Părinții băieților ar trebui să fie pregătiți pentru diverse situații de urgență cu copiii lor; nici măcar nu strica să știi ce să faci dacă fiul tău găsește plutoniu.
Cum arată plutoniul?
Mai întâi trebuie să-ți imaginezi cum va arăta fiul tău. Este un metal foarte, foarte greu de culoare argintie sub formă de pulbere, care strălucește strălucitor atunci când este curățat. Dar datorită proprietăților sale electronegative, nu rămâne strălucitor mult timp: mai întâi se estompează, apoi devine acoperit cu o peliculă galben deschis, care se transformă treptat în violet închis.
Gândiți-vă la ce altceva ar putea arăta ceva ca pulberea albă argintie, pentru că nu puteți găsi plutoniu lângă un leagăn sau un tobogan. Și chiar dacă se urcă pe un șantier, băiatul ar deveni mai degrabă proprietarul unei bucăți de sârmă sau al unui cui decât al unui pumn de plutoniu.
Dacă, totuși, un copil aduce acasă ceea ce credeți că este metalul greu descris, trebuie să sunați de urgență la poliție sau la departamentul local al Ministerului Situațiilor de Urgență, deoarece substanța este radioactivă, periculoasă, care trebuie îndepărtată rapid și ascunsă. departe.
Trebuie să reacționați imediat la o „găsire”. Aceasta nu este o situație de viață în care puteți suna un prieten și puteți afla. La urma urmei, castraveții, chiar și cei acri, sunt cel mult periculoși din cauza diareei acute. Iar dacă ești suficient de deștept ca să nu le mănânci după ce a fost suflat capacul, atunci, în general, nu reprezintă o piedică pentru sănătatea ta.
Efectul plutoniului asupra corpului uman
Plutoniul (Pu) nu este la fel de inofensiv precum castraveții acri. Este un metal greu și, prin urmare, trebuie să fie o substanță toxică chimic. Cu toate acestea, această proprietate este slab descrisă, deoarece pericolul principal constă în radiotoxicitate. Toxicitatea sa se datorează radioactivității alfa.
O particulă alfa este periculoasă pentru organism numai dacă sursa ei se află în corpul uman. Mai simplu spus, pentru ca un efect radioactiv să apară, acest metal trebuie să fie ingerat. Extern, Pu afectează oamenii cu neutroni și raze gamma, dar nu dăunează mult datorită nivelului lor scăzut.
Particulele alfa din corpul uman dăunează doar acelor țesuturi cu care intră în contact direct. La niveluri ridicate de radiații, se dezvoltă otrăvire acută și apare imediat un efect toxic. Nivelurile scăzute de radiații dăunează treptat organismului, creând o predispoziție la cancer.
Pu este slab absorbit în tractul digestiv. Chiar dacă luați metalul sub formă de sare solubilă, acesta nu tinde să fie absorbit, ci se amestecă cu conținutul intestinal. Mult plutoniu nu intră în corp din apa contaminată; precipită din soluții apoase, formând compuși insolubili.
Pentru a muri de expunere acută în câteva zile sau o săptămână, trebuie să mănânci 500 mg de Pu. În același timp, ar trebui să fie într-o formă bine tocată. Moartea din cauza edemului pulmonar în decurs de până la 10 zile amenință persoanele care inhalează 100 mg de plutoniu în plămâni. Doze mai mici de Pu în organism creează un teren fertil pentru apariția și progresia cancerului.
Au nevoie oamenii?
Izotopul 239Pu este utilizat sub formă de combustibil nuclear pentru reactoarele de putere care funcționează pe neutroni rapidi și termici. Izotopul 239Pu este, de asemenea, indispensabil în producția de arme nucleare.
Centralele nucleare răspândite pe tot globul produc aproximativ 15% din electricitatea mondială.
Bateriile electrice atomice care conțin Pu-236 au o durată de viață de până la 5 ani. Medicii folosesc astfel de baterii în stimulatoare cardiace, care sunt cusute în pieptul pacienților și provoacă contractarea inimii.
Pu-238 este o sursă de energie esențială pentru navele spațiale pe care oamenii o folosesc pentru a explora spațiul.
Fapte fascinante
Băieților curioși li se pot spune fapte memorabile despre plutoniu, pe care este puțin probabil să fie suficient de norocoși să le găsească în viața reală.
Organismele marine acumulează puternic acest element; capacitatea de acumulare scade în seria mixt plancton - alge - stomac de pește - stea de mare - oase de pește.
Pu-244 este un izotop cu viață lungă de elemente transuraniu. Timpul său de înjumătățire este de 82,8 milioane de ani!
Dacă adăugați plutoniu la aliaj, obțineți o turnare fără o singură fisură. Această proprietate este utilizată în mod activ de metalurgiști.
Încărcările bombelor nucleare sunt fabricate din plutoniu. Metalul este atât de greu încât o minge mică de plutoniu, care poate fi ascunsă într-un cub de 10*10 cm, cântărește 5-6 kilograme.
Fiecare părinte ar dori ca fiul lor să nu găsească plutoniu și să nu-l aducă acasă, ci să se joace liniștit cu jucării mai inofensive.
Video: Plutoniu-239 de la RID-1
Omenirea a fost mereu în căutarea unor noi surse de energie care pot rezolva multe probleme. Cu toate acestea, nu sunt întotdeauna în siguranță. Deci, în special, cele utilizate pe scară largă astăzi, deși sunt capabile să genereze pur și simplu cantități colosale de energie electrică de care toată lumea are nevoie, încă poartă un pericol de moarte. Dar, pe lângă scopuri pașnice, unele țări de pe planeta noastră au învățat să-l folosească în scopuri militare, în special pentru a crea focoase nucleare. Acest articol va discuta baza unor astfel de arme distructive, al căror nume este plutoniu de calitate pentru arme.
Informatie scurta
Această formă compactă a metalului conține cel puțin 93,5% din izotopul 239Pu. Plutoniul de calitate pentru arme a fost numit astfel încât să poată fi distins de „omologul său din reactor”. În principiu, plutoniul se formează întotdeauna în absolut orice reactor nuclear, care, la rândul său, funcționează cu uraniu slab îmbogățit sau natural, care conține, în cea mai mare parte, izotopul 238U.
Aplicație în industria militară
Plutoniul 239Pu de calitate pentru arme este baza armelor nucleare. În același timp, utilizarea izotopilor cu numerele de masă 240 și 242 este irelevantă, deoarece creează un fundal neutronic foarte mare, ceea ce complică în cele din urmă crearea și proiectarea muniției nucleare extrem de eficiente. În plus, izotopii de plutoniu 240Pu și 241Pu au un timp de înjumătățire semnificativ mai scurt în comparație cu 239Pu, astfel încât părțile de plutoniu devin foarte fierbinți. În acest sens, inginerii sunt forțați să adauge suplimentar elemente pentru a elimina căldura în exces în armele nucleare. Apropo, 239Pu în forma sa pură este mai cald decât corpul uman. De asemenea, este imposibil să nu ținem cont de faptul că produsele procesului de descompunere a izotopilor grei supune rețeaua cristalină a metalului unor modificări dăunătoare, iar acest lucru schimbă în mod destul de natural configurația părților de plutoniu, care, în cele din urmă, poate provoca o defecțiune completă a unui dispozitiv exploziv nuclear.
În general, toate dificultățile de mai sus pot fi depășite. Și în practică, testele au fost deja efectuate de mai multe ori pe baza plutoniului „reactor”. Dar trebuie înțeles că în armele nucleare compactitatea, greutatea moartă redusă, durabilitatea și fiabilitatea lor nu sunt în niciun caz cele mai puțin importante. În acest sens, folosesc exclusiv plutoniu de calitate pentru arme.
Caracteristici de proiectare ale reactoarelor de producție
Aproape tot plutoniul din Rusia a fost produs în reactoare echipate cu un moderator de grafit. Fiecare dintre reactoare este construit în jurul unor blocuri de grafit asamblate cilindric.
Când sunt asamblate, blocurile de grafit au fante speciale între ele pentru a asigura circulația continuă a lichidului de răcire, care utilizează azot. Structura asamblată are și canale amplasate vertical create pentru trecerea apei de răcire și a combustibilului prin ele. Ansamblul în sine este susținut rigid de o structură cu deschideri sub canalele folosite pentru a descărca combustibilul deja iradiat. În plus, fiecare dintre canale este amplasat într-un tub cu pereți subțiri turnat dintr-un aliaj de aluminiu ușor și extrem de puternic. Majoritatea canalelor descrise au 70 de bare de combustibil. Apa de răcire curge direct în jurul barelor de combustibil, eliminând excesul de căldură din acestea.
Creșterea puterii reactoarelor de producție
Inițial, primul reactor Mayak a funcționat cu o putere termică de 100 MW. Cu toate acestea, principalul lider al programului sovietic de arme nucleare a făcut o propunere ca reactorul să funcționeze la o putere de 170-190 MW iarna și 140-150 MW vara. Această abordare a permis reactorului să producă aproape 140 de grame de plutoniu prețios pe zi.
În 1952, au fost efectuate lucrări de cercetare cu drepturi depline pentru a crește capacitatea de producție a reactoarelor în exploatare folosind următoarele metode:
- Prin creșterea debitului de apă folosit pentru răcire și care curge prin miezurile unei centrale nucleare.
- Prin creșterea rezistenței la fenomenul de coroziune care are loc în apropierea căptușelii canalului.
- Reducerea vitezei de oxidare a grafitului.
- Creșterea temperaturii în interiorul celulelor de combustibil.
Ca rezultat, debitul de apă în circulație a crescut semnificativ după ce a crescut decalajul dintre combustibil și pereții canalului. Am reușit să scăpăm și de coroziune. Pentru aceasta, au fost selectate cele mai potrivite aliaje de aluminiu și a început să se adauge activ bicromat de sodiu, ceea ce a crescut în cele din urmă moliciunea apei de răcire (pH-ul a devenit aproximativ 6,0-6,2). Oxidarea grafitului a încetat să mai fie o problemă de presare după ce azotul a fost folosit pentru a-l răci (anterior se folosea doar aer).
La sfârșitul anilor 1950, inovațiile au fost realizate pe deplin în practică, reducând inflația extrem de inutilă a uraniului cauzată de radiații, reducând în mod semnificativ întărirea termică a tijelor de uraniu, îmbunătățind rezistența placajului și sporind controlul calității producției.
Producție la Mayak
„Chelyabinsk-65” este una dintre acele plante foarte secrete în care a fost creat plutoniul de calitate pentru arme. Întreprinderea avea mai multe reactoare și vom arunca o privire mai atentă asupra fiecăruia dintre ele.
Reactorul A
Instalația a fost proiectată și creată sub conducerea legendarului N. A. Dollezhal. A funcționat cu o putere de 100 MW. Reactorul avea 1149 canale de comandă și combustibil dispuse vertical într-un bloc de grafit. Greutatea totală a structurii a fost de aproximativ 1050 de tone. Aproape toate canalele (cu excepția celor 25) au fost încărcate cu uraniu, a cărui masă totală era de 120-130 de tone. 17 canale au fost folosite pentru tije de control și 8 pentru experimente. Eliberarea maximă de căldură proiectată a celulei de combustibil a fost de 3,45 kW. La început, reactorul producea aproximativ 100 de grame de plutoniu pe zi. Primul plutoniu metalic a fost produs pe 16 aprilie 1949.
