鈽元素屬於什么元素（細說放射性元素鈽的由來和作用）
2023-10-24 04:40:12 1
2012年8月25日，距離太陽約180億公裡處，美國宇航局的航海者一號探測器正式離開了日光層，大膽的前往以前沒有任何物體去過的地方。跨越了這個邊界，航海者一號離開了太陽系進入了星際空間，這是人類歷史上的第一次。而支撐這一舉動的正是元素鈽，它讓人類的太空旅行成為可能。
航海者一號探測器用鈽發電
什麼是鈽
Glenn Seaborg
鈽是上世紀四十年代首次被發現的，1941年格倫和他的同事亞瑟瓦爾以及約瑟甘迺迪在加州大學伯克利分校的物理實驗室中，從錼中發現了微量的鈽，每個鈽原子含有94個質子，鈾原子有92個質子， 而錼介於這二者之間有93個質子，鈽一共有24個同位素，他們多數都是不穩定且具有放射性的，半衰期從28納秒到8000多萬年不等，這些同位素中人類使用最多的是鈽238和鈽239。
三個元素是相鄰的
最早被發現的鈽就是通過回旋加速器利用氘核也就是重氫核轟擊鈾238產生錼238。錼238的半衰期約為兩天，兩天後它會衰變成鈽238。鈽有六種晶體形式，他們都有不同的化學和物理性質，但只有α異位體是唯一能夠存在於正常的室溫和壓力下的，金屬鈽是銀色的，在空氣中氧化後變為黃色。鈽最為穩定的同位素是鈽244，半衰期約為8200萬年。鈽的發現直到1946年才得以出版公布，但早在這之前它就已經名聲在外了，原因就在於它驚人的能量和毀滅性。
銀色金屬鈽
左手創造右手毀滅，被稱為地獄之王的元素
天文學家在海王星附近觀測到了一顆新的矮行星，為了紀念羅馬的冥界之神，它被稱為冥王星。而很多人不知道的是，鈽的名字也來源於這個天體，原因則是它驚人的破壞性和難以置信的創造性。出於實際目的，鈽在人類社會中有兩種用途：一個是用作反應堆燃料，另一個則是應用在武器上。鈽238與鈽239的差別在於鈽238不可裂變 不能維持連鎖反應，而鈽239是可以裂變的。
裂變
一個不到五公斤的鈽239就可以達到維持裂變反應臨界質量，它爆炸所釋放的當量相當於20000噸得TNT。而濃縮鈾235想要達到這種爆炸級別至少還要比鈽多花三倍以上的原材料。這使得鈽239成為製造核武器的首選材料。 二戰時期美國在轟炸日本之前，試爆了地球上第一次原子彈，這次爆炸發生在1945年7月16日，在美國的墨西哥州阿拉莫多靶場，這項實驗是曼哈頓計劃的一部分，雖然絕密但當時的爆炸強度在160公裡外也能清楚的感知到，而爆炸用的關鍵材料就是鈽核而不是濃縮鈾。
美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室
這之後不到一個月，美國在日本廣島上空投下了一顆鈾235（U-235）核彈，三天後又在長崎投下了第二顆綽號胖子的原子彈，而這一顆原子彈的主要原材料和美國第一次核試驗的原材料相同，都是鈽。這次轟炸讓日本付出了140000以上的生命代價。
鈽彈爆炸是什麼原理
現代原子彈由三個主要部分組成：分別是主級，二次級和輻射容器。主級是一個由鈽組成的小球，是炸彈的核心部分。隨後這個核心被次要成分包裹，這種次要成分一般是一些化學爆炸物質，最後在這層爆炸物質外層用一層鈾殼包圍。
原子彈的結構
起爆時中間部分的化學爆炸物率先被觸發，它會引起內爆，產生的爆炸能量可以在瞬間擠壓中間的鈽芯 從而導致鈽芯的密度瞬間增加，這種人為迫使原子疊加在一起產生自由的中子，從而引發鈽原子核在鏈式反應中發生裂變從而釋放出巨大能量，同時這種反應還會導致最外層鈾殼一同發生裂變從而釋放出更多核能。這種核彈被形象地稱作三位一體，最早的三位一體核彈重約一萬磅，現如今科學技術發展已經能將核彈縮減到重250磅，而體積也僅有一個手提箱大小。
鈽和電力
如今，核電站輸出的電能中有三分之一以上來自鈽，一公斤鈽238（Pu-238）能產生高達2200萬千瓦時的能量，這相當於中國一個普通中等城市一天所需要的全部電能。
核電站反應堆
鈽和太空
鈽最為重要也是鮮為人知的用途就是人類在太空探索時為其提供電能。鈽238在經歷放射性衰變時會放出大量熱量，而這種熱量可以用於熱電發電機來發電。鈽238具有很多特性，使得它對於航天工程師來說非常重要。半衰期是一個指標，它是用來說明既定放射性同位素中的原子衰變並轉化為其他物質需要的時間，鈽238的半衰期為88年，當這些探測器遠離太陽，在恆星光線微弱的昏暗地方；當這些探測器必須與行星上過往的風暴所產生的灰塵作鬥爭時它可以為漫遊車和太空探測器並連續運行數十年。因此，鈽238非常適合火星和深空探索，到目前為止它已經為至少30輛美國太空飛行器提供動力。
探測器在日光層外的位置
鈽和毒性
鈽具有放射性，但你可能永遠也接觸不到它。鈽雖然存在於自然界中，但是極其微量，大儲量高純度的鈽沒有天然來源，它必須是通過人造才能產出，但假如人們接觸或者吸入了它時，這些鈽會困在人們的肺部，並會迅速轉移到身體的骨骼和臟器中，並最終導致中毒死亡。鈽是迄今為止人類已知毒性最大的放射性毒藥之一，人們在處理鈽以及它的化合物時必須在一個密閉且含有惰性氬氣手套箱中進行。
放射性元素對人體的危害
能請神卻不能安神 無處安放的鈽 239
世界上有足夠多的鈽239供應，因為他是核電站發電的廢物產品。 鈽有一個特性讓它在為人們提供源源不斷的電能同時也讓人產生了擔憂，鈽在熔融狀態下會腐蝕任何儲存它的容器。它具有與元素周期表上幾乎所有其他元素相結合的非凡能力，因此現如今，武器級鈽面臨的最大問題是如何儲存和處理它。在美國大部分儲存在南卡羅萊納州薩凡納河的一座建築遺址中，這個存儲空間就像個潘多拉魔盒一樣 一旦打破後果將不可預見，畢它是可以用來製造核武器的。
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