Roditelji dječaka trebali bi biti spremni na razne izvanredne situacije sa svojom djecom; ne škodi ni znati što učiniti ako vaš sin pronađe plutonij.
Kako plutonij izgleda?
Prvo morate zamisliti kako će izgledati ono što će vaš sin pronaći. To je vrlo, vrlo težak metal srebrne boje u obliku praha koji briljantno sjaji kada se čisti. Ali zahvaljujući svojim elektronegativnim svojstvima, ne ostaje dugo sjajna: prvo izblijedi, zatim se prekriva svijetložutim filmom, koji postupno prelazi u tamnoljubičastu.
Razmislite o tome što bi još moglo izgledati poput srebrnobijelog praha, jer plutonij ne možete pronaći u blizini ljuljačke ili tobogana. A čak i da se popne na gradilište, dječak će radije postati vlasnikom komada žice ili čavla nego šake plutonija.
Ako dijete unatoč tome kući donese nešto za što mislite da je opisani teški metal, morate hitno pozvati policiju ili lokalni odjel Ministarstva za hitne situacije, jer je tvar radioaktivna, opasna, koju treba brzo ukloniti i sakriti daleko.
Morate odmah reagirati na "nalaz". Ovo nije životna situacija u kojoj možete nazvati prijatelja i saznati. Uostalom, krastavci, čak i oni kiseli, opasni su najviše zbog akutnog proljeva. A ako ste dovoljno pametni da ih ne jedete nakon što vam je kapak otpuhan, onda općenito nisu smetnja vašem zdravlju.
Učinak plutonija na ljudski organizam
Plutonij (Pu) nije tako bezopasan kao kiseli krastavci. To je teški metal i stoga mora biti kemijski otrovna tvar. Međutim, ovo svojstvo je slabo opisano, jer glavna opasnost leži u radiotoksičnosti. Njegova toksičnost je zbog alfa radioaktivnosti.
Alfa čestica je opasna za tijelo samo ako joj je izvor u ljudskom tijelu. Pojednostavljeno rečeno, da bi došlo do radioaktivnog učinka, ovaj se metal mora unijeti u organizam. Izvana, Pu djeluje na ljude neutronima i gama zrakama, ali ne uzrokuje mnogo štete zbog njihove niske razine.
Alfa čestice u ljudskom tijelu oštećuju samo ona tkiva s kojima dolaze u izravan kontakt. Pri visokim razinama zračenja razvija se akutno trovanje i odmah dolazi do toksičnog učinka. Niske razine zračenja postupno oštećuju tijelo, stvarajući predispoziciju za rak.
Pu se slabo apsorbira u probavnom traktu. Čak i ako uzmete metal u obliku topive soli, on nema tendenciju da se apsorbira, već se miješa sa crijevnim sadržajem. Većina plutonija ne ulazi u tijelo iz kontaminirane vode; on se taloži iz vodenih otopina, tvoreći netopljive spojeve.
Da biste umrli od akutne izloženosti unutar nekoliko dana ili tjedan dana, trebate pojesti 500 mg Pu. Istodobno, trebao bi biti u dobro nasjeckanom obliku. Smrt od plućnog edema u roku od 10 dana prijeti osobama koje udahnu 100 mg plutonija u pluća. Manje doze Pu u organizmu stvaraju pogodno tlo za nastanak i napredovanje raka.
Trebaju li ljudi
Izotop 239Pu koristi se u obliku nuklearnog goriva za energetske reaktore koji rade na brze i toplinske neutrone. Izotop 239Pu također je nezamjenjiv u proizvodnji nuklearnog oružja.
Nuklearne elektrane razasute diljem svijeta proizvode oko 15% svjetske električne energije.
Atomske električne baterije koje sadrže Pu-236 imaju životni vijek do 5 godina. Liječnici koriste takve baterije u srčanim stimulatorima, koji su ušiveni u prsa pacijenata i uzrokuju kontrakcije srca.
Pu-238 je bitan izvor energije za svemirske letjelice koje ljudi koriste za istraživanje svemira.
Fascinantne činjenice
Znatiželjnim dječacima mogu se ispričati nezaboravne činjenice o plutoniju, koje vjerojatno neće imati sreće pronaći u stvarnom životu.
Morski organizmi snažno akumuliraju ovaj element, sposobnost akumulacije se smanjuje u nizu miješani plankton - alge - riblji želudac - morska zvijezda - riblje kosti.
Pu-244 je dugovječni izotop transuranijevih elemenata. Vrijeme poluraspada mu je 82,8 milijuna godina!