Dezavantaje tehnologice
Aproape imediat, au fost identificate probleme destul de grave, care au constat în coroziunea căptușelilor din aluminiu și a acoperirii pilelor de combustie. Tijele de uraniu s-au umflat și s-au deteriorat, determinând scurgerea apei de răcire direct în miezul reactorului. După fiecare scurgere, reactorul a trebuit oprit până la 10 ore pentru a usca grafitul cu aer. În ianuarie 1949, garniturile de canal au fost înlocuite. După aceasta, instalația a fost lansată pe 26 martie 1949.
Plutoniul de calitate pentru arme, a cărui producție la reactorul A a fost însoțită de tot felul de dificultăți, a fost produs în perioada 1950-1954 cu o putere unitară medie de 180 MW. Funcționarea ulterioară a reactorului a început să fie însoțită de o utilizare mai intensă, ceea ce a dus în mod natural la opriri mai frecvente (de până la 165 de ori pe lună). Ca urmare, reactorul a fost oprit în octombrie 1963 și a reluat funcționarea abia în primăvara anului 1964. Și-a încheiat complet campania în 1987 și pe toată perioada de mulți ani de funcționare a produs 4,6 tone de plutoniu.
Reactoarele AB
S-a decis construirea a trei reactoare AB la întreprinderea Chelyabinsk-65 în toamna anului 1948. Capacitatea lor de producție era de 200-250 de grame de plutoniu pe zi. Proiectantul șef al proiectului a fost A. Savin. Fiecare reactor a constat din 1996 de canale, dintre care 65 de canale de control. Instalațiile au folosit o inovație tehnică - fiecare canal a fost echipat cu un detector special de scurgeri de lichid de răcire. Această mișcare a făcut posibilă schimbarea căptușelilor fără a opri funcționarea reactorului în sine.
Primul an de funcționare al reactoarelor a arătat că acestea produc aproximativ 260 de grame de plutoniu pe zi. Cu toate acestea, încă din al doilea an de funcționare, capacitatea a fost crescută treptat și deja în 1963 cifra sa era de 600 MW. După a doua revizie, problema cu garniturile a fost complet rezolvată, iar puterea era deja de 1200 MW cu o producție anuală de plutoniu de 270 de kilograme. Acești indicatori au rămas până când reactoarele au fost complet închise.
reactor AI-IR
Întreprinderea Chelyabinsk a folosit această instalație din 22 decembrie 1951 până în 25 mai 1987. Pe lângă uraniu, reactorul a mai produs cobalt-60 și poloniu-210. Inițial, instalația producea tritiu, dar mai târziu a început să producă plutoniu.
De asemenea, instalația de prelucrare a plutoniului de calitate pentru arme avea în funcțiune reactoare care funcționează cu apă grea și un singur reactor cu apă ușoară (numele său era „Ruslan”).
gigant siberian
„Tomsk-7” era numele centralei, care găzduia cinci reactoare pentru crearea plutoniului. Fiecare dintre unități a folosit grafit pentru a încetini neutronii și apa obișnuită pentru a asigura o răcire adecvată.
Reactorul I-1 a funcționat cu un sistem de răcire în care apa trecea o dată. Cu toate acestea, restul de patru instalații au fost echipate cu circuite primare închise echipate cu schimbătoare de căldură. Acest design a făcut posibilă generarea suplimentară de abur, care, la rândul său, a ajutat la producerea de electricitate și încălzirea diferitelor spații de locuit.
Tomsk-7 avea și un reactor numit EI-2, care, la rândul său, avea un dublu scop: producea plutoniu și, datorită aburului generat, genera 100 MW de energie electrică, precum și 200 MW de energie termică.
Informații importante
Potrivit oamenilor de știință, timpul de înjumătățire al plutoniului pentru arme este de aproximativ 24.360 de ani. Număr mare! În acest sens, întrebarea devine deosebit de acută: „Cum să tratăm corect cu deșeurile din producerea acestui element?” Cea mai bună opțiune este considerată a fi construcția de întreprinderi speciale pentru prelucrarea ulterioară a plutoniului de calitate pentru arme. Acest lucru se explică prin faptul că în acest caz elementul nu mai poate fi folosit în scopuri militare și va fi sub control uman. Exact așa este eliminat plutoniul de calitate pentru arme în Rusia, dar Statele Unite ale Americii au luat o altă cale, încălcându-și astfel obligațiile internaționale.
Astfel, guvernul american propune distrugerea materialului foarte îmbogățit nu prin mijloace industriale, ci prin diluarea plutoniului și depozitarea lui în recipiente speciale la o adâncime de 500 de metri. Este de la sine înțeles că în acest caz materialul poate fi îndepărtat cu ușurință de pe sol în orice moment și utilizat din nou în scopuri militare. Potrivit președintelui rus Vladimir Putin, inițial țările au convenit să distrugă plutoniul nu prin această metodă, ci să efectueze eliminarea în instalații industriale.
Costul plutoniului de calitate pentru arme merită o atenție specială. Potrivit experților, zeci de tone din acest element ar putea costa câteva miliarde de dolari. Iar unii experți au estimat chiar 500 de tone de plutoniu pentru arme la 8 trilioane de dolari. Suma este cu adevărat impresionantă. Pentru a fi mai clar câți bani sunt aceștia, să presupunem că în ultimii zece ani ai secolului al XX-lea, PIB-ul mediu anual al Rusiei a fost de 400 de miliarde de dolari. Adică, de fapt, prețul real al plutoniului de calitate pentru arme a fost egal cu douăzeci de PIB anual al Federației Ruse.
Plutoniul a fost descoperit la sfârșitul anului 1940 la Universitatea din California. A fost sintetizat de McMillan, Kennedy și Wahl prin bombardarea oxidului de uraniu (U 3 O 8) cu nuclee de deuteriu (deuteroni) foarte accelerate într-un ciclotron. Ulterior s-a constatat că această reacție nucleară produce mai întâi izotopul de scurtă durată neptunium-238 și din acesta plutoniu-238 cu un timp de înjumătățire de aproximativ 50 de ani. Un an mai târziu, Kennedy, Seaborg, Segre și Wahl au sintetizat un izotop mai important, plutoniul-239, prin iradierea uraniului cu neutroni foarte accelerați într-un ciclotron. Plutoniul-239 se formează din degradarea neptuniului-239; emite raze alfa și are un timp de înjumătățire de 24.000 de ani. Compusul de plutoniu pur a fost obținut pentru prima dată în 1942. Apoi s-a cunoscut că există plutoniu natural găsit în minereurile de uraniu, în special în minereurile depozitate în Congo.
Denumirea elementului a fost propusă în 1948: McMillan a numit primul element transuranic neptunium datorită faptului că planeta Neptun este prima dincolo de Uranus. Prin analogie, au decis să numească elementul 94 plutoniu, deoarece planeta Pluto este a doua după Uranus. Pluto, descoperit în 1930, și-a primit numele de la numele zeului Pluto, conducătorul lumii interlope în mitologia greacă. La începutul secolului al XIX-lea. Clark a propus denumirea elementului bariu plutoniu, derivând acest nume direct din numele zeului Pluto, dar propunerea sa nu a fost acceptată.
Cât cântărește 1 cub de plutoniu, greutatea a 1 m3 de plutoniu. Numărul de kilograme în 1 metru cub, numărul de tone în 1 metru cub, kg în 1 m3. Densitatea în vrac a gravitației specifice plutoniului.Ce vrem să învățăm astăzi? Cât cântărește 1 cub de plutoniu, greutatea a 1 m3 de plutoniu? Nicio problemă, puteți afla simultan numărul de kilograme sau numărul de tone, masa (greutatea unui metru cub, greutatea unui cub, greutatea unui metru cub, greutatea 1 m3) este indicată în Tabelul 1. Dacă cineva este interesat, puteți să treceți peste textul de mai jos și să citiți câteva explicații. Cum se măsoară cantitatea de substanță, material, lichid sau gaz de care avem nevoie? Cu excepția cazurilor în care este posibil să reducem calculul cantității necesare la numărarea mărfurilor, produselor, elementelor în bucăți (numărarea bucăților), este cel mai ușor pentru noi să determinăm cantitatea necesară în funcție de volum și greutate (masă). . În viața de zi cu zi, cea mai comună unitate de măsură a volumului pentru noi este 1 litru. Cu toate acestea, numărul de litri potrivit pentru calculele casnice nu este întotdeauna o modalitate aplicabilă de a determina volumul activităților comerciale. În plus, litrii în țara noastră nu au devenit o unitate de „producție” și comerț general acceptată pentru măsurarea volumului. Un metru cub, sau în versiunea sa prescurtată - un cub, s-a dovedit a fi o unitate de volum destul de convenabilă și populară pentru utilizare practică. Suntem obișnuiți să măsurăm aproape toate substanțele, lichidele, materialele și chiar gazele în metri cubi. Este chiar convenabil. La urma urmei, costurile, prețurile, tarifele, ratele de consum, tarifele, contractele de furnizare ale acestora sunt aproape întotdeauna legate de metri cubi (cubi) și mult mai rar de litri. Nu mai puțin importantă pentru activitățile practice este cunoașterea nu numai a volumului, ci și a greutății (masei) substanței care ocupă acest volum: în acest caz vorbim despre cât cântărește 1 metru cub (1 metru cub, 1 metru cub, 1 m3). Cunoașterea masei și volumului ne oferă o idee destul de completă a cantității. Vizitatorii site-ului, când întreabă cât cântărește 1 cub, indică adesea anumite unități de masă în care ar dori să afle răspunsul la întrebare. După cum am observat, cel mai adesea ei doresc să știe greutatea unui cub (1 metru cub, 1 metru cub, 1 m3) în kilograme (kg) sau tone (t). În esență, aveți nevoie de kg/m3 sau t/m3. Acestea sunt unități strâns legate care definesc cantitatea. În principiu, este posibilă o conversie independentă destul de simplă a greutății (masei) de la tone la kilograme și invers: de la kilograme la tone. Cu toate acestea, după cum a arătat practica, pentru majoritatea vizitatorilor site-ului ar fi o opțiune mai convenabilă Aflați imediat câte kilograme cântărește 1 cub (1 m3) de plutoniu sau câte tone cântărește 1 cub (1 m3) de plutoniu, fără a converti kilogramele în tone sau invers - numărul de tone în kilograme pe metru cub (un metru cub, un metru cub, un m3). Prin urmare, în Tabelul 1 am indicat cât cântărește 1 metru cub (1 metru cub, 1 metru cub) în kilograme (kg) și tone (t). Alegeți singur coloana din tabel de care aveți nevoie. Apropo, când întrebăm cât cântărește 1 metru cub (1 m3), ne referim la numărul de kilograme sau la numărul de tone. Totuși, din punct de vedere fizic, ne interesează densitatea sau greutatea specifică. Masa unei unități de volum sau cantitatea de substanță conținută într-o unitate de volum este densitatea în vrac sau greutatea specifică. În acest caz densitatea în vrac și greutatea specifică a plutoniului. Densitatea și greutatea specifică în fizică sunt de obicei măsurate nu în kg/m3 sau tone/m3, ci în grame pe centimetru cub: g/cm3. Prin urmare, în Tabelul 1, greutatea specifică și densitatea (sinonime) sunt indicate în grame pe centimetru cub (g/cm3)
