Son Haberler

Neptünyum: Uranyum Ötesi İlk Element

-
Eylül 19, 2022
Neptünyum: Uranyum Ötesi İlk Element

Neptünyum, ileri teknoloji nükleer kuruluşlarda üretilebilen, atom bombası imalinde kullanılan elementlerin bir parçası olan radyoaktif elementtir.

Neptünyum: Uranyum Ötesi İlk Element

Neptünyum, uzun vakit tabiattaki varlığına inanılmayan; ancak son zamanlarda bazı uranyum madenlerinde natürel olarak tesadüfülen radyoaktif bir elementtir. Madenlerde ender bulunduğu için madenciliği yapılmamaktadır. Uranyumdan suni olarak elde edilir. Uranyum ötesi transuranyum elementlerden bkocamandır. Transuranyum elementleri, atom kütle numaraları 92’den büyük, aktinitler grubundan 11 elementtir. Neptünyum, bu elementler arasında yer alır. Kimyevi bakımdan afallatıcı özellikler gösterir. Türkiye’de 9 trilyon dolarlık natürel neptünyum bulunduğu ifadesi bütün bir şehir efsanesi… Bazı elementlerle alakalı benzer birçok iddia millet arasında konuşulur; ancak bu iddiayla alakalı manalı bir açıklama yapılamıyor. Yalnızca yüksek teknolojili nükleer kuruluşlarda üretilen ve kullanılan neptünyumla alakalı ayrıntıları yazımızda bulabilirsiniz.

Tarihçesi

Neptünyum ilk olarak, 1940 senesinde Amerikalı fizikçiler Edwin M. McMillan ve Phillip H. Abelson tarafından Kaliforniya Üniversitesi bünyesindeki Berkeley Işınım Laboratuvarı’nda birleşimlenmiştir. Uranyumun siklotron isimli süratlendirici makinede nötronlarla bombardımana yakalanması neticeyi Neptünyum-239 isimli izotop elde edilmiştir. Berkeley tarafından yeni bulguyla alakalı yapılan açıklama, atom bombası yapımının önündeki en büyük manilerden bkocamanın aşıldığını gösterdi. 1944 senesinde neptünyumun ilk toplu misali izole edildi.

“Neptünyum” sözcüğü, Neptün gezegeninden esinlenerek türetilen bir kelimedir. Periyodik element tablosunda, Uranüs’şan ismini taşıyan uranyumdan hemen sonra bulunan konumundan dolayı, Uranüs’deri hemen sonraki gezegen Neptün’şan ismini almıştır.


Fiziksel ve Kimyevi Özellikleri

Neptünyumun kimyevi sembolü “Np”dir. Atom numarası 93, atom ağırlığı 239, yoğunluğu 20,45 gcm3’cins. Periyodik element tablosunun 3-B grubunda, aktinitler element serisinde yer alır. Erime noktası 644 derece, kaynama noktası 3902 derecedir. Metal gümüşî renkli, sünek ve katı bir aktinit metalidir. Manganezle karıştırılabilir. Fiziksel işlenebilirliği bakımından uranyuma benzer. Tüm aktinit grubu elementler arasında en yoğun, bütün elementler arasında ise beşinci en yoğun elementtir. Erime ve kaynama noktası arasındaki farktan dolayı elementler arasında en geniş akışkan aralığına sahiptir.

Kimyevi bakımdan oldukça reaktiftir. Rakamsız kimyevi bileşik oluşturabilir. Oksijen, su ve asitlerde çözünür, alkalilerde çözünmez. Neptünyum iyonları, hidroliz ve koordinasyon bileşiklerinin yaradılışına yatkındır. Hava ile temasında yüzeyinde oksit tabakası oluşur. Sıcaklık çoğaldıkça bu tepkin daha süratli hakikatleşir. Periyodik tabloda komşusu olan plütonyumun metal hisselerinden dolayı düşük bir erime noktasına sahiptir. Güçlü kovalent bağlanma, yüksek elektrik mukavemeti gibi yarı metalik özellikler gösterir. Metalik fiziksel özellikleri metaloidlere yarı metal, öbür metallerden daha yakındır. Süper geçirgenliği yok eden güçlü manyetizma kapsadığı halde paladyum ve alüminyum ile süper geçirgen alaşım oluşturabilir. Bu özelliği oldukça afallatıcı bulunur. Bu alaşım, -268,3 derecede süper geçirgenlik geçiş sıcaklığına sahip dörtgen bir yapıya sahiptir.