Dodate li plutonij u leguru, dobit ćete odljevak bez ijedne pukotine. Ovo svojstvo aktivno koriste metalurzi.
Punjenja za nuklearne bombe izrađena su od plutonija. Metal je toliko težak da mala kuglica plutonija, koja se može sakriti u kocki 10*10 cm, teži 5-6 kilograma.
Svaki bi roditelj poželio da njegov sin ne pronađe plutonij i ne donese ga kući, već se mirno igra s bezopasnijim igračkama.
Video: Plutonij-239 iz RID-1
Čovječanstvo je oduvijek bilo u potrazi za novim izvorima energije koji mogu riješiti mnoge probleme. Međutim, nisu uvijek sigurni. Dakle, posebno oni koji se danas široko koriste, iako su sposobni generirati jednostavno kolosalne količine električne energije koja je svima potrebna, još uvijek nose smrtnu opasnost. No, osim u miroljubive svrhe, neke zemlje na našem planetu naučile su ga koristiti i u vojne svrhe, posebice za stvaranje nuklearnih bojevih glava. Ovaj će članak raspravljati o osnovi takvog razornog oružja, čije je ime plutonij za oružje.
Kratke informacije
Ovaj kompaktni oblik metala sadrži najmanje 93,5% izotopa 239Pu. Plutonij za oružje nazvan je tako da se može razlikovati od svog "reaktorskog pandana". U principu, plutonij se uvijek stvara u apsolutno svakom nuklearnom reaktoru, koji zauzvrat radi na nisko obogaćenom ili prirodnom uranu, koji uglavnom sadrži izotop 238U.
Primjena u vojnoj industriji
Plutonij 239Pu za oružje temelj je nuklearnog oružja. U isto vrijeme, upotreba izotopa s masenim brojevima 240 i 242 je irelevantna, budući da oni stvaraju vrlo visoku neutronsku pozadinu, što u konačnici komplicira stvaranje i dizajn visokoučinkovitog nuklearnog streljiva. Osim toga, izotopi plutonija 240Pu i 241Pu imaju značajno kraće vrijeme poluraspada u usporedbi s 239Pu, pa se dijelovi plutonija jako zagrijavaju. U tom smislu inženjeri su prisiljeni dodatno dodati elemente za uklanjanje viška topline u nuklearno oružje. Inače, 239Pu u svom čistom obliku je topliji od ljudskog tijela. Također je nemoguće ne uzeti u obzir činjenicu da produkti procesa raspada teških izotopa podvrgavaju kristalnu rešetku metala štetnim promjenama, a to sasvim prirodno mijenja konfiguraciju dijelova plutonija, što na kraju može izazvati potpuni kvar nuklearne eksplozivne naprave.
Uglavnom, sve gore navedene poteškoće mogu se prevladati. I u praksi, testovi su već više puta provedeni na temelju "reaktorskog" plutonija. Ali treba razumjeti da u nuklearnom oružju njegova kompaktnost, mala vlastita težina, trajnost i pouzdanost nipošto nisu najmanje važni. U tom smislu koriste isključivo plutonij za oružje.
Konstruktivne značajke proizvodnih reaktora
Gotovo sav plutonij u Rusiji proizveden je u reaktorima opremljenim grafitnim moderatorom. Svaki od reaktora izgrađen je oko cilindrično sklopljenih blokova grafita.
Kada su sastavljeni, grafitni blokovi imaju posebne utore između sebe kako bi se osigurala kontinuirana cirkulacija rashladne tekućine koja koristi dušik. Sastavljena struktura također ima okomito postavljene kanale stvorene za prolaz vode za hlađenje i goriva kroz njih. Sam sklop je kruto poduprt strukturom s otvorima ispod kanala koji se koriste za ispuštanje već ozračenog goriva. Štoviše, svaki od kanala nalazi se u cijevi tankih stijenki izlivenoj od lagane i izuzetno čvrste legure aluminija. Većina opisanih kanala ima 70 gorivnih šipki. Voda za hlađenje teče izravno oko gorivih šipki, uklanjajući s njih višak topline.
Povećanje snage proizvodnih reaktora
U početku je prvi Mayak reaktor radio s toplinskom snagom od 100 MW. Međutim, glavni voditelj sovjetskog programa nuklearnog naoružanja dao je prijedlog da reaktor treba raditi na snazi od 170-190 MW zimi, a 140-150 MW ljeti. Ovakav pristup omogućio je reaktoru da proizvede gotovo 140 grama dragocjenog plutonija dnevno.
