 정제 플루토늄 반지 . 반지의 무게는 5.3kg이며 ca. 직경 11cm와 그 모양은 임계 안전성에 도움이됩니다 .
A diagram illustrating the interconversions between various isotopes of uranium, thorium, protactinium and plutonium
우라늄-플루토늄 및 토륨-우라늄 사슬
Five fluids in glass test tubes: violet, Pu(III); dark brown, Pu(IV)HClO4; light purple, Pu(V); light brown, Pu(VI); dark green, Pu(VII)
용액 내 플루토늄의 다양한 산화 상태
Black block of Pu with red spots on top and yellow powder around it
플루토늄 발화성 은 특정 조건에서 빛나는 불씨처럼 보일 수 있습니다.
Glass vial of brownish-white snow-like precipitation of plutonium hydroxide
20 마이크로 그램의 순수한 수산화 플루토늄
Questacon 박물관에 전시 된 플루토늄 금속 샘플
Elderly Seaborg in a suit
Glenn T. Seaborg 와 버클리의 그의 팀은 최초로 플루토늄을 생산했습니다.
난쟁이 행성 명왕성 플루토늄의 이름은 후,
Tall square industrial room seen from above. Its cement walls have metal ladders and meshes, and a dozen people work on the floor.
건설중인 Hanford B 원자로 -최초의 플루토늄 생산 원자로
Aerial shot of Hanford
핸 포드 사이트는 볼륨에 의해 국가의 높은 수준의 방사성 폐기물의 3 분의 2를 나타냅니다. 1960 년 1 월에 원자로가 컬럼비아 강따라 Hanford Site의 강둑에 늘어서 있습니다.
Two diagrams of weapon assembly. Top: "gun-type assembly method" — an elliptical shell encloses conventional chemical explosives on the left, whose detonation pushes sub-critical pieces of uranium-235 together on the right. Bottom: "implosion assembly method" — a spherical shell encloses eight high-explosive charges which upon detonation compress a plutonium charge in the core.
원자로에서 자란 플루토늄에 플루토늄 -240이 존재하기 때문에 " Fat Man "과 " Trinity "무기를 위해 내파 설계가 개발되었습니다.
Photo of an atomic explosion mushroom cloud with a gray stem and white cap
1945 년 일본 나가사키에 투하원자 폭탄은 플루토늄 핵을 가지고있었습니다.
Glowing cylinder of plutonium oxide standing in a circular pit
238 PuO 2 의 빛나는 실린더
Glowing graphite cube containing plutonium-238 oxide
Curiosity 로버238 PuO 2 방사성 동위 원소 열전 발전기
A stack of square metal plates with a side about 10 inches. In the 3-inch hole in the top plate there is a gray metal ball simulating Pu.
Harry Daghlian의 1945 년 실험의 재연에서 중성자 반사 텅스텐 카바이드 블록으로 둘러싸인 시뮬레이션 된 플루토늄 구체