¿Conoce el plutonio? Explicar detalladamente el origen y papel del elemento radiactivo plutonio.
El 25 de agosto de 2012, a unos 18 mil millones de kilómetros de distancia del sol, la sonda Voyager 1 de la NASA abandonó oficialmente la heliosfera y se dirigió audazmente a donde ningún objeto había llegado antes. Al cruzar este límite, la Voyager 1 abandonó el sistema solar y entró en el espacio interestelar por primera vez en la historia de la humanidad. Es el elemento plutonio el que respalda este movimiento, lo que hace posible los viajes espaciales humanos.
Qué es el plutonio
El plutonio se descubrió por primera vez en la década de 1940. En 1941, Glenn y sus colegas Arthur Wahl y Joseph Kennedy. Descubrió trazas de plutonio en neptunio en el laboratorio de física de la Universidad de California, Berkeley. Cada átomo de plutonio contiene 94 protones, y un átomo de uranio tiene 92 protones. El neptunio está en algún lugar entre estos dos. Hay 93 protones entre ellos. -*** tiene 24 isótopos, la mayoría de ellos son inestables y radiactivos, con vidas medias que van desde 28 nanosegundos hasta más de 80 millones de años. Entre estos isótopos, los más utilizados por los humanos son el Plutonio 238 y el Plutonio 239.
El primer plutonio descubierto fue bombardear uranio-238 con deuterones, es decir, núcleos de hidrógeno pesado, a través de un ciclotrón para producir neptunio-238. El neptunio-238 tiene una vida media de aproximadamente dos días, después de lo cual se desintegra en plutonio-238. Hay seis formas cristalinas de plutonio. Todas tienen diferentes propiedades químicas y físicas, pero solo el isómero alfa es el único que puede existir a temperatura y presión ambiente normales. El plutonio metálico es plateado y se vuelve amarillo después de la oxidación en el aire. El isótopo más estable del plutonio es el plutonio-244, que tiene una vida media de aproximadamente 82 millones de años. El descubrimiento del plutonio no se publicó hasta 1946, pero ya era famoso incluso antes por su sorprendente poder y capacidad destructiva.
La mano izquierda crea y la derecha destruye, el elemento conocido como el rey del infierno
Los astrónomos han observado un nuevo planeta enano cerca de Neptuno. Para conmemorar al dios romano del inframundo, se le llamó Plutón. Lo que mucha gente no sabe es que el nombre plutonio también proviene de este cuerpo celeste, debido a su asombrosa capacidad destructiva y su increíble creatividad. A efectos prácticos, el plutonio tiene dos usos en la sociedad humana: uno como combustible para reactores y el otro para armas. La diferencia entre el plutonio-238 y el plutonio-239 es que el plutonio-238 no puede fisionarse y no puede sostener una reacción en cadena, mientras que el plutonio-239 puede fisionarse.
Menos de cinco kilogramos de plutonio-239 pueden alcanzar la masa crítica para mantener la reacción de fisión. El equivalente de su explosión equivale a 20.000 toneladas de TNT. Para alcanzar este nivel de explosión, el uranio enriquecido 235 requiere al menos tres veces más materias primas que el plutonio. Esto convierte al plutonio-239 en el material elegido para fabricar armas nucleares. Durante la Segunda Guerra Mundial, antes de bombardear Japón, Estados Unidos probó la primera bomba atómica en la tierra. Esta explosión ocurrió el 16 de julio de 1945, en la Cordillera de Alamodo en México, Estados Unidos. Este experimento fue parte del Proyecto Manhattan. Alto secreto, pero la intensidad de la explosión en ese momento se podía sentir claramente desde 160 kilómetros de distancia, y el material clave utilizado en la explosión fueron núcleos de plutonio en lugar de uranio enriquecido.
Menos de un mes después, Estados Unidos lanzó una bomba nuclear de uranio-235 (U-235) sobre Hiroshima, Japón, y tres días después lanzó una segunda bomba atómica apodada Fat Man sobre Nagasaki. La materia prima de una bomba atómica es la misma que la materia prima de la primera prueba nuclear estadounidense: el plutonio. Este bombardeo le costó a Japón más de 140.000 vidas.
¿Cuál es el principio de explosión de una bomba de plutonio?
Las bombas atómicas modernas se componen de tres partes principales: la etapa principal, la etapa secundaria y el contenedor de radiación. El escenario principal es una pequeña bola de plutonio que es el corazón de la bomba. Luego, el núcleo se rodea por un componente secundario, generalmente algún material químico explosivo, y finalmente se rodea por una capa de uranio encima del material explosivo.
Al detonar, el explosivo químico en la parte media se activa primero, lo que provocará una implosión. La energía de la explosión resultante puede apretar instantáneamente el núcleo de plutonio en el medio, provocando que aumente la densidad del núcleo de plutonio. Al mismo tiempo, esta reacción también provoca que la capa más externa de uranio se fisione para liberar más energía nuclear. energía. Este tipo de bomba nuclear se llama vívidamente Trinity. La primera bomba nuclear Trinity pesaba alrededor de 10,000 libras. Hoy en día, el desarrollo de la ciencia y la tecnología ha podido reducir el peso de la bomba nuclear a 250 libras, y el tamaño es solo el. tamaño de una maleta.
Plutonio y Electricidad
Hoy en día, más de un tercio de la energía eléctrica producida por las centrales nucleares proviene de plutonio. Un kilogramo de plutonio-238 (Pu-238) puede generarse. hasta 22 millones de kilovatios-hora de energía, lo que equivale a toda la energía eléctrica que necesita una ciudad normal de tamaño medio en China durante un día.
El plutonio y el espacio
El uso más importante y poco conocido del plutonio es el de proporcionar energía eléctrica para la exploración espacial humana. El plutonio-238 libera una gran cantidad de calor cuando sufre desintegración radiactiva, y este calor se puede utilizar en un generador termoeléctrico para generar electricidad.
El plutonio-238 tiene muchas propiedades que lo hacen muy importante para los ingenieros aeroespaciales. La vida media es un indicador de cuánto tiempo tardan los átomos de un determinado isótopo radiactivo en desintegrarse y convertirse en otras sustancias. La vida media del plutonio-238 es de 88 años cuando estos detectores están lejos del sol. lugares oscuros con luz estelar débil; estas sondas deben lidiar con el polvo de las tormentas que pasan en el planeta, lo que puede mantener a los exploradores y sondas espaciales en funcionamiento durante décadas. Como resultado, el plutonio-238 es muy adecuado para Marte y la exploración del espacio profundo, y hasta ahora ha impulsado al menos 30 naves espaciales estadounidenses.
Plutonio y toxicidad
El plutonio es radiactivo, pero es posible que nunca te expongas a él. Aunque el plutonio existe en la naturaleza, se encuentra en cantidades extremadamente pequeñas. No existe una fuente natural de grandes reservas de plutonio de alta pureza. Sin embargo, si la gente entra en contacto con él o lo inhala, quedará atrapado. en los pulmones de las personas y se transferirá rápidamente a los huesos y órganos del cuerpo y, finalmente, provocará intoxicación y muerte. El plutonio es uno de los venenos radiactivos más tóxicos conocidos por la humanidad. Cuando se manipula plutonio y sus compuestos, debe manipularse en una caja con guantes cerrada que contenga gas argón inerte.
El plutonio-239 puede complacer a los dioses pero no puede calmarlos.
Hay suficiente suministro de plutonio-239 en el mundo porque es un desperdicio. producto generado por las centrales nucleares. El plutonio tiene una propiedad que lo hace útil para proporcionar a las personas un flujo constante de energía eléctrica, pero también genera preocupación. En su estado fundido, el plutonio corroerá cualquier recipiente que lo almacene. Tiene una extraordinaria capacidad para combinarse con casi todos los demás elementos de la tabla periódica, por lo que el mayor problema al que se enfrenta hoy el plutonio apto para armas es cómo almacenarlo y manipularlo. La mayor parte de Estados Unidos está almacenada en las ruinas de un edificio en el río Savannah en Carolina del Sur. Este espacio de almacenamiento es como una caja de Pandora con consecuencias impredecibles si se rompe, pero puede usarse para crear armas nucleares.