Neptünyum, tabiatta çok ender olarak uranyum madenlerinde Uranyum-238 izotopunun natürel bozunması neticeyi eser ölçülerde bulunur. Transuranyum ailesinin bir parçasıdır. Uranyumun nötronlarla bombardımanı neticeyi suni olarak elde edilen radyoaktif bir elementtir. Yalnızca nükleer reaktörlerde ve süratlendiricilerde ileri düzey nükleer teknoloji ile üretilebilir. Reaktörlerde yakıt olarak kullanılan, bombardımana yakalanmış uranyumun yine işlenmesi ile elde edilir.

Neptünyumun yarılanma ömürleri bilinen ve atom kütle numaraları 225 ila 244 arasında değişen 25 izotopu vardır. 20 izotopunun çoğu 4,5 gün ve 50 dakikadan az yarılanma ömürlerine sahiptir. Kalan 5 izotop, metastabil izotoplar olarak bilinir ve yarılanma ömürleri uzundur. En bilinen ve kararlı izotopu Np-237’dir. Yarılanma ömrü 2,14 milyon yıldır. Plütonyum yapımının bir yan mahsulüdür. Alfa çürümesi ile Protaktinyum-233’e dönüşür. Np-236 izotopunun yarılanma ömrü 154 bin yıldır. Np-235, 396 gün yarılanma ömrüne sahiptir. Öbür izotopları kararlı değildir. İzotoplarının standart bir atom ağırlığı yoktur. Birkaç günlük yarılanma ömrüne sahip Np-239 da kısa vakit Plütonyum-239’a dönüşür. NP-236, Np-235 ve Np-237 izotoplarının bölünebileceği varsayım ediliyor. Neptünyum-240m metastabil izotopu, beta emisyonuna ek olarak izometrik geçişle ender bir çürüme sergiler.

Neptünyum, “neptünyum acelesi” denilen bir bozunma zincirine sahiptir. Seride, protaktinyumdan uranyuma ve sonunda Bizmut-209 ve Talyum-205’e kadar bozunan Np-237 bulunur. Çoğu izotop, alfa emisyonuyla elektron tutması ile Np-237’den daha hafif çürür. Bu mahsuller çoğunlukla uranyum izotoplarıdır. Neptünyum atomunun 93 protonu ve 93 elektronu bulunur. Bunlardan 7’si değerlik elektronlarıdır. Üç allotropik formda oluşur. Genellikle +3 ve +5 değerlikli 5 oksidasyon gidişatı sergiler.

Hangi Alanlarda Kullanılır?

Neptünyum, tabiatta çok ender bulunan bir element olduğu için madenciliği yapılamıyor. Bu sebeple suni olarak elde edilir. Ticari kullanımı da bulunmuyor. Nükleer teknolojisi gelişmiş ülkelerde araştırma ve deneyler için üretilir. Nötron dedektörleri gibi bazı araştırma materyallerinde bileşen olarak kullanımı yaygındır. Uranyum bataryalarının yapımında da kullanılabilmektedir. Uzay vasıtalarına enerji sağlayan radyoizotop termal jeneratörlerde kullanılan Plütonyum-238 izotopunun imalinde rol oynar. Np-237 izotopu, yüksek enerjili nötronları tespit etmek için kullanılan makinelerde kullanılabilmektedir. Nükleer silahlarda yakıt olarak da neptünyumdan faydalanılabilir. Öbür izotoplarının bilinen bir kullanımı bulunmuyor.


