Plutonyum Nedir? Elde Edilmesi ve Kullanımları

, nükleer silahların üretiminde nükleer yakıt olarak kullanılan, genellikle yapay kökenli bir kimyasal elementtir.

Bu kimyasal elementin sembolü Pu ve atom numarası 94’dür. Aktinid elemanları serisine ait bir elementtir. Plütonyumun 16 izotopu var, hepsi radyoaktif. Eleman Gümüş madalyadır ve 5 farklı kristal yapıya sahiptir.

Kimyasal olarak plütonyum çok aktif bir malzemedir. Asil gazlar hariç tüm metalik olmayan elementlerle bileşikler oluşturabilir. Metal asitlerde çözünür ve asitlere kıyasla orta derecede olmasına rağmen su ile reaksiyona girer.

Doğada izler bulunmasına rağmen, tüm plütonyum izotopları yapay kökenlidir.

En yüksek kimyasal ilgiye sahip izotop plütonyum-239’dur. Nükleer reaktörlerde oluşur. Bölünebilir bir izotoptur, ancak üstün izotoplar oluşturmak için nötronları da yakalayabilir. Nükleer enerji alanında, plutionio-239, araştırma için radyoaktif izotopların üretiminde nükleer yakıt olarak ve nükleer silahlarda bölünebilir bir ajan olarak kullanılır.

Plütonyum-238, alan uygulamaları, termoelektrik ısı jeneratörleri için ısı kaynaklarında kullanılır ve kalp pili cihazlarında kullanılır.

Plütonyum izotoplarının çoğunun önemli bir özelliği, atom çekirdeğinin herhangi bir nötron tarafından bombardımana tutulmaya gerek kalmadan kendiliğinden bölünebileceği spontan fisyon olgusunu sergilemeleridir.

Kökeni ve Elde Edilmesi

Konvansiyonel nükleer reaktörlerde yakılan nükleer yakıt yakılarak plütonyum elde edilir. Nükleer reaktörlerden gelen ışınlanmış yakıt esas olarak uranyumdan (Yaklaşık %96 oranında) ve plütonyumdan (%1’den biraz daha az bir yüzdeyle) oluşur.

Harcanan yakıt uzun vadede iki farklı şekilde yönetilebilir:

  • . Açık döngüde, harcanan yakıt, reaktörden boşaltma anından itibaren yüksek aktiviteye sahip bir radyoaktif atık olarak kabul edilir ve kalıcı olarak saklanır.
  • . Kapalı döngü, harcanan yakıtın, fisyon ve transuranik ürünler içeren uranyum ve plütonyum’un ayrılmasına izin veren, yeniden işleme veya yeniden işleme olarak bilinen mekanik-kimyasal bir işleme tabi tutulmasından oluşur. Geri kazanılan uranyum ve plütonyum, yeni yakıt ve fisyon yapmak için kullanılır ve transuranik ürünler yüksek aktiviteli nükleer atıkları oluşturur.


Plütonyumun en önemli kullanımı iki özelliğine bağlıdır. İlk olarak, yayılan radyasyon çok fazla ısı, termal enerji üretir. Aslında, plütonyum o kadar çok ısı yayar ki, metal dokunulduğunda sıcak hisseder. Suya büyük bir plütonyum parçası yerleştirilirse, salınan ısı suyun kaynatılmasını sağlayabilir.

Plütonyum, uzay sondaları ve uzay araçlarında elektrik enerjisi sağlar.

Plütonyum’un ısı üretme kabiliyeti, termoelektrik jeneratör uygulamalarında kullanım için ideal bir malzeme haline getirir. Bir termoelektrik jeneratör, ısıyı elektriğe dönüştüren bir cihazdır. Böyle bir jeneratör ile elektrik üretmek büyük ölçekte pratik değildir. Her neyse, belirli koşullarda çok ilginçler. Bu termoelektrik jeneratörler, kalp rahatsızlığı olan insanlar için yapay kalp pillerinde kullanılmıştır. Bu uygulama için en çok kullanılan izotop plütonyum-238’dir, çünkü yaydığı radyasyon insanların sağlığı için bir tehdit oluşturmaz.

Plütonyum ayrıca nükleer santrallerde ve nükleer silahların üretiminde (“atom bombaları”) yakıt olarak kullanılır. Bu amaçla kullanılan izotop plütonyum-239’dur. Nükleer fisyon yaşayacağı için kullanılır. Çok az izotop nükleer fisyon yaşayacaktır.

