أكسيد البلوتونيوم (IV)

الموسوعة الحرة
أكسيد البلوتونيوم (IV)
نموذج الخلية الوحدوية والكرة والعصا لأكسيد البلوتونيوم (IV)
الأسماء
اسم الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية
أكسيد البلوتونيوم (IV)
الاسم المنهجي للاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية
أكسيد البلوتونيوم (4+)
أسماء أخرى
ثاني أكسيد البلوتونيوم
المعرفات
  • 12059-95-9 يفحصي
نموذج ثلاثي الأبعاد ( JSmol )
  • صورة تفاعلية
كيم سبايدر
  • 10617028 يفحصي
بطاقة معلومات وكالة المواد الكيميائية الأوروبية 100.031.840
رقم EC
  • 235-037-3
معرف PubChem
  • 9795444
  • رقم DTXSID30894111
  • إنشي = 1S/2O.Pu/q2*-2؛+4 يفحصي
    المفتاح: FLDALJIYKQCYHH-UHFFFAOYSA-N يفحصي
  • [O-2].[O-2].[Pu+4]
ملكيات
O 2 Pu
الكتلة المولية 276  جرام مول -1
مظهر بلورات صفراء داكنة
كثافة 11.5 جم سم −3
نقطة الانصهار 2,744 درجة مئوية (4,971 درجة فهرنهايت؛ 3,017 كلفن)
نقطة الغليان 2800 درجة مئوية (5070 درجة فهرنهايت؛ 3070 كلفن)
بناء
فلوريت (مكعب)، cF12
فم 3 م، رقم 225
أ  = 539.5 بيكومتر [1]
رباعي السطوح (O 2− )؛ مكعب (Pu IV )
المخاطر
السلامة والصحة المهنية (OHS/OSH):
المخاطر الرئيسية
 مشع
NFPA 704 (الماس الناري)
NFPA 704 الماسي رباعي الألوانHealth 4: Very short exposure could cause death or major residual injury. E.g. VX gasFlammability 0: Will not burn. E.g. waterInstability 0: Normally stable, even under fire exposure conditions, and is not reactive with water. E.g. liquid nitrogenSpecial hazard RA: Radioactive. E.g. plutonium
4
0
0
خطر خاص RA: مشع. مثل البلوتونيوم
نقطة الوميض غير قابلة للاشتعال
المركبات ذات الصلة
أكسيد اليورانيوم (IV)
أكسيد النبتونيوم (IV) أكسيد
الأمريسيوم (IV)
باستثناء ما هو مذكور خلافًا لذلك، يتم تقديم البيانات للمواد في حالتها القياسية (عند 25 درجة مئوية [77 درجة فهرنهايت]، 100 كيلو باسكال).
☒ن التحقق  ( ما هو   ؟) يفحصي☒ن
مراجع صندوق المعلومات

أكسيد البلوتونيوم (IV) ، أو بلوتونيا ، هو مركب كيميائي له الصيغة Pu O 2. هذه المادة الصلبة ذات نقطة الانصهار العالية هي مركب أساسي للبلوتونيوم . يمكن أن يختلف لونه من الأصفر إلى الأخضر الزيتوني، اعتمادًا على حجم الجسيمات ودرجة الحرارة وطريقة الإنتاج. [2]

بناء

يتبلور PuO 2 في شكل فلوريت ، مع تنظيم مراكز Pu 4+ في صفيف مكعب مركزي الوجه وتشغل أيونات الأكسيد ثقوبًا رباعية السطوح. [3] يدين PuO 2 بفائدته كوقود نووي لحقيقة أن الفراغات في الثقوب الثماني السطوح تسمح بمساحة لمنتجات الانشطار. في الانشطار النووي، تنقسم ذرة واحدة من البلوتونيوم إلى ذرتين. يوفر الفراغ في الثقوب الثماني السطوح مساحة للمنتج الجديد ويسمح لـ PuO 2 بالاحتفاظ بسلامته البنيوية. [ بحاجة لمصدر ]

ملكيات

يُعد ثاني أكسيد البلوتونيوم مادة سيراميكية مستقرة ذات قابلية ذوبان منخفضة للغاية في الماء ونقطة انصهار عالية (2744 درجة مئوية). تمت مراجعة نقطة الانصهار بالزيادة في عام 2011 بعدة مئات من الدرجات، استنادًا إلى الأدلة المستمدة من دراسات الذوبان السريع بالليزر والتي تتجنب التلوث بأي مادة حاوية. [4]

بسبب التحلل الإشعاعي لـألفا للبلوتونيوم، يكون PuO 2 دافئًا عند لمسه. [ بحاجة لمصدر ] كما هو الحال مع جميع مركبات البلوتونيوم ، فإنه يخضع للسيطرة بموجب معاهدة منع الانتشار النووي .

