简介 钚(英语:Plutonium ,台湾译作钸)原子序数为94,元素符号是Pu,是一种具放射性的超铀元素。它属于锕系金属,外表呈银白色,接触空气后容易锈蚀、氧化,在表面生成无光泽的二氧化钚。钚有六种同素异形体和四种氧化态,易和碳、卤素、氮、硅起化学反应。钚暴露在潮湿的空
金属钚
气中时会产生氧化物和氢化物,其体积最大可膨胀70%,屑状的钚能自燃。它也是一种放射性毒物,会于骨髓中富集。因此,操作、处理钚元素具有一定的危险性。
钚的毒性并不像以前普遍流传的那样严重,决不是“地球上毒性第二的物质”,或其危害达到“微小粒致人死命”的程度。常见的氰化物、咖啡因、砷的毒性都要比钚强。钚的致死量大于5mg。
钚的毒理作用主要在于其重金属性,侵入人体后会潜伏在人体肺部、骨骼等组织细胞中,破坏细胞基因从而导致癌症。
钚是天然存在于自然界中的质量最重的元素。它最稳定的同位素是钚-244,半衰期约为八千万年,足够使钚以微量存在于自然环境中。[1]
钚最重要的同位素是钚-239,半衰期为2.41万年,常被用制核子武器。钚-239和钚-241都易于裂变,即它们的原子核可以在慢速热中子撞击下产生核分裂,释放出能量、伽马射线以及中子辐射,从而形成核连锁反应,并应用在核武器与核反应炉上。
钚-238的半衰期为88年,并放出α粒子。它是放射性同位素热电机的热量来源,常用于驱动太空船。
钚-240自发裂变的比率很高,容易造成中子通量激增,因而影响了钚作为核武及反应器燃料的适用性。
分离钚同位素的过程成本极高又耗时费力,因此钚的特定同位素时几乎都是以特殊反应合成。
1940年,格伦·西奥多·西博格和埃德温·麦克米伦首度在柏克莱加州大学实验室,以氘撞击铀-238而合成钚元素。麦克米伦将这个新元素取名Pluto(意为冥王星),西博格便开玩笑提议定其元素符号为Pu(音类似英语中表嫌恶时的口语“pew”)。科学家随后在自然界中发现了微量的钚。二次大战时曼哈顿计划则首度将制造微量钚元素列为主要任务之一,曼哈顿计划后来成功研制出第一个原子弹。1945年7月的第一次核试验“三一原子弹”,以及第二次、投于长崎市和广岛市的“胖子原子弹”,都使用了钚制作内核部分。关于钚元素的人体辐射实验研究并在未经受试者同意之下进行,二次大战期间及战后都有数次核试验相关意外,其中有的甚至造成伤亡。核能发电厂核废料的清除,以及冷战期间所打造的核武建设在核武裁减后的废用,都延伸出日后核武扩散以及环境等问题。非陆上核试验也会释出残余的原子尘,现已依《部分禁止核试验条约》明令禁止。
发现 1934年,恩里科·费米和罗马大学的研究团队发布消息,表示他们发现了元素94。[18]费米将元素取名“hesperium”,并曾在他1938年的诺贝尔奖演说中提及。[19]然而,他们的研究成果其实是钡、氪等许多其他元素的混合物,但由于当时核分裂尚未发明,这个误会便一直延续。[20]
1940年美国G.T.西博格、E.M.麦克米伦、J.W.肯尼迪和A.C.沃尔用152.4cm回旋加速器加速的16兆电子伏氘核轰击铀时发现钚-238。[21]第二年又发现钚的最重要的同位素钚-239。
1941年3月,科学家团队将报告寄给《物理评论》杂志[22],但由于发现了新元素的同
格伦·西奥多·西博格
位素(钚-239)能产生核分裂、往后或许能用于制造原子弹,而在出版前遭到撤回。基于安全因素,报告延迟了一年、直到二次大战结束后才顺利登载。[23]
1945年,西博格比较了镎和钚,认为它们与铀的性质相似,同时又与稀土元素中钐相似,在1945年发表了他编排的元素周期表,建立了与镧系元素相同的锕系元素,把它们一起放置在元素周期表的下方,成为今天形式的元素周期表,并留下94号元素以后一系列的空位留待发现。
埃德温·麦克米伦近期将第一个发现的超铀元素以行星海王星(Neptune)命名,并提议以冥王星(Pluto)为系列的下一个元素、即元素94取名。[12]西博格原先属意取名“plutium”,但后来认为它的发音不如“plutonium”。[24]他在一次玩笑中选择“Pu”作为元素符号,却在没有被事先通知的情况下,意外被正式纳入元素周期表。西博格亦曾因为误信他们已经找到周期表中最后一个可能存在的元素,而考虑过“ultimium”或“extremium”等名称。[25]
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炸弹
同位素钚-239是核武器中最重要的裂变成份。将钚核置入反射体(质量
1945年投于日本长崎市的原子弹内含一个钚核
数大的物质的反射层)中,能使逃逸的中子再反射回弹心,减少中子的损失,进而降低钚达到临界质量的标准量:从原需16公斤的钚,可减少至10公斤,即一个直径约10厘米的球体的量。[26]它的临界质量约仅有铀-235的三分之一。[12]
曼哈顿计划期间制造的“胖子原子弹”型钚弹,为了达到极高的密度而选择使用易爆炸、压缩的钚,再结合中心中子源,以刺激反应进行、提高反应效率。因此,钚弹只需6.2公斤钚便可达到爆炸当量,相当于20公斤的三硝基甲苯(TNT)。在理想假设中,仅仅4公斤的钚原料(甚至更少),只要搭配复杂的装配设计,就可制造出一个原子弹。[27]
核废料
一般轻水反应炉所产生的核废料中含有钚,但为钚-242、钚-239和钚-238的混合物。它的浓度不足以制作成核武器,不过可以改用作一次性的混氧燃料(MOXfuel)。在反应炉中以慢速热中子放射线照射钚时,会偶然发生中子俘获,而增加钚-242和钚-240的量。因此反应进行到第二轮之后,钚只能和快中子反应堆反应、消耗。在反应器中没有快中子时(普遍情况下),剩余的钚通常会被遗弃,形成寿命长、处理棘手的核废料
发出光、热的钚-238球状矿
成分。
能源与热源
同位素钚-238的半衰期为87.74年。[28]它会放出大量热能,伴随着低能的伽马和自发裂变射线/粒子。[29]它是α辐射体,同时具有高辐射能及低穿透性,故仅需低度防护措施。单一纸张就可以抵挡钚-238所放射出的α粒子;同时,每公斤的钚-238可产生约570瓦特热能。[
钚239,制造核武器的装料!1吨纯度92%-93%的钚239,就可以至少制造120枚中级核弹头。“反应堆级钚239”经过燃料处理工厂的提纯,就能成为高级的“核武级”钚239。
日本作为一个四面环海的岛国,有着丰富自潮汐、风力、太阳能等清洁无污染自然能源。且就日本掌握的的电子技术而言,充分利用这些能源是非常可行的,但多年来,日本全力发展核电。如果这仅仅是电力需要也就罢了,日本的一个核反应堆只为367平方公里提供电力。相当于每个县级城市就要配一个核反应堆!但这些反应堆只提供了全国30%的电力资源!又有多少人知道?日本的反应堆并非普通核反应堆,而是快堆,核燃料并非普通的二氧化铀,而是要比二氧化铀高昂2、3倍的铀钚燃料!日本人傻么?
据推算2010年日本的核电反应堆需要钚239约20吨左右。日本仅2010年从外国进口的钚239总供应量达到85吨?剩下的60吨干嘛了?60吨钚239可以轻松的制造出1000枚核弹头。这还没有算进去快堆生产出来的N多钚239!
简单地说这种技术的核燃料是钚239,钚239发生裂变时放出来的快中子会被装在反应区周围的铀238(尽管利用热中子反应堆可以得到巨大的核能,但是,在天然铀中,仅有0.714%的铀同位铀235,能够在热中子的作用下发生裂变反应,而占天然铀绝大部分的铀同素铀238却不能在热中子的作用下发生裂变反应。)吸收,铀238在吸收中子后,经过几次核衰变,可以变成另一种可裂变的核材料钚239这就是说,在快堆中一边消耗钚239,又一边使铀238转变成新的钚239,而且新生的钚239比消耗掉的还多,反应开始循环持续下去,从而使堆中核燃料变多。
而且产生出的钚239经过简单提纯之后,就可以作为生产核武器的原料!
只要不断添加自然界中最常见的低纯度铀238,快堆中就会不断有多余的钚239被产生出来,经过一段倍增的时间,l座快堆会变成2座快堆,再经过一段倍增时间,这2座快堆就变成4座。每过30多年,快堆核电站就可翻一番。只要这种氧化物核燃料快堆稍加改进,倍增时间就可缩短到20年左右。如果我们将快堆的核燃料由氧化物改为碳化物,则快堆的倍增时间可以缩短到10多年。如果改为金属型核燃料,则倍增时间还可缩短到6~7年。他们不用二氧化铀做燃料芯块,而是用铀钚合金,这就很说明问题。
福岛核电站采用的是铀钚混合氧化物这种比铀氧原料贵2-3 倍,而且危险性高的原料,反应堆用的也是安全性差的快增殖反应堆,而且沸水堆只有一回路,直通涡轮。日本人玩这种手段只要有点脑子的都看得出来他们想要干什么!
这几十年来,日本人利用这些原始的电厂,攒了近四千枚核弹的原料。
这场核灾难到底会发展到多大,至少还有三个问题没公开,离了这三个问题,谁也无法预测,只有小鬼子心里清楚。
第一个问题:它们造出来的四千枚核弹的原料存放在哪里?是否安全?!
第二个问题:在这些核电站里,到底还有什么秘密,这些以制造核弹原料为目的的核电站里,都有哪些高危和不可告人的东西?!
第三个问题:日本这些年积攒的核废料都放在哪里?在陆地上?还是在海里?还是偷运到哪里去了?会不会产生危害?
这些问题都是潜在的核弹级风险。是对全人类的安全威胁
其实我对钚239一直一知半解,由于日本的核危机,我在网上查了下钚239,不看不知道,一看发现还真不得了,日本不但将自己放在一个高危的环境中,他还将世界绑在他的战车上,我不知道网上的传言是否属实,但可以肯定的是日本是唯一一个受过核打击的国家,他们才真真切切知道核武器给人带来的伤害,他们比谁都希望得到核武器,但作为一个二战战败国,他们是不可能得到核武的原料的,作为一个资源贫乏但又雄心勃勃的国家来说,怎样得到核武的原料,在日本人的心中,便是当务之急,于是借核电之名,大规模进口铀钚成为可能,日本人真狠,为了得到足够的原料,竟然在弹丸之地建了17座核电站,55个反应堆,他将日本日都置于如此高危中,就是为了得到足够的原料,按日本人的性格,他们这些年得到的铀235,钚239,一定已经造出了核武器,如果有一天我们朝到核打击,我一点都不奇怪,因为日本已经是个有核国家了,3.11的地震已经让我们看的很清楚了,上面的蓝字文章不是我这种不懂物理的人能够理解的,但一定是懂物理的人写的,看来有一定的道理,我宁愿信其有,不愿信其无,