Godine 1952. proveden je potpuni istraživački rad kako bi se povećao proizvodni kapacitet operativnih reaktora koristeći sljedeće metode:
- Povećanjem protoka vode koja se koristi za hlađenje i protječe kroz jezgre nuklearnog postrojenja.
- Povećanjem otpornosti na pojavu korozije koja se javlja u blizini košuljice kanala.
- Smanjenje brzine oksidacije grafita.
- Povećanje temperature unutar gorivih ćelija.
Kao rezultat toga, protok cirkulirajuće vode značajno se povećao nakon povećanja razmaka između goriva i stijenki kanala. Uspjeli smo se riješiti i korozije. Za to su odabrane najprikladnije legure aluminija i počeo se aktivno dodavati natrijev bikromat, što je u konačnici povećalo mekoću vode za hlađenje (pH je postao oko 6,0-6,2). Oksidacija grafita prestala je biti gorući problem nakon što je za hlađenje korišten dušik (ranije se koristio samo zrak).
U kasnim 1950-ima, inovacije su u potpunosti realizirane u praksi, smanjujući krajnje nepotrebno napuhavanje urana uzrokovano zračenjem, značajno smanjujući toplinsko otvrdnjavanje uranovih šipki, poboljšavajući otpornost obloge i povećavajući kontrolu kvalitete proizvodnje.
Proizvodnja u Mayaku
"Čeljabinsk-65" jedno je od onih vrlo tajnih postrojenja u kojima je stvoren plutonij za oružje. Poduzeće je imalo nekoliko reaktora, a mi ćemo pobliže pogledati svaki od njih.
Reaktor A
Instalacija je osmišljena i stvorena pod vodstvom legendarnog N. A. Dolležala. Radila je sa snagom od 100 MW. Reaktor je imao 1149 okomito postavljenih upravljačkih i gorivnih kanala u grafitnom bloku. Ukupna težina konstrukcije bila je oko 1050 tona. Gotovo svi kanali (osim 25) bili su napunjeni uranom, čija je ukupna masa bila 120-130 tona. 17 kanala korišteno je za kontrolne šipke, a 8 za pokuse. Maksimalno projektirano oslobađanje topline gorive ćelije bilo je 3,45 kW. Isprva je reaktor proizvodio oko 100 grama plutonija dnevno. Prvi metalni plutonij proizveden je 16. travnja 1949. godine.
Tehnološki nedostaci
Gotovo odmah su identificirani prilično ozbiljni problemi, koji su se sastojali od korozije aluminijskih obloga i premaza gorivih ćelija. Uranove šipke također su nabubrile i postale oštećene, uzrokujući curenje vode za hlađenje izravno u jezgru reaktora. Nakon svakog curenja, reaktor je morao biti zaustavljen do 10 sati kako bi se grafit osušio zrakom. U siječnju 1949. zamijenjene su obloge kanala. Nakon toga, postrojenje je pušteno u rad 26. ožujka 1949. godine.
Plutonij za oružje, čija je proizvodnja u reaktoru A bila praćena raznim poteškoćama, proizvodio se u razdoblju 1950.-1954. s prosječnom jediničnom snagom od 180 MW. Naknadni rad reaktora počeo je biti praćen intenzivnijim korištenjem, što je sasvim prirodno dovelo do češćih gašenja (i do 165 puta mjesečno). Kao rezultat toga, reaktor je zatvoren u listopadu 1963. i nastavio s radom tek u proljeće 1964. godine. Svoju kampanju potpuno je završio 1987. godine i tijekom cijelog dugogodišnjeg rada proizveo je 4,6 tona plutonija.
AB reaktori
Odlučeno je izgraditi tri reaktora AB u poduzeću Čeljabinsk-65 u jesen 1948. Njihov proizvodni kapacitet bio je 200-250 grama plutonija dnevno. Glavni projektant projekta bio je A. Savin. Svaki reaktor se sastojao od 1996 kanala, od kojih su 65 bili kontrolni kanali. Instalacije su koristile tehničku inovaciju - svaki kanal je bio opremljen posebnim detektorom curenja rashladne tekućine. Ovaj potez omogućio je promjenu obloga bez zaustavljanja rada samog reaktora.
Prva godina rada reaktora pokazala je da su proizvodili oko 260 grama plutonija dnevno. No, već od druge godine rada, kapacitet se postupno povećavao, te je već 1963. njegova brojka iznosila 600 MW. Nakon drugog remonta problem s oblogama je u potpunosti riješen, a snaga je već bila 1200 MW uz godišnju proizvodnju plutonija od 270 kilograma. Ti su pokazatelji ostali sve dok se reaktori nisu potpuno zatvorili.
AI-IR reaktor
Čeljabinsko poduzeće koristilo je ovu instalaciju od 22. prosinca 1951. do 25. svibnja 1987. godine. Osim urana, reaktor je proizvodio i kobalt-60 i polonij-210. U početku je postrojenje proizvodilo tricij, ali je kasnije počelo proizvoditi plutonij.
Također, tvornica za preradu plutonija za oružje imala je u pogonu reaktore na tešku vodu i jedan reaktor na laku vodu (zvao se "Ruslan").
Sibirski div
"Tomsk-7" je bio naziv elektrane u kojoj je bilo pet reaktora za proizvodnju plutonija. Svaka od jedinica koristila je grafit za usporavanje neutrona i običnu vodu kako bi osigurala pravilno hlađenje.
Reaktor I-1 radio je sa sustavom hlađenja u kojem je voda prošla jednom. Međutim, preostale četiri instalacije bile su opremljene zatvorenim primarnim krugovima opremljenim izmjenjivačima topline. Ovakav dizajn omogućio je dodatno stvaranje pare, što je pomoglo u proizvodnji električne energije i grijanju raznih stambenih prostora.
Tomsk-7 je imao i reaktor EI-2, koji je, pak, imao dvostruku namjenu: proizvodio je plutonij i zahvaljujući stvorenoj pari generirao 100 MW električne energije, te 200 MW toplinske energije.
Važna informacija
Prema znanstvenicima, vrijeme poluraspada plutonija za oružje je oko 24 360 godina. Ogroman broj! U tom smislu, pitanje postaje posebno akutno: "Kako pravilno postupati s otpadom od proizvodnje ovog elementa?" Najbolja opcija smatra se izgradnja posebnih poduzeća za naknadnu preradu plutonija za oružje. To se objašnjava činjenicom da se u ovom slučaju element više ne može koristiti u vojne svrhe i bit će pod ljudskom kontrolom. Upravo se tako u Rusiji zbrinjava plutonij za oružje, ali su Sjedinjene Američke Države krenule drugim putem, kršeći time svoje međunarodne obveze.
Stoga američka vlada predlaže uništavanje visoko obogaćenog materijala ne industrijskim sredstvima, već razrjeđivanjem plutonija i njegovim skladištenjem u posebnim spremnicima na dubini od 500 metara. Podrazumijeva se da se u ovom slučaju materijal lako može izvaditi iz tla u bilo kojem trenutku i ponovno koristiti u vojne svrhe. Prema riječima ruskog predsjednika Vladimira Putina, u početku su se zemlje dogovorile da će plutonij uništavati ne ovom metodom, već da će se odlagati u industrijskim pogonima.
Cijena plutonija za oružje zaslužuje posebnu pozornost. Prema stručnjacima, deseci tona ovog elementa mogli bi koštati nekoliko milijardi dolara. A neki su stručnjaci čak procijenili 500 tona plutonija za oružje na čak 8 trilijuna dolara. Iznos je zaista impresivan. Da bi bilo jasnije o kolikom se novcu radi, recimo da je u posljednjih deset godina 20. stoljeća prosječni godišnji BDP Rusije iznosio 400 milijardi dolara. To jest, zapravo, stvarna cijena plutonija za oružje bila je jednaka dvadesetom godišnjem BDP-u Ruske Federacije.
Plutonij je otkriven krajem 1940. godine na Sveučilištu u Kaliforniji. Sintetizirali su ga McMillan, Kennedy i Wahl bombardiranjem uranovog oksida (U 3 O 8) jezgrama deuterija (deuteroni) visoko ubrzanim u ciklotronu. Kasnije je utvrđeno da se ovom nuklearnom reakcijom prvo proizvodi kratkoživući izotop neptunij-238, a iz njega plutonij-238 s vremenom poluraspada od oko 50 godina. Godinu dana kasnije, Kennedy, Seaborg, Segre i Wahl sintetizirali su važniji izotop, plutonij-239, ozračivanjem urana visoko ubrzanim neutronima u ciklotronu. Plutonij-239 nastaje raspadom neptunija-239; emitira alfa zrake i ima poluživot od 24 000 godina. Čisti spoj plutonija prvi je put dobiven 1942. Tada je postalo poznato da postoji prirodni plutonij pronađen u rudama urana, posebno u rudama deponiranima u Kongu.