توليف

يتأكسد البلوتونيوم تلقائيًا إلى PuO 2 في جو من الأكسجين. يتم إنتاج ثاني أكسيد البلوتونيوم بشكل أساسي عن طريق تحميص أكسالات البلوتونيوم (IV)، Pu(C 2 O 4 ) 2 · 6H 2 O، عند 300 درجة مئوية. يتم الحصول على أكسالات البلوتونيوم أثناء إعادة معالجة الوقود النووي حيث يذوب البلوتونيوم في محلول من حمض النيتريك وحمض الهيدروفلوريك . [5] يمكن أيضًا استعادة ثاني أكسيد البلوتونيوم من مفاعلات المولدات بالملح المنصهر عن طريق إضافة كربونات الصوديوم إلى ملح الوقود بعد إزالة أي يورانيوم متبقي من الملح على شكل سداسي فلوريد.

التطبيقات

تظهر حبيبات ثاني أكسيد البلوتونيوم 238 توهجًا بعد فترة طويلة من العزل الحراري تحت مادة الأسبستوس .

يُستخدم PuO 2 ، إلى جانب UO 2 ، في وقود MOX للمفاعلات النووية . ويُستخدم ثاني أكسيد البلوتونيوم 238 كوقود للعديد من المركبات الفضائية العميقة مثل مسبارات كاسيني وفوييجر وجاليليو ونيو هورايزونز وكذلك في مركبتي كيوريوسيتي وبرسفيرانس على المريخ . يتحلل النظير عن طريق انبعاث جسيمات ألفا، والتي تولد الحرارة بعد ذلك (انظر مولد الحرارة الكهربية بالنظائر المشعة ). كانت هناك مخاوف من أن إعادة الدخول العرضي إلى الغلاف الجوي للأرض من المدار قد يؤدي إلى تفكك و/أو احتراق مركبة فضائية، مما يؤدي إلى تشتت البلوتونيوم، إما على مساحة كبيرة من سطح الكوكب أو داخل الغلاف الجوي العلوي. ومع ذلك، على الرغم من أن مركبتين فضائيتين على الأقل تحملان مولدات كهربية حرارية تعمل بأكسيد البلوتونيوم قد عادتا إلى الغلاف الجوي للأرض واحترقتا ( نيمبوس بي-1 في مايو 1968 ووحدة أبولو 13 القمرية في أبريل 1970)، [6] [7] فقد نجت مولدات الكهربية الحرارية من كلتا المركبتين الفضائيتين من إعادة الدخول والاصطدام سليمة، ولم يُلاحظ أي تلوث بيئي في أي من الحالتين؛ في الواقع، تم استعادة مولد الكهربية الحرارية الحرارية نيمبوس سليمًا من قاع المحيط الهادئ وتم إطلاقه على متن نيمبوس 3 بعد عام واحد. على أي حال، تم تصميم مولدات الكهربية الحرارية الحرارية منذ منتصف الستينيات لتظل سليمة في حالة إعادة الدخول والاصطدام، بعد فشل إطلاق ترانزيت 5-بي إن-3 عام 1964 (تفكك مولد الكهربية الحرارية الحرارية من الجيل المبكر المصنوع من البلوتونيوم على متن المركبة عند إعادة الدخول وتشتت المواد المشعة في الغلاف الجوي شمال مدغشقر ، مما دفع إلى إعادة تصميم جميع مولدات الكهربية الحرارية الحرارية الأمريكية المستخدمة أو قيد التطوير آنذاك). [8]

أثبت الفيزيائي بيتر زيمرمان، بناءً على اقتراح من تيد تايلور ، أنه يمكن تصنيع سلاح نووي منخفض العائد (1 كيلو طن ) بسهولة نسبية من ثاني أكسيد البلوتونيوم. [9] تتطلب مثل هذه القنبلة كتلة حرجة أكبر بكثