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放射强度将按指数曲线下降


发布者:bbin直营现金网 日期:2021-01-26 04:42


  钚,原子序数94,是人工放射性元素,元素名仿照铀、镎以冥王星命名。钚是继镎后第二个发现的超铀元素。

  1940年末,美国科学家用60英寸回旋加速器加速的16兆电子伏特氘核轰击铀时发现钚238,次年又发现了最重要的同位素钚239。

  金属钚是银白色的,与氧气、水蒸气和酸作用,但不与碱反应。它和铀一样用于核燃料和核武器。现在已经可以获得成吨的钚。

  钚熔点640℃,沸点3234C;从室温到熔点之间有6种同素异形体(相同元素组成,不同形态的单质),这是冶金学上很独特的现象。钚在空气中的氧化速度与湿度有关,湿度高则氧化快,且有自燃危险;钚易溶于酸中,不过浓酸可能会引起钝化。

  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下方,成为今天形式的元素周期表。

  钚的碳化物由于具有较高的导热性、低的蒸气压和较大的钚密度,可以做核反应堆的燃料。钚239是易裂变核素,是重要的核燃料;钚238可用于制作同位素电池,广泛应用于宇宙飞船、人造卫星、极地气象站等的能源。

  “钚是世界上最毒的物质”,“一丁点就能致人死亡”的说法,曾在西方广泛流传。推测,钚可能是受到剧毒的钋的牵连。两者的衰变类型相同,化学符号接近(Po、Pu),连中文写法、读音都那么相近,也难怪不明真相的群众把他们的各类性质掰到一起去。

  如果非要来说明钚的化学毒性,人们相对熟悉的砒霜、氰化物的毒性都比钚要大得多。单次过量摄入钚而引发的死亡案例,至今都未出现。

  事实上,在上世纪40年代,美国就有26名工作人员因核武器研究,受到钚的污染。但是在他们身上并没有出现严重的健康影响,更没有人因此而死亡。到上世纪90年代,一批志愿者甚至接受注射或是吸入钚的实验,也没有发现有任何明显的伤害。这与之前大家对钚毒性的过高估计大大不同。

  基于钚本身的化学毒性并不那么大,电离辐射能力也不比其他放射性元素特殊,加上铀钚混合燃料里钚也只有7%,3号反应堆如果发生爆炸泄露,并不会比其他使用铀燃料的反应堆要来的更危险。

  二战时,投在长崎市的就使用钚制作内核部分。日本东京电力公司2011年3月28日晚宣布,福岛第一核电站厂区采集的土壤样本首次检测出放射性元素钚。

  钚的危险性很大,一旦侵入人体,钚就会潜伏在人体肺部、骨骼等组织的细胞中,破坏细胞基因,提高罹患癌症的风险。钚的半衰期很长,钚最稳定的同位素钚-244半衰期约为8000万年,而钚-239的半衰期达到2.41万年。

  对于钚危害的担忧,更多的是来自于钚的电离辐射能力。钚衰变时会产生射线。射线的穿透能力非常弱,在空气中前进几厘米就将能量耗尽。对于环境中的钚并不用太担心。

  尽管钚产生的射线并不会穿透人体的皮肤而进入人体,但钚可能被人体吸入或消化而进入人体从而对内脏造成不利影响。射线会造成细胞、染色体的损伤,理论上可能导致癌症发病率的上升。但是这种影响并不会比其他能放出射线的放射性物质危害更大。相比之下,钚的半衰期很长,使得单位时间里的辐射量相对要小,危害也就更小。在自然界广泛存在的氡的放射危害就要比钚大的多。钚容易在人体的肝脏和骨骼中聚集,但该过程非常缓慢。

  锕系元素:即是周期系ⅢB族中原子序数为89~103的15种化学元素的统称。包括锕、钍、镤、铀、镎、钚、镅、锔、锫、锎、锿、镄、钔、锘、铹,它们都是放射性元素。铀以后的原子序数为93~109的17种元素称为超铀元素。前4种元素锕、钍、镤、铀存在于自然界中,其余11种全部用人工核反应合成。

  半衰期:放射性元素的原子核有半数发生衰变时所需要的时间,叫半衰期(Half-life)。随着放射的不断进行,放射强度将按指数曲线下降,放射性强度达到原值一半所需要的时间叫做同位素的半衰期。放射性元素的半衰期长短差别很大,短的远小于一秒,长的可达数百万年。

  据报道,美国曾以研究名义于冷战时期交给日本331公斤钚,其中大多数为武器级丰度的钚,用于核研究。美国在过去几年内多次提出要求,日本最终答应归还。

  按共同社说法,那批高丰度武器级钚可制造40枚至50枚核弹。现阶段,核材料处于日本原子能研究开发机构控制下。

  日本原子能研究开发机构的总部设在茨城县东海村。在那里的内,有日本唯一一座快中子临界装置,这一装置于1967年正式达到临界状态。

  位于东海村的曾发生泄漏事故。1999年9月,东海村一座核燃料加工厂由于工作人员违反安全操作规程,引发核分裂链式反应的“临界事故”,导致两人死亡,30多万当地居民在室内避难。

  美国总统奥巴马上台后推行强调核安全的相关政策。美国说,为避免危险放射材料落入之手,必须消除或最小化使用核材料。美方随后向日本提出归还这批钚的要求。

  共同社报道,日本原先强烈反对归还这批钚,理由是日本需要这批钚用于快中子反应堆研究。

  依照共同社公开的数据,日本现在自身还有大约44吨钚,但这些钚的品质不足以用于研究目的,若每年处理8吨将可造1000枚。

  英国女王伊丽莎白二世访问哈维尔核子实验室时,就曾受邀触摸一块以塑料包裹的钚环,以亲自体会其温暖的触感。

  据解释,钚最普遍释放的游离辐射类型是粒子发射(即释放出高能的氦原子核)。最典型的一种核子武器核心即是以5公斤(约12.5×1024个)钚原子构成。由于钚的半衰期为24100年,故其每秒约有11.5×1012个钚原子产生衰变,发射出5.157 MeV的粒子,相当于9.68瓦特能量。粒子的减速会释放出热能,使触摸时感觉温暖。


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