Батьки хлопчаків мають бути готові до різних надзвичайних ситуацій зі своїми чадами, не завадить навіть знати, що робити, якщо ваш син знайшов плутоній.
Як виглядає плутоній
Для початку потрібно уявити, як виглядатиме те, що потрібно знайти вашому синові. Це дуже важкий метал сріблястого кольору у вигляді порошку, який сліпуче блищить, якщо його почистити. Але завдяки своїм електронегативним властивостям, блискучим він залишається недовго: спочатку тьмяніє, потім покривається світло-жовтою плівкою, яка поступово перетворюється на темно-пурпурову.
Подумати, що може виглядати приблизно так само, як сріблясто-білий порошок, тому що не можна знайти плутоній біля гойдалок або гірки. І навіть якщо лазити по будівництву, то хлопчик швидше стане господарем шматка дроту або цвяха, ніж жмені плутонію.
Якщо все ж таки дитина принесла додому те, що за вашими уявленнями і є описаним важким металом, потрібно терміново дзвонити в поліцію або місцевий відділ МНС, адже речовина ця радіоактивна, небезпечна, яку необхідно швидше вилучити та сховати подалі.
Реагувати на знахідку потрібно миттєво. Це не та життєва ситуація, в якій можна подзвонити подрузі та дізнатися, . Адже огірки, навіть прокислі, є небезпечними як максимум гострою діареєю. А якщо вистачить розуму не їсти їх після того, як зірвало кришку, то взагалі здоров'ю вони не перешкода.
Вплив плутонію на організм людини
Плутоній (Pu) не такий нешкідливий, як прокислі огірки. Він є важким металом, отже має бути хімічно токсичною речовиною. Однак це його властивість описано мало, оскільки основна небезпека у радіотоксичності. Токсичність його зумовлена альфа-радіоактивністю.
Альфа-частка небезпечна для організму, лише у разі, коли її джерело перебуває у тілі людини. Простіше кажучи, щоб виявилася радіоактивна дія, метал цей потрібно проковтнути. Зовні Pu діє на людину нейтронами та гамма-променями, але сильної шкоди не завдає через їхній малий рівень.
Альфа-частинки в людському тілі пошкоджують ті тканини, з якими безпосередньо контактують. При високому рівні опромінення розвивається гостре отруєння та одразу проявляється токсичний ефект. Низький рівень опромінення пошкоджує організм поступово, формуючи схильність до ракових захворювань.
У травному тракті Pu всмоктується погано. Навіть якщо прийняти метал у вигляді розчинної солі, вона не прагне всмоктуватися, а перемішується з кишковим вмістом. Із забрудненої води багато плутонію в організм не потрапить, він осідає з водних розчинів, утворюючи нерозчинні сполуки.
Щоб померти від гострого опромінення протягом кількох днів чи тиждень, потрібно з'їсти 500 мг Pu. При цьому він має бути у добре подрібненому вигляді. Смерть від набряку легень терміном до 10 днів загрожує індивідуумам, що вдихнули 100 мг плутонію в легкі. Найменші дози Pu в організмі створюють благодатний ґрунт для появи та прогресування ракових хвороб.
А чи потрібний людям
Ізотоп 239Pu застосовують у вигляді ядерного палива для енергетичних реакторів, які працюють на швидких та теплових нейтронах. Незамінний ізотоп 239Pu та при виробництві ядерної зброї.
Атомні електростанції, розкидані по земній кулі, виробляють близько 15% всієї електроенергії, що виробляється у світі.
Атомні електричні батареї, що містять Pu-236, мають термін служби до 5 років. Медики використовують такі батарейки в кардіостимуляторах, які вшиваються у грудну клітину хворих та змушують серце скорочуватися.
Pu-238 – незамінне джерело живлення для космічних апаратів, які використовують для вивчення космосу.
Цікаві факти
Допитливим хлопчикам можна розповісти факти про плутоній, що їм навряд чи пощастить знайти в реальному житті.
Сильно накопичують цей елемент морські організми, здатність, що накопичує, зменшується в ряду змішаний планктон - водорості - шлунок риб - морські зірки - кістки риб.
Pu-244 – це довгожитель серед ізотопів трансуранових елементів. Його період напіврозпаду становить 82,8 мільйонів років!