Nükleer Reaktörlerde Plütonyumun Rolü

Nükleer reaktörlerin yakıtı içinde plütonyum üretilirken, aynı zamanda enerji üretiminde uranyum ile işbirliği yapan fisyon. İşlem sırasında, diğer izotoplar da kaynaklanır; bazıları nötron emiciler ve diğerleri bölünebilir izotoplardır.

Işınlama süresine veya yakıttaki bu plütonyum izotoplarının oranına ulaşıldığı yanma derecesine veya derecesine bağlı olarak. Azaltılmış yanıklarda bölünebilir izotopların oranı çok yüksektir, yüksek yanıklarda ise bu oran azalır.

Ticari nükleer reaktörlerde, yanıcı elementler, fisyon ürünlerinin birikimi ve bölünebilir malzeme tüketimi, reaktörün çalışmasına olan katkılarını iptal edene kadar uzun süre reaktörde kalır.

Nükleer Reaktörlerde Kurtarılan Plütonyum Yönetimi

Harcanan yakıtta, ton başına 7 ila 8 kilogram yanmamış plütonyum kalır. Yeniden işleme sırasında geri kazanılan bu plütonyum, nükleer yakıtta uranyum-235’in yerine, karışık uranyum oksit ve plütonyum oksit peletleri (MOX yakıt) yapmak için kullanılabilir.

MOX yakıtı, hafif su nükleer reaktörlerinde zenginleştirilmiş uranyum yakıtının yerini alabilir.

Sağlık Tehlikesi

Plütonyum radyoaktif ve toksiktir. Ancak, bazen medyada insanlar tarafından bilinen en zehirli madde olarak tanımlanmasına rağmen, çok daha fazla olan maddeler vardır. Doğal oluşumun yarıçapı yaklaşık 200 kat daha fazla radyotoksiktir ve botulinum toksini gibi bazı organik toksinler milyarlarca kat daha zehirlidir.

Yayılan radyasyonun ana türü (alfa radyasyonu) bir kağıt tabakasından geçmez, yani ince bir malzeme tabakası radyasyonu durdurabilir. Deriyi geçemez.

Plütonyumu gerçekten tehlikeli yapan şey radyotoksisitesidir. Yutulduğunda veya Solunduğunda (alfa ışını) yayılan radyasyon, vücutta biriken bağlı olduğu, diğer tip akciğer kanseri veya kanser neden olabilir. Oldukça büyük miktarlarda, Yutulduğunda veya Solunduğunda akut radyasyon zehirlenmesine ve ölüme neden olabilirler.

Bu malzeme uzun süre nükleer ve patlayıcı silahların üretimi için kullanılmıştır. Atom bombalarının atmosferik testlerinde, daha sonra yere düşen ve yerleşen büyük miktarda radyoaktif madde serbest bırakıldı.

İnsanlar plütonyum’a maruz kalma olasılığı yoktur, ancak bazen kullanım, nakliye veya damping sırasında kazara sızıntıların bir sonucu olarak ortaya çıkar.

Nefes alırken plütonyum akciğerlerde kalabilir veya kemiklere veya diğer organlara geçebilir. Genellikle vücutta uzun süre kalır ve vücudun dokularını sürekli radyasyona maruz bırakır. Birkaç yıl sonra bu kanser gelişimine neden olabilir.

Plütonyum hastalığa direnme yeteneğini etkileyebilir ve radyoaktivitesi üreme yetmezliğine neden olabilir.

Çevresel Etkiler

Plütonyum doğal olarak çok küçük miktarlarda bulunur. Bununla birlikte, element nükleer reaktörlerin, atomik silah üretim tesislerinin ve araştırma tesislerinin sızıntıları yoluyla çevreye başka giriş yollarına sahiptir. Özellikle nükleer silah testlerinde.

Plütonyum, kazara sızıntılar ve radyoaktif atık dökülmeleri ile yüzey sularına girebilir. Toprak nükleer silah testi sırasında radyoaktif yağmur yoluyla radyoaktif madde ile kontamine olabilir. Malzeme yavaşça yere aşağı hareket eder, yeraltı suyu için. Bitkiler bu malzemenin düşük seviyelerini emer, ancak bu seviyeler besin zincirinde plütonyumun biyomagnifikasyonuna veya hayvan cisimlerinde birikime neden olacak kadar yüksek değildir.

Yorum Yap