Son Haberler

Nükleer Kâbus Plütonyum Nedir? (Özellikleri, Zararları)

-
Eylül 14, 2022
Nükleer Kâbus Plütonyum Nedir? (Özellikleri, Zararları)

Plütonyum, dünyadaki en radyoaktif ve zehirli maddelerden bkocamandır. Atom bombalarında ve nükleer enerji imalinde kullanılır.

Nükleer Kâbus Plütonyum Nedir? Özellikleri, Zararları

Plütonyum, nükleer silahların hammaddesi olarak kullanılan ve bilinen en toksik, en radyoaktif elementlerden bkocamandır. Tabiatta çok ender bulunduğu için nükleer reaktörlerde yapay olarak elde edilir. Devasa enerji potansiyeli sebebiyle kitle yıkım silahı olarak kullanılmıştır. Japonya’nın İkinci Dünya Savaşı’ndan çekilmesini sağlayan atom bombalarının ikincisinde plütonyumun izi vardır. Bu bombaların yaydığı radyoaktivite milyonlarca insanın yaşamına mülk olmuş, milyonlarcasını yaralamış ve onarılmaz etraf felaketlerine yol açmıştır. Plütonyum, uranyumdan üretilen ve uranyuma seçenek olarak kullanılabilen bir radyoaktif elementtir. İsmini Plüton gezegeninden almıştır. Plüton’u fotoğraflayan uzay vasıtasının yakıt bataryalarında plütonyum kullanılmıştır. Kötü emeller için kullanıldığında insanlığın felaketi olabilecek kapasitesi olan plütonyum, senelerce yetecek enerji kaynağı da olabilir. Detaylar makalemizde…


Tarihçesi

Plütonyum, 1940 senesinde bir grup bilim adamı tarafından atom süratlendiricide elde edildi. “Siklotron” ismi verilen atom süratlendiricide Uranyum-235 izotopunun nötron bombardımanı ile üretilmiştir. Berkley Üniversitesi bilim adamlarından Glenn T. Seaborg, Edward M. McMillan, Josephe W. Kennedy ve Aerthur C. Wohl tarafından 152 santimetrelik siklotronda uranyumun döteryum alfa çekirdeği ile bombardımanı neticeyi plütonyum elde edildi. Ekip, Uranyum-238 izotopu ve Neptünyum-238 izotopunu iki serbest nötron üreten aygıtta süratlendirdi ve döteryumla bombardımana meblağak plütonyumu keşfetti. Neptünyum-238, daha sonra beta çürümesiyle Plütonyum-238’e dönüştü. Bu deney, 1946 senesine kadar bilim dünyası ile paylaşılmadı. “Plütonyum” kelimesi, Plüton gezegeninden esinlenerek türetilmiştir. İngilizcesi “plutonium”dur.

Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri

Plütonyumun kimyasal sembolü “Pu”dur. Atom numarası 94, atom ağırlığı 244, yoğunluğu 19,81 gcm3’cins. Erime noktası 640 derece, kaynama noktası 3228 derecedir. Periyodik tablonun 3-B grubunda aktinitler element serisinde yer alır. Kristal yapısı monoklinik başka bir deyişle tek eğriliklidir. Gümüşi renkte katı bir metaldir. Fiziksel özellikleri bakımından birçok metalle, en çok da nikelle benzerlik gösterir. Oda sıcaklığındaki plütonyuma “alfa formu” ismi verilir.

Plütonyum kırılgandır, ısı ve elektriği iletmez. Plütonyumun dış kabuğundaki elektronların rakamı sürekli değişir ve öteki elektronlarla eşleşmediği için elektronları asla bir manyetik alanda hizalanmaz. Bu sebeple plütonyum magnetik değildir ve rastgele bir mıknatısa tutunmaz. Plütonyum ısıtıldığında veya elektrik akımı verildiğinde öteki elementlere göre daha fazla genişler ve büzülmeye uğrar.

Plütonyumun bütün izotopları radyoaktif ve toksiktir. Öteki aktinitler gibi plütonyum da toprakta ender bulunur. Uranyum madenleri eser miktarda plütonyum kapsar. Transuranyum tezsi elemenler arasında ikinci sıradadır. Natürel Uranyum-238 çekirdeğinin nötron yakalaması neticeyi Uranyum-239 elde edilir. Uranyum-239’un iki kez beta ışıması neticeyi nükleer reaktör içinde Neptünyum-239 izotopu ile birlikte Plütonyum-239 elde edilir. Plütonyum-239 da, alfa ışıması neticeyi Uranyum-235 izotopuna dönüşür. Atom kütle numaraları 232-246 arasında değişen en az 15 izotopu elde edilebilmektedir. Bunların arasında en ehemmiyetli izotop Pu-239’dur. Bu izotopun yarılanma ömrü, 24 bin 360 yıldır. Öteki ehemmiyetli izotopları Pu-238’in yarılanma ömrü 86,4 sene, Pu-224’nam ise 76 milyon yıldır. Bu iki izotop alfa ışıması yaparak yarılanırlar.

Plütonyum birçok bileşik ve alaşım oluşturabilir. Halojenlerle, karbonla, azotla ve silisyumlar bileşikler alana getirebilir. Oksihalojenür bileşikleri verebilir. Alüminyum, gümüş, kobalt, berilyum, demir, mangan ve nikelle alaşım alana getirebilir. Süratle okside olabilir. Oksijenle tepkimesi neticeyi rengi evvel kahverengiye, sonra maviye dönüşür. Havada oksitlendiğinde donuk gri, sarı ve zeytin yeşili renklerinde lekelenir. Konsantre mineral asitlerle çabuk erir.

Plütonyum Yapım Süreci

Plütonyum, tabiatta çok ender bulunduğu için suni olarak elde edilebilen elementlerdendir. Plütonyumu reaktördeki öteki ışınım yayan maddelerden ayırarak saflaştırmak için muhtelif kimyasal harekâtlar uygulanır. Reaktördeki uranyum ve plütonyum karışımından plütonyumu ayırmak için karışım nitrik isyankarda katılır. Çözünen karışımdaki plütonyum +6 oksidasyon basamağına kadar yükseltgenir. Daha sonra bir amino asit cinsi olan hekzon ile karışımdan çekilip alınır. Daha sonra alüminyum nitrat çözeltisi ile bir kimyasal harekât uygulanır. Alüminyum nitrat çözeltisi plütonyumu 3+ oksidasyon kademesine indirger. Saf plütonyum elde edilinceye kadar bu harekât birkaç kez tekrar edilir. Plütonyum, nötronlarla bcan verilme tepkimesine girebildiği için fazla miktarda elde edilebilir. 


Hangi Alanlarda Kullanılır?

Plütonyum, laboratuarlarda ve nükleer reaktörlerde kullanılmak üzere yapay olarak üretilir. Yapay olarak elde edilen Pu-239, fisyon çekirdek bcan verilmesi özelliğine sahiptir. Nükleer reaktörlerde yan ürün olarak elde edilir. Bu sebeple Pu-239, atom ve hidrojen bombalarında kullanılan ehemmiyetli bir nükleer patlayıcıdır. Pu-239, hafif su soğutmalı nükleer reaktörlerde senede 200-250 kilogram arasında yan ürün olarak üretilir. Bu ürün tekrar operasyona sokularak plütonyum oksit ve uranyum oksit kapsayan yakıt çubukları olarak nükleer reaktörlerde kullanılır. Aynı zamanda akışkan metal soğutmalı nükleer reaktörlerde de kullanımı planlanmaktadır. Plütonyumun öteki transuranyum elementlerinden ayıran en ehemmiyetli özellik; hem nükleer silah olarak kullanılabilmesi hem de nükleer reaktörlerde uranyumun yerini alabilmesidir.

Pu-238 izotopu ise, suni kalp yapım çalışmalarında kullanılmaktadır. Tıp ve metalürji uygulamalarında da Pu-242 ve Pu-244 izotopları kullanılmaktadır. Atom bataryalarının imalinde de plütonyumdan yararlanılır. Nükleer enerji yapımı için ehemmiyetli bir maddedir. U-238’in ışıması neticeyi üretilen plütonyum, askeri emelli kullanılmaktadır. Nükleer silah imalinde yüzde 90 oranında Pu-239 kapsayan plütonyum kullanılır. Kobaltve galyumla alaşımları düşük sıcaklıklarda süper iletken olarak kullanılır. Alüminyum alaşımı nükleer yakıtın bir bileşenidir.

