Родителите на момчета трябва да са подготвени за различни извънредни ситуации с децата си; дори не боли да знаете какво да правите, ако синът ви намери плутоний.
Как изглежда плутоният?
Първо трябва да си представите как ще изглежда това, което синът ви ще намери. Това е много, много тежък сребрист метал под формата на прах, който блести блестящо, когато се почиства. Но благодарение на своите електроотрицателни свойства, той не остава лъскав за дълго: първо избледнява, след това се покрива със светложълт филм, който постепенно се превръща в тъмно лилав.
Помислете какво друго може да изглежда като сребристобелия прах, защото не можете да намерите плутоний близо до люлка или пързалка. И дори да се покатери на строителна площадка, момчето предпочита да стане собственик на парче тел или пирон, отколкото на шепа плутоний.
Ако все пак дете донесе вкъщи това, което според вас е описаният тежък метал, трябва спешно да се обадите в полицията или местния отдел на Министерството на извънредните ситуации, тъй като веществото е радиоактивно, опасно, което трябва бързо да се отстрани и скрие далеч.
Трябва незабавно да реагирате на „находка“. Това не е житейска ситуация, в която можете да се обадите на приятел и да разберете. В крайна сметка краставиците, дори и киселите, са опасни най-много поради остра диария. И ако сте достатъчно умни да не ги ядете, след като капакът е издухан, тогава те като цяло не са пречка за вашето здраве.
Ефектът на плутония върху човешкото тяло
Плутоният (Pu) не е толкова безвреден, колкото киселите краставици. Той е тежък метал и следователно трябва да бъде химически токсично вещество. Това свойство обаче е слабо описано, тъй като основната опасност се крие в радиотоксичността. Неговата токсичност се дължи на алфа радиоактивността.
Една алфа частица е опасна за организма само ако нейният източник е в човешкото тяло. Просто казано, за да се получи радиоактивен ефект, този метал трябва да бъде погълнат. Външно Pu влияе на хората с неутрони и гама лъчи, но не причинява много вреда поради ниското им ниво.
Алфа частиците в човешкото тяло увреждат само онези тъкани, с които влизат в пряк контакт. При високи нива на радиация се развива остро отравяне и веднага се появява токсичен ефект. Ниските нива на радиация увреждат тялото постепенно, създавайки предразположение към рак.
Pu се абсорбира слабо в храносмилателния тракт. Дори и да приемате метала под формата на разтворима сол, той няма тенденция да се абсорбира, а се смесва с чревното съдържимо. Голяма част от плутония не влиза в тялото от замърсената вода, той се утаява от водни разтвори, образувайки неразтворими съединения.
За да умрете от остра експозиция в рамките на няколко дни или седмица, трябва да изядете 500 mg Pu. В същото време трябва да е в добре нарязана форма. Смърт от белодробен оток в рамките на до 10 дни заплашва лица, които вдишат 100 mg плутоний в белите дробове. По-малките дози Pu в организма създават благоприятна почва за появата и развитието на рак.
Имат ли нужда хората
Изотопът 239Pu се използва под формата на ядрено гориво за енергийни реактори, които работят с бързи и топлинни неутрони. Изотопът 239Pu също е незаменим при производството на ядрени оръжия.
Атомните електроцентрали, разпръснати по света, произвеждат около 15% от световното електричество.
Атомните електрически батерии, съдържащи Pu-236, имат експлоатационен живот до 5 години. Лекарите използват такива батерии в пейсмейкърите, които се зашиват в гърдите на пациентите и предизвикват свиване на сърцето.
Pu-238 е основен източник на енергия за космически кораби, които хората използват за изследване на космоса.
Очарователни факти
На любопитните момчета могат да се разкажат запомнящи се факти за плутония, които те едва ли ще имат късмета да намерят в реалния живот.
Морските организми силно натрупват този елемент, акумулиращата способност намалява в поредицата смесен планктон - водорасли - рибен стомах - морски звезди - рибни кости.
Pu-244 е дългоживущ изотоп на трансуранови елементи. Периодът му на полуразпад е 82,8 милиона години!
Ако добавите плутоний към сплавта, получавате отливка без нито една пукнатина. Това свойство се използва активно от металурзите.
Зарядите за ядрени бомби са направени от плутоний. Металът е толкова тежък, че малка топка плутоний, която може да се скрие в кубче с размери 10*10 см, тежи 5-6 килограма.
Всеки родител би желал синът му да не намира плутоний и да не го носи вкъщи, а да си играе спокойно с по-безвредни играчки.
Видео: Плутоний-239 от RID-1
Човечеството винаги е било в търсене на нови източници на енергия, които могат да решат много проблеми. Те обаче не винаги са безопасни. Така че, по-специално, тези, които се използват широко днес, въпреки че са способни да генерират просто колосални количества електрическа енергия, от която всеки се нуждае, все още носят смъртна опасност. Но освен за мирни цели, някои страни на нашата планета са се научили да го използват за военни цели, особено за създаване на ядрени бойни глави. Тази статия ще обсъди основата на такива разрушителни оръжия, чието име е оръжеен плутоний.
Кратка информация
Тази компактна форма на метала съдържа минимум 93,5% от изотопа 239Pu. Оръжейният плутоний е кръстен така, че да може да се разграничи от неговия „реакторен аналог“. По принцип плутоният винаги се образува в абсолютно всеки ядрен реактор, който от своя страна работи с нискообогатен или естествен уран, съдържащ в по-голямата си част изотопа 238U.
Приложение във военната индустрия
Оръжейният плутоний 239Pu е в основата на ядрените оръжия. В същото време използването на изотопи с масови числа 240 и 242 е без значение, тъй като те създават много висок неутронен фон, което в крайна сметка усложнява създаването и проектирането на високоефективни ядрени боеприпаси. В допълнение, плутониевите изотопи 240Pu и 241Pu имат значително по-кратък полуживот в сравнение с 239Pu, така че частите на плутония стават много горещи. В тази връзка инженерите са принудени да добавят допълнително елементи за отстраняване на излишната топлина в ядрените оръжия. Между другото, 239Pu в чист вид е по-топъл от човешкото тяло. Също така е невъзможно да не се вземе предвид фактът, че продуктите от процеса на разпадане на тежки изотопи подлагат кристалната решетка на метала на вредни промени и това съвсем естествено променя конфигурацията на плутониеви части, които в крайна сметка могат причиняват пълна повреда на ядрено взривно устройство.
Като цяло всички горепосочени трудности могат да бъдат преодолени. И на практика вече са провеждани тестове повече от веднъж на базата на „реакторен” плутоний. Но трябва да се разбере, че в ядрените оръжия тяхната компактност, ниско собствено тегло, издръжливост и надеждност в никакъв случай не са най-малко важни. В това отношение те използват изключително оръжеен плутоний.
Конструктивни характеристики на производствените реактори
Почти целият плутоний в Русия е произведен в реактори, оборудвани с графитен забавител. Всеки от реакторите е изграден около цилиндрично сглобени блокове от графит.
Когато са сглобени, графитните блокове имат специални прорези между тях, за да осигурят непрекъсната циркулация на охлаждащата течност, която използва азот. Сглобената конструкция също има вертикално разположени канали, създадени за преминаване на водно охлаждане и гориво през тях. Самият възел е здраво поддържан от конструкция с отвори под каналите, използвани за изхвърляне на вече облъчено гориво. Освен това всеки от каналите е разположен в тънкостенна тръба, излята от лека и изключително здрава алуминиева сплав. Повечето от описаните канали имат 70 горивни пръта. Охлаждащата вода тече директно около горивните пръти, премахвайки излишната топлина от тях.
Увеличаване на мощността на производствените реактори
Първоначално първият реактор Маяк работи с топлинна мощност 100 MW. Главният ръководител на съветската програма за ядрено оръжие обаче направи предложение реакторът да работи с мощност 170-190 MW през зимата и 140-150 MW през лятото. Този подход позволи на реактора да произвежда почти 140 грама ценен плутоний на ден.
През 1952 г. е извършена пълноценна изследователска работа с цел увеличаване на производствения капацитет на работещите реактори, като се използват следните методи:
- Чрез увеличаване на потока вода, използвана за охлаждане и протичаща през ядрата на ядрена централа.
- Чрез увеличаване на устойчивостта към феномена на корозия, който се появява в близост до обвивката на канала.
- Намаляване на скоростта на окисление на графита.
- Повишаване на температурата вътре в горивните клетки.
В резултат на това пропускателната способност на циркулиращата вода се увеличи значително след увеличаване на пролуката между горивото и стените на канала. Успяхме да се отървем и от корозията. За това бяха избрани най-подходящите алуминиеви сплави и започна активно да се добавя натриев бихромат, което в крайна сметка увеличи мекотата на охлаждащата вода (рН стана около 6,0-6,2). Окисляването на графита престана да бъде належащ проблем, след като за охлаждането му беше използван азот (преди се използваше само въздух).
В края на 50-те години на миналия век иновациите са напълно реализирани на практика, намалявайки силно ненужното надуване на урана, причинено от радиация, значително намалявайки топлинното втвърдяване на уранови пръти, подобрявайки устойчивостта на обвивката и увеличавайки контрола на качеството на производството.
Производство в Маяк
"Челябинск-65" е един от онези много секретни заводи, където се създава оръжеен плутоний. Предприятието имаше няколко реактора и ние ще разгледаме по-отблизо всеки от тях.
Реактор А
Инсталацията е проектирана и създадена под ръководството на легендарния N. A. Dollezhal. Работеше с мощност 100 MW. Реакторът имаше 1149 вертикално разположени канала за управление и гориво в графитен блок. Общото тегло на конструкцията е около 1050 тона. Почти всички канали (с изключение на 25) бяха заредени с уран, чиято обща маса беше 120-130 тона. 17 канала са използвани за контролни пръчки и 8 за експерименти. Максималното проектно отделяне на топлина на горивната клетка е 3,45 kW. Първоначално реакторът произвежда около 100 грама плутоний на ден. Първият метален плутоний е произведен на 16 април 1949 г.
Технологични недостатъци
Почти веднага бяха идентифицирани доста сериозни проблеми, които се състоеха от корозия на алуминиеви облицовки и покритие на горивни клетки. Урановите пръти също набъбнаха и се повредиха, което доведе до изтичане на охлаждаща вода директно в активната зона на реактора. След всяко изтичане реакторът трябваше да бъде спрян за до 10 часа, за да се изсуши графитът с въздух. През януари 1949 г. обшивките на канала са заменени. След това инсталацията е пусната на 26 март 1949 г.
Оръжеен плутоний, чието производство в реактор А беше съпроводено с всякакви трудности, се произвеждаше в периода 1950-1954 г. със средна единична мощност от 180 MW. Последвалата експлоатация на реактора започна да се съпровожда с по-интензивна експлоатация, което съвсем естествено доведе до по-чести спирания (до 165 пъти месечно). В резултат на това реакторът е спрян през октомври 1963 г. и възобновява работата си едва през пролетта на 1964 г. Той напълно завърши кампанията си през 1987 г. и за целия период на многогодишна експлоатация произведе 4,6 тона плутоний.
АВ реактори
Беше решено да се построят три реактора АВ в предприятието Челябинск-65 през есента на 1948 г. Техният производствен капацитет беше 200-250 грама плутоний на ден. Главен дизайнер на проекта беше А. Савин. Всеки реактор се състоеше от 1996 канала, 65 от които бяха контролни. Инсталациите използваха техническа иновация - всеки канал беше оборудван със специален детектор за теч на охлаждаща течност. Този ход направи възможно смяната на облицовките, без да се спира работата на самия реактор.
Първата година от експлоатацията на реакторите показа, че те произвеждат около 260 грама плутоний на ден. Въпреки това, още от втората година на работа, капацитетът постепенно се увеличава и вече през 1963 г. цифрата му е 600 MW. След втория ремонт проблемът с облицовките беше напълно разрешен и мощността беше вече 1200 MW с годишно производство на плутоний от 270 килограма. Тези показатели останаха до пълното затваряне на реакторите.
AI-IR реактор
Челябинското предприятие използва тази инсталация от 22 декември 1951 г. до 25 май 1987 г. Освен уран, реакторът произвежда също кобалт-60 и полоний-210. Първоначално съоръжението произвежда тритий, но по-късно започва да произвежда плутоний.
Също така заводът за преработка на оръжеен плутоний имаше в експлоатация реактори, работещи с тежка вода, и един реактор с лека вода (името му беше „Руслан“).
Сибирски гигант
"Томск-7" беше името на централата, в която имаше пет реактора за създаване на плутоний. Всяка от единиците използва графит за забавяне на неутроните и обикновена вода за осигуряване на правилно охлаждане.
Реакторът I-1 работи с охладителна система, в която водата преминава еднократно. Останалите четири инсталации обаче бяха оборудвани със затворен първи кръг, оборудван с топлообменници. Този дизайн направи възможно допълнително генериране на пара, което от своя страна помогна за производството на електричество и отоплението на различни жилищни помещения.
Томск-7 също имаше реактор, наречен EI-2, който от своя страна имаше двойна цел: произвеждаше плутоний и благодарение на генерираната пара генерираше 100 MW електричество, както и 200 MW топлинна енергия.
Важна информация
Според учените периодът на полуразпад на оръжейния плутоний е около 24 360 години. Огромен брой! В тази връзка въпросът става особено остър: „Как правилно да се справим с отпадъците от производството на този елемент?“ Най-добрият вариант се счита за изграждането на специални предприятия за последваща преработка на оръжеен плутоний. Това се обяснява с факта, че в този случай елементът вече не може да се използва за военни цели и ще бъде под човешки контрол. Точно така се унищожава оръжейният плутоний в Русия, но Съединените американски щати поеха по друг път, нарушавайки международните си задължения.
По този начин американското правителство предлага унищожаването на силно обогатен материал не чрез промишлени средства, а чрез разреждане на плутоний и съхраняването му в специални контейнери на дълбочина 500 метра. От само себе си се разбира, че в този случай материалът може лесно да бъде изваден от земята по всяко време и отново използван за военни цели. Според руския президент Владимир Путин първоначално страните са се договорили да унищожават плутония не по този метод, а да извършват погребване в промишлени съоръжения.
Цената на оръжейния плутоний заслужава специално внимание. Според експерти десетки тонове от този елемент може да струват няколко милиарда щатски долара. А някои експерти дори оцениха 500 тона оръжеен плутоний на цели 8 трилиона долара. Сумата е наистина внушителна. За да стане по-ясно колко пари са това, нека кажем, че през последните десет години на 20 век средният годишен БВП на Русия е бил 400 милиарда долара. Това означава, че реалната цена на оръжейния плутоний е равна на двадесет годишен БВП на Руската федерация.
Плутоният е открит в края на 1940 г. в Калифорнийския университет. Синтезиран е от Макмилън, Кенеди и Уол чрез бомбардиране на ураниев оксид (U 3 O 8) с деутериеви ядра (дейтрони), силно ускорени в циклотрон. По-късно е установено, че тази ядрена реакция първо произвежда краткотрайния изотоп нептуний-238, а от него плутоний-238 с период на полуразпад около 50 години. Година по-късно Кенеди, Сиборг, Сегре и Уол синтезират по-важен изотоп, плутоний-239, чрез облъчване на уран със силно ускорени неутрони в циклотрон. Плутоний-239 се образува от разпадането на нептуний-239; той излъчва алфа лъчи и има период на полуразпад от 24 000 години. Чисто плутониево съединение е получено за първи път през 1942 г. Тогава стана известно, че има естествен плутоний, открит в уранови руди, по-специално в руди, депонирани в Конго.
Името на елемента е предложено през 1948 г.: Макмилън нарече първия трансуранов елемент нептуний поради факта, че планетата Нептун е първата отвъд Уран. По аналогия те решават да нарекат елемент 94 плутоний, тъй като планетата Плутон е втора след Уран. Плутон, открит през 1930 г., получава името си от името на бог Плутон, владетелят на подземния свят в гръцката митология. В началото на 19в. Кларк предложи да наречем елемента барий плутоний, извличайки това име директно от името на бог Плутон, но предложението му не беше прието.