Ime elementa predloženo je 1948.: McMillan je prvi transuranski element nazvao neptunij zbog činjenice da je planet Neptun prvi iza Urana. Analogno tome, odlučili su element 94 nazvati plutonij, budući da je planet Pluton drugi nakon Urana. Pluton, otkriven 1930. godine, dobio je ime po imenu boga Plutona, vladara podzemlja u grčkoj mitologiji. Početkom 19.st. Clark je predložio da se element barij nazove plutonij, izvodeći ovo ime izravno iz imena boga Plutona, ali njegov prijedlog nije prihvaćen.
Koliko teži 1 kub plutonija, težina 1 m3 plutonija. Broj kilograma u 1 kubnom metru, broj tona u 1 kubnom metru, kg u 1 m3. Nasipna gustoća specifične težine plutonija.Što želimo naučiti danas? Koliko teži 1 kubik plutonija, težina 1 m3 plutonija? Nema problema, možete saznati broj kilograma ili broj tona odjednom, masa (težina jednog kubnog metra, težina jedne kocke, težina jednog kubnog metra, težina 1 m3) navedena je u tablici 1. Ako koga zanima, može preletjeti mali tekst ispod i pročitati neka objašnjenja. Kako se mjeri količina tvari, materijala, tekućine ili plina koja nam je potrebna? Osim u onim slučajevima kada je moguće izračunavanje potrebne količine svesti na brojanje robe, proizvoda, elemenata u komadima (brojenje komada), najlakše nam je potrebnu količinu odrediti na temelju volumena i težine (mase) . U svakodnevnom životu najčešća mjerna jedinica volumena za nas je 1 litra. Međutim, broj litara prikladan za izračun kućanstva nije uvijek primjenjiv način za određivanje volumena za poslovne aktivnosti. Osim toga, litra kod nas nije postala općeprihvaćena “proizvodna” i trgovačka jedinica za mjerenje obujma. Jedan kubični metar, ili u skraćenoj verziji - jedna kocka, pokazao se prilično zgodnom i popularnom jedinicom volumena za praktičnu upotrebu. Navikli smo mjeriti gotovo sve tvari, tekućine, materijale pa čak i plinove u kubnim metrima. Stvarno je zgodno. Uostalom, njihovi troškovi, cijene, tarife, stope potrošnje, tarife, ugovori o opskrbi gotovo su uvijek vezani za kubične metre (kubike), a puno rjeđe za litre. Ništa manje važno za praktične aktivnosti nije znanje samo o volumenu, već i težini (masi) tvari koja zauzima ovaj volumen: u ovom slučaju govorimo o tome koliko teži 1 kubni metar (1 kubični metar, 1 kubični metar, 1 m3). Poznavanje mase i volumena daje nam prilično potpunu ideju o količini. Posjetitelji stranice, kada pitaju koliko 1 kocka teži, često označavaju određene jedinice mase u kojima bi željeli znati odgovor na pitanje. Kao što smo primijetili, najčešće žele znati težinu 1 kubika (1 kubični metar, 1 kubični metar, 1 m3) u kilogramima (kg) ili tonama (t). U suštini, trebate kg/m3 ili t/m3. To su blisko povezane jedinice koje definiraju količinu. U načelu je moguća prilično jednostavna neovisna pretvorba težine (mase) iz tona u kilograme i obrnuto: iz kilograma u tone. Međutim, kao što je praksa pokazala, za većinu posjetitelja web stranice bila bi prikladnija opcija saznajte odmah koliko kilograma teži 1 kubik (1 m3) plutonija ili koliko tona teži 1 kubik (1 m3) plutonija, bez pretvaranja kilograma u tone ili obrnuto - broj tona u kilograme po kubičnom metru (jedan kubični metar, jedan kubični metar, jedan m3). Stoga smo u tablici 1 naveli koliko 1 kubični metar (1 kubični metar, 1 kubični metar) teži u kilogramima (kg) i tonama (t). Sami odaberite stupac tablice koji vam je potreban. Inače, kada pitamo koliko je težak 1 kubni metar (1 m3), mislimo na broj kilograma ili broj tona. Međutim, s fizičke točke gledišta, zanima nas gustoća ili specifična težina. Masa jedinice volumena ili količina tvari sadržane u jedinici volumena je nasipna gustoća ili specifična težina. U ovom slučaju nasipna gustoća i specifična težina plutonija. Gustoća i specifična težina u fizici se obično ne mjere u kg/m3 ili tonama/m3, već u gramima po kubnom centimetru: g/cm3. Stoga su u tablici 1 specifična težina i gustoća (sinonimi) naznačeni u gramima po kubnom centimetru (g/cm3).