Plütonyumun Sıhhate ve Etrafa Hasarları

Plütonyum, insan sıhhati ve etrafa oldukça hasarlı ve zehirli bir maddedir. Çok tehlikeli bir madde olduğu üzerindeki çalışmalar için özel makineler ve kıyafetlerle yapılır. Dağılıp etrafa hasar vermemesi için de çok tehlikesiz bir etrafta korunması gerekir. Havadaki plütonyum miktarı metreküpte 0,00003 mikrogramı geçerse hem etraf hem de insanlar için tehlike oluşturabilir. Ancak plütonyumun insan için zehirli olabilmesi, bedene hangi yollarla ve hangi bileşik halinde alındığı ile bağlantılıdır.

Ten üzerindeki açık bir yaraya mikrogramlarla ifade edilen miktarda plütonyum temas etmesi halinde o bölgede kansere yol açar. Plütonyum zerrecikleri havada askıda kalabilir. Bu sebeple plütonyum kapsayan hava solunum yoluyla akciğerlere alınabilir. Bu vaziyette akciğer kanserine yol açabilir. Bedene alınan plütonyum kemiklere de saldırarak kemik kanserine yol açar.

Plütonyum atıkları, etrafa hasar verir. Nükleer reaktörlerdeki plütonyum artıkları ve nükleer sınamalar sebebiyle etrafa plütonyum yayılmaktadır. Bu sebeple özellikle nükleer testlerin yapıldığı bölgede etraf felaketlerine yol açmaktadır.


Bunları Biliyor Musunuz?

Bir kilogram plütonyumun enerji potansiyeli, 20 milyon kilovat saat ısı enerjisi ile eş değerdir.
Bir miktar plütonyuma dokunulduğunda yaydığı ısı eli yakar, suyu kaynatabilir.
Yüzde 90 oranında Pu-239 kapsayan bir bomba yapımı için en az 10 kilogram plütonyum gerekmektedir.
Bir ton uranyumdan 1 kilogram plütonyum elde edilebilmektedir. Bir kilogram içinde en ehemmiyetli ve kullanılabilen izotop olan Pu-239’un miktarı ise 590 gramdır.
Bir kilogramlık plütonyumun tamamen patlaması 10 bin ton kimyasal patlayıcı ile eşdeğerdir.
Dört kilogramdan daha az miktarlardaki plütonyum, askeri emeller veya nükleer silah yapımı için yeterli değildir.
Dünya atmosferinde nükleer testler ve öteki yollarla dağılmış 5 ton plütonyum bulunduğu varsayım ediliyor.
Plütonyum üzerindeki şehirk nükleer çalışmalar, İkinci Dünya Savaşı sırasında nükleer silah üretmek üzere ABD, Kanada ve İngiltere tarafından başlatılan ve Manhattan Projesi ismi verilen projede yapılmıştır.
1945 senesinde “Trinity” ismi verilen şehirk nükleer silah sınamasında plütonyum kullanılmıştır. Bu testte “The Gadget” ismi verilen dünyanın şehirk atom bombası patlatılmıştır. Bu patlamanın 20 bin ton TNT patlayıcı ile eşdeğer olduğu açıklanmıştır.
1945 senesinde yapılan nükleer test sürecinin sonunda üretilen ve Japonya’nın Nagazaki kentine atılan “Fat Man” isimli atom bombasında Pu-239 izotopu kullanılmıştır.
Apollo uzay programında kullanılan uzay vasıtalarında elektrik üretmek için Pu-238’in alfa ışını yayarken çıkardığı ısı kullanılmıştır.
19 Ocak 2006 senesinde “cüce gezegen” Plüton’un resimlerini çekmek üzere sevk edilen New Horizons isimli uzay vasıtasının yakıtında plütonyum kullanılmıştır. Nisan 2015’te Plüton’un resimlerini yollayan New Horizons, Kuiper Kuşağı’na doğru yol almaya devam etmektedir. New Horizons’un plütonyum yakıtlı bataryalarının ise 2050 senesine kadar aktif olacağı varsayım edilmektedir.
NASA’nın uzay programlarında kullanılmak üzere önümüzdeki 10 sene içinde en az 20 kilogram plütonyuma lüzumu olduğu belirtiliyor.