Колко тежи 1 куб плутоний, теглото на 1 m3 плутоний. Броят на килограмите в 1 кубичен метър, броят на тоновете в 1 кубичен метър, кг в 1 m3. Обемна плътност на плутониево специфично тегло.Какво искаме да научим днес? Колко тежи 1 куб плутоний, теглото на 1 m3 плутоний?Няма проблем, можете да разберете броя на килограмите или броя на тоновете наведнъж, масата (тегло на един кубичен метър, тегло на един куб, тегло на един кубичен метър, тегло на 1 m3) е посочено в таблица 1. Ако някой се интересува, може да прегледа малкия текст по-долу и да прочете някои обяснения. Как се измерва количеството вещество, материал, течност или газ, от които се нуждаем? С изключение на случаите, когато е възможно да се намали изчисляването на необходимото количество до броене на стоки, продукти, елементи в бройки (броене на бройки), най-лесно за нас е да определим необходимото количество въз основа на обем и тегло (маса) . В ежедневието най-разпространената единица за измерване на обем за нас е 1 литър. Въпреки това броят на литрите, подходящи за изчисления на домакинството, не винаги е приложим начин за определяне на обема за бизнес дейности. Освен това литрите у нас не са се превърнали в общоприета „производствена“ и търговска единица за измерване на обем. Един кубичен метър, или в съкратената му версия - един куб, се оказа доста удобна и популярна единица обем за практическа употреба. Ние сме свикнали да измерваме почти всички вещества, течности, материали и дори газове в кубични метри. Наистина е удобно. В крайна сметка техните разходи, цени, тарифи, норми на потребление, тарифи, договори за доставка почти винаги са обвързани с кубични метри (кубове) и много по-рядко с литри. Не по-малко важно за практическите дейности е познаването не само на обема, но и на теглото (масата) на веществото, заемащо този обем: в този случай говорим за това колко тежи 1 кубичен метър (1 кубичен метър, 1 кубичен метър, 1 m3). Познаването на масата и обема ни дава доста пълна представа за количеството. Посетителите на сайта, когато питат колко тежи 1 куб, често посочват конкретни единици за маса, в които биха искали да знаят отговора на въпроса. Както забелязахме, най-често те искат да знаят теглото на 1 куб (1 кубичен метър, 1 кубичен метър, 1 m3) в килограми (kg) или тонове (t). По същество се нуждаете от kg/m3 или t/m3. Това са тясно свързани единици, които определят количеството. По принцип е възможно доста просто независимо преобразуване на тегло (маса) от тонове в килограми и обратно: от килограми в тонове. Въпреки това, както показва практиката, за повечето посетители на сайта ще бъде по-удобен вариант разберете веднага колко килограма тежи 1 куб (1 m3) плутоний или колко тона тежи 1 куб (1 m3) плутоний, без да се преобразуват килограмите в тонове или обратно - броят на тоновете в килограми на кубичен метър (един кубичен метър, един кубичен метър, един m3). Следователно в таблица 1 посочихме колко тежи 1 кубичен метър (1 кубичен метър, 1 кубичен метър) в килограми (kg) и тонове (t). Изберете сами колоната на таблицата, от която се нуждаете. Между другото, когато питаме колко тежи 1 кубичен метър (1 m3), имаме предвид броя на килограмите или броя на тоновете. Въпреки това, от физическа гледна точка, ние се интересуваме от плътността или специфичното тегло. Масата на единица обем или количеството вещество, съдържащо се в единица обем, е насипна плътност или специфично тегло. В такъв случай обемна плътност и специфично тегло на плутоний.Плътността и специфичното тегло във физиката обикновено се измерват не в kg/m3 или тонове/m3, а в грамове на кубичен сантиметър: g/cm3. Следователно в таблица 1 специфичното тегло и плътността (синоними) са посочени в грамове на кубичен сантиметър (g/cm3)