Bunları Biliyor Musunuz?

Neptünyum, yapay olarak elde edilen ilk transuranyum mahsulü elementtir.
Neptünyum, ağır bir elementtir. Bazı izotopları fisyon nötronlarla bcan verilme tepkini yapabilir; ancak bu harekâtın enerji imalinde kullanılabilecek biçimde sürekli ve hakimiyetli bcan verilme tepkinleri çok özel yapılandırmalarda gerçekleşebilir. Başka Bir Deyişle neptünyum henüz bir nükleer enerji kaynağı olarak kullanılamıyor.
Dünyadaki toplam natürel neptünyum ölçüyü gramlarla ifade edilebilecek kadardır.
Dünya neptünyumdan ibaret olsaydı, en uzun yarılanma ömürlü izotopu dünyanın yaşının yarısı kadar olduğu için bütün neptünyum içeriği günümüzden binlerce sene evvel çürümüş olurdu. Bu sebeple dünyanın yaradılışında yer alan neptünyumun tamamı yok oldu.
Her sene nükleer reaktörlerde takribî 50 ton neptünyum üretilmektedir.
Yalnızca neptünyum kullanılarak bir nükleer silah elde edilmek istense 60 kg neptünyum gerekir.
1945 senesinde ilk atom bombasının patlatılması ve 1963 senesinde imza atılan nükleer test yasağı uyuşmasına kadar geçen zamanda yapılan nükleer testlerde etrafa dağılan atıklardaki natürel bozunmalardan dolayı takribî 2500 kg neptünyumun atmosfere veya yerkabuğuna dağılmış gidişatta bulunduğu varsayım ediliyor. Etrafa dağılan ölçü, uzun yarılanma ömürlü Np-236 ve Np-237 izotoplarından oluşmaktadır.
Np-239, balanssız bir izotoptur. Yakınında başka bir elektron üretir ve çekirdeğe ikinci bir proton ilave ederek plütonyum haline kazanç. Bu, atom bombası üretmek için kullanılan bir materyaldir.
Türkiye’de 9 trilyon dolar değerinde 127 bin ton neptünyum rezervi olduğuna dair iddialar bir yarıyıl uzun vakit tartışıldı. Maden Teknik Arama Maden Tetkik Ve Arama Genel Müdürlüğümarmara Üniversitesi Genel Müdürlüğü bu iddiaları yalanladı.
Maden Tetkik Ve Arama Genel Müdürlüğümarmara Üniversitesi verilerine göre Türkiye’de uranyum madenlerinde 9 bin ton uranyum bulunuyor. Bu ölçüde uranyum işlense bile gram ölçülerde neptünyum elde edilebilir. Bunun ekonomik değerinin de en fazla 1000 dolar etrafında olabileceği belirtiliyor.
Mevcut uranyum rezervinin tamamı suni olarak neptünyuma dönüştürülse bile kayda değer ekonomik bir değeri bulunmaz.
İstanbul’da iki adet nükleer araştırma reaktörü bulunuyor. Bu reaktörlerin kullanılmış yakıtlarında çok az neptünyum bulunur; ancak yakıtlardaki neptünyumu elde etmek için yakıtları tekerrür işleyecek teknoloji Türkiye’de bulunmamaktadır.
Neptünyum, insan sıhhati için riskli, radyoaktif, toksiktir. Ayrıca piroforiktir, başka bir deyişle havada kendiliğinden tutuşabilir. Bedene enjekte edildiğinde kemiklerde birikebilir. Bu sebeple kemik kanserine yol açabileceği değerlendiriliyor. Solunum yoluyla veya ciltten insan bedenine alınmaz.
Biyolojik bir role sahip değildir. Bazı hayvanlar üzerinde yapılan testlerde neptünyumun sindirim sistemi tarafından absorbe edilemediği tespit edilmiştir.