Якщо додати плутоній до металу, виходить виливок без жодної тріщини. Цю властивість активно використовують металурги.
Заряди ядерних бомб роблять із плутонію. Метал настільки важкий, що маленька кулька з плутонію, яку можна заховати в кубику 10*10 см, важить 5-6 кілограм.
Кожному батькові хочеться побажати, щоб їхній син плутоній не знаходив і додому не приносив, а мирно грав із більш невинними іграшками.
Відео: Плутоній-239 із РІД-1
Людство завжди перебувало у пошуках нових джерел енергії, здатних вирішити безліч проблем. Однак далеко не завжди вони є безпечними. Так, зокрема, широко застосовувані сьогодні хоч і здатні виробити просто колосальну кількість такої потрібної всім електричної енергії, все ж таки несуть у собі смертельну небезпеку. Але, крім мирних цілях, деякі країни нашої планети навчилися використовувати її і у військових, особливо для створення ядерних боєголовок. У цій статті йтиметься про основу такої руйнівної зброї, назва якої - збройовий плутоній.
Коротка довідка
У цій компактній формі металу міститься мінімум 93,5% ізотопу 239Pu. Збройовий плутоній назвали так для того, щоб його можна було відрізнити від «реакторного побратима». У принципі, плутоній завжди утворюється в будь-якому ядерному реакторі, який, у свою чергу, працює на низькозбагаченому або природному урані, що містить, здебільшого, ізотоп 238U.
Застосування у військовій галузі
Збройовий плутоній 239Pu – основа ядерного озброєння. При цьому застосування ізотопів з масовими числами 240 і 242 неактуальне, оскільки вони створюють дуже високий фон нейтронів, що ускладнює створення і конструювання високоефективних ядерних боєкомплектів. Крім цього, ізотопи плутонію 240Pu і 241Pu мають значно менший період напіврозпаду в порівнянні з 239Pu, тому деталі з плутонію сильно нагріваються. Саме через це в ядерний боєприпас інженери змушені додатково додавати елементи для відведення зайвого тепла. До речі, 239 Pu в чистому вигляді тепліше тіла людини. Не можна також не враховувати і факт того, що продукти процесу розпаду важких ізотопів піддають шкідливим змінам кристалічні ґрати металу, а це цілком закономірно змінює конфігурацію деталей з плутонію, що зрештою може викликати повну відмову ядерного вибухового пристрою.
За великим рахунком, усі ці труднощі можна подолати. І практично вже неодноразово проходили випробування з урахуванням саме «реакторного» плутонію. Але слід розуміти, що в ядерних боєприпасах далеко не останню позицію займає їхня компактність, мала власна маса, довговічність і надійність. У зв'язку з цим у них застосовується винятково збройовий плутоній.
Конструктивні особливості виробничих реакторів
Практично весь плутоній у Росії виробили реакторах, обладнаних графітовим сповільнювачем. Кожен із реакторів зведений навколо циліндрично зібраних блоків із графіту.
У зібраному вигляді графітові блоки мають між собою спеціальні щілини для забезпечення безперервної циркуляції охолоджувача, як використовується азот. У зібраній конструкції є вертикально розташовані канали, створені для проходження по них водяного охолодження і палива. Сама по собі збирання жорстко спирається на структуру з отворами під каналами, що використовуються для відвантаження вже опроміненого палива. При цьому кожен із каналів знаходиться в тонкостінній трубі, відлитій з легковагого та особливо міцного алюмінієвого сплаву. Більшість описуваних каналів має 70 паливних стрижнів. Вода для охолодження протікає безпосередньо навколо стрижнів із паливом, відводячи від них надлишки тепла.
Підвищення потужності виробничих реакторів
Спочатку перший реактор «Маяк» функціонував із потужністю 100 теплових МВт. Однак головний керівник радянської програми з розробки ядерної зброї вніс пропозицію, яка полягала у тому, щоб реактор у зимовий час працював із потужністю 170-190 МВт, а в літній період – 140-150 МВт. Такий підхід дозволив реактору виробляти майже 140 г дорогоцінного плутонію на добу.
У 1952 році були проведені повноцінні науково-дослідні роботи з метою збільшення виробничої потужності функціонуючих реакторів такими методами:
- Шляхом збільшення потоку води, що використовується для охолодження та протікає через активні зони ядерної установки.
- Через нарощування опору явищу корозії, що виникає поблизу вкладиша каналів.
- Зменшення швидкості окислення графіту.
- Нарощуванням температури всередині паливних елементів.
У результаті пропускна здатність циркулюючої води значно зросла після того, як було збільшено зазор між паливом та стінками каналу. Корозії також вдалося позбутися. Для цього вибрали найбільш підходящі алюмінієві сплави і почали активно додавати біхромат натрію, що, зрештою, підвищило м'якість охолоджувальної води (рН дорівнював порядку 6.0-6.2). Окислення графіту перестало бути актуальною проблемою після того, як для його охолодження почали застосовувати азот (до цього використовувалося виключно повітря).
Наприкінці 1950-х нововведення були повністю реалізовані на практиці, що дозволило зменшити вкрай непотрібне роздування урану, що викликається радіацією, значно знизити теплове зміцнення стрижнів з урану, покращити опір оболонки і підвищити контроль якості виробництва.
Виробництво на «Маяку»
"Челябінськ-65" - один із тих найтаємніших заводів, на якому відбувалося створення збройового плутонію. На підприємстві було кілька реакторів, із кожним із яких ми познайомимося ближче.
Реактор А
Установка була спроектована та створена під керівництвом легендарного Н. А. Доллежаля. Працювала вона із потужністю 100 МВт. У реакторі було 1149 вертикально розташованих керуючих та паливних каналів у графітовому блоці. Повна маса конструкції складала близько 1050 тонн. Майже всі канали (крім 25) завантажувалися ураном, повна маса якого становила 120-130 тонн. 17 каналів використовувалися для стрижнів, що управляють, а 8 - для проведення експериментів. Максимальний показник проектного тепловиділення паливного елемента дорівнював 3,45 кВт. Спочатку реактор виробляв близько 100 грам плутонію в день. Вперше металевий плутоній було вироблено 16 квітня 1949 року.
Технологічні недоліки
Практично відразу було виявлено досить серйозні проблеми, які полягали у корозії алюмінієвих вкладишів та покриття паливних елементів. Також розбухали і пошкоджувалися уранові стрижні і випливала вода, що охолоджує, безпосередньо в серцевину реактора. Після кожної протікання реактор доводилося зупиняти на якийсь час до 10 годин з метою осушити графіт повітрям. У січні 1949 року було замінено вкладиші у канали. Після цього запуск встановлення стався 26 березня 1949 року.
Збройовий плутоній, виробництво якого реакторі А супроводжувалося всілякими труднощами, вироблявся період 1950-1954 років за середньої потужності агрегату 180 МВт. Наступна робота реактора почала супроводжуватися інтенсивнішим його використанням, що цілком закономірно призвело і до частіших зупинок (до 165 разів на місяць). У результаті, у жовтні 1963 року реактор було зупинено та відновив свою роботу лише навесні 1964 року. Свою кампанію він повністю закінчив у 1987 році та за весь період багаторічного функціонування виробив 4,6 тонни плутонію.
Реактори АВ
На підприємстві "Челябінськ-65" три реактори АВ було вирішено збудувати восени 1948 року. Їхня виробнича потужність становила 200-250 грам плутонію на день. Головним конструктором проекту був А. Савін. Кожен реактор налічував 1996 каналів, 65 із них були контрольними. В установках була використана технічна новинка - кожен канал забезпечили спеціальним детектором витоку рідини, що охолоджує. Такий хід дозволив міняти вкладки без припинення роботи самого реактора.
Перший рік функціонування реакторів показав, що вони виробляли близько 260 г плутонію на добу. Проте вже з другого року роботи потужність поступово нарощували, і вже 1963 року її показник становив 600 МВт. Після другого капітального ремонту було повністю вирішено проблему із вкладишами, а потужність уже склала 1200 МВт із щорічним виробництвом плутонію 270 кілограм. Ці показники збереглися до закриття реакторів.
Реактор АІ-ІР
Челябінське підприємство використало цю установку в період з 22 грудня 1951 року до 25 травня 1987 року. Крім урану, реактор також виробляв кобальт-60 та полоній-210. Спочатку на об'єкті виробляли тритій, але пізніше почали отримувати плутоній.
Також завод з переробки збройового плутонію мав у строю реактори, що працюють на важкій воді та єдиний легководний реактор (ім'я його – «Руслан»).
Сибірський гігант
"Томськ-7" - саме таку назву мав завод, на якому розташувалися п'ять реакторів для створення плутонію. Кожен із агрегатів застосовував графіт з метою уповільнити нейтрони та звичайну воду для забезпечення належного охолодження.
Реактор І-1 працював із системою охолодження, в якій вода проходила один раз. Однак решта чотирьох установок була забезпечена замкнутими первинними контурами, обладнаними теплообмінниками. Така конструкція дозволяла додатково виробляти ще й пару, яка у свою чергу допомагала у виробництві електрики та обігріву різних житлових приміщень.
"Томськ-7" мав також і реактор під назвою ЕІ-2, який, у свою чергу, мав подвійне призначення: виробляв плутоній і за рахунок пари, що виробляється, генерував 100 МВт електроенергії, а також 200 МВт теплової енергії.
Важлива інформація
Як запевняють вчені, напіврозпад збройового плутонію становить близько 24 360 років. Величезна цифра! У зв'язку з цим особливо гострим стає питання: «Як правильно обійтися з відходами виробництва даного елемента?» Найбільш оптимальним варіантом вважається будівництво спеціальних підприємств для подальшої переробки збройового плутонію. Пояснюється це тим, що в такому разі елемент уже не можна буде використовувати у військових цілях та буде підконтрольний людині. Саме так проводиться утилізація збройового плутонію в Росії, проте Сполучені Штати Америки пішли іншим шляхом, порушивши цим свої міжнародні зобов'язання.
Так, американський уряд пропонує знищувати високозбагачене не промисловим способом, а шляхом розведення плутонію та зберігання його у спеціальних ємностях на глибині, що дорівнює 500 метрам. Само собою, що в такому разі матеріал легко можна буде будь-якої миті витягти із землі і знову пустити його на військові цілі. Як стверджує президент РФ Володимир Путін, спочатку країни домовлялися знищувати плутоній не в такий спосіб, а проводити утилізацію на промислових об'єктах.
На окрему увагу заслуговує вартість збройового плутонію. За оцінками експертів, десятки тонн цього елемента можуть коштувати кілька мільярдів американських доларів. А деякі фахівці мені оцінили 500 тонн збройового плутонію аж у 8 трильйонів доларів. Сума реально вражаюча. Щоб було зрозуміліше, наскільки це великі гроші, скажімо, що останні десять років 20 століття середньорічний показник ВВП Росії становив 400 мільярдів доларів. Тобто, по суті, реальна ціна збройового плутонію дорівнювала двадцятирічним ВВП Російської Федерації.
Плутоній було відкрито наприкінці 1940 р. у Каліфорнійському університеті. Його синтезували Мак-Міллан, Кеннеді та Валь, бомбардуючи окис урану (U 3 O 8), сильно прискореними в циклотроні ядрами дейтерію (дейтронами). Пізніше було встановлено, що при цій ядерній реакції спочатку виходить короткоживучий ізотоп нептуній-238, а з нього плутоній-238 з періодом напіврозпаду близько 50 років. Роком пізніше Кеннеді, Сіборг, Сегре і Валь синтезували найважливіший ізотоп - плутоній-239 у вигляді опромінення урану сильно прискореними в циклотроні нейтронами. Плутоній-239 утворюється під час розпаду нептунія-239; він випускає alfa-промені та має період напіврозпаду 24 000 років. Чисте з'єднання плутонію вперше отримано 1942 r. Потім стало відомо, що існує природний плутоній, виявлений в рудах уранових, зокрема в рудах, залягах в Конго.
Назва елемента було запропоновано в 1948: Мак-Міллан назвав перший трансурановий елемент нептунієм у зв'язку з тим, що планета Нептун - перша за Ураном. За аналогією елемент 94 вирішили назвати плутонією, оскільки планета Плутон є другою за Ураном. Плутон, відкритий 1930 р., отримав свою назву від імені бога Плутона - володаря підземного царства з грецької міфології. На початку ХІХ ст. Кларк пропонував назвати плутонією елемент барій, виробляючи цю назву безпосередньо від імені бога Плутона, але його пропозиція не була прийнята.
Скільки важить 1 куб плутонію, вага 1 м3 плутонію. Кількість кілограм за 1 кубічний метр, кількість тонн за 1 кубометр, кг за 1 м3. Об'ємна щільність плутонію питома вага.Що ми хочемо дізнатися сьогодні? Скільки важить 1 куб плутонію, вага 1 м3 плутонію?Немає проблем, можна дізнатися кількість кілограм або кількість тонн відразу, маса (вага одного кубометра, вага одного куба, вага одного кубічного метра, вага 1 м3) вказані в таблиці 1. Якщо комусь цікаво, можна пробігти очима невеликий текст нижче, прочитати деякі пояснення. Як вимірюється необхідна кількість речовини, матеріалу, рідини чи газу? За винятком тих випадків, коли можна звести розрахунок потрібної кількості до підрахунку товару, виробів, елементів у штуках (поштучний підрахунок), нам найпростіше визначити потрібну кількість виходячи з обсягу та ваги (маси). У побутовому відношенні найзвичнішою одиницею вимірювання об'єму для нас є 1 літр. Проте, кількість літрів, придатне для побутових розрахунків, який завжди застосовний спосіб визначення обсягу господарську діяльність. Крім того, літри в нашій країні так і не стали загальноприйнятою "виробничою" та торговельною одиницею виміру обсягу. Один кубічний метр або в скороченому варіанті - один куб, виявився досить зручним і популярним для практичного використання одиницею об'єму. Майже всі речовини, рідини, матеріали і навіть гази ми звикли вимірювати в кубометрах. Це справді зручно. Адже їхня вартість, ціни, розцінки, норми витрати, тарифи, договори на постачання майже завжди прив'язані до кубічних метрів (кубів), набагато рідше до літрів. Не менш важливим для практичної діяльності виявляється знання не тільки обсягу, а й ваги (маси) речовини, що займає цей обсяг: у цьому випадку йдеться про те, скільки важить 1 куб (1 кубометр, 1 метр кубічний, 1 м3). Знання маси та обсягу, дають нам досить повне уявлення про кількість. Відвідувачі сайту, питаючи, скільки важить 1 куб, часто вказують конкретні одиниці маси, в яких їм хотілося б дізнатися відповідь на запитання. Як ми помітили, найчастіше хочуть дізнатися вагу 1 куб (1 кубометр, 1 куб метра, 1 м3) в кілограмах (кг) або в тоннах (тн). Насправді, потрібні кг/м3 або тн/м3. Це тісно пов'язані одиниці, що визначають кількість. У принципі можливий досить простий самостійний перерахунок ваги (маси) із тонн у кілограми і назад: із кілограмів у тонни. Однак, як показала практика, для більшості відвідувачів сайту зручнішим варіантом було б відразу дізнатися скільки кілограм важить 1 куб (1 м3) плутонію або скільки тонн важить 1 куб (1 м3) плутонію, без перерахунку кілограм на тонни чи назад - кількості тонн на кілограми на один метр кубічний (один кубометр, один куб, один м3). Тому в таблиці 1 ми вказали, скільки важить 1 куб (1 кубометр, 1 метр кубічний) в кілограмах (кг) і в тоннах (тн). Вибирайте стовпчик таблиці, який вам потрібен самостійно. До речі, коли ми питаємо скільки важить 1 куб (1 м3), ми маємо на увазі кількість кілограмів або кількість тонн. Проте, з фізичного погляду нас цікавить щільність чи питому вагу. Маса одиниці об'єму або кількість речовини об'єму, що міститься в одиниці, - це об'ємна щільність або питома вага. В даному випадку об'ємна щільність та питома вага плутонію.Щільність і питому вагу у фізиці прийнято вимірювати над кг/м3 чи тн/м3, а грамах на кубічний сантиметр: гр/см3. Тому в таблиці 1 питома вага та щільність (синоніми) вказані в грамах на кубічний сантиметр (гр/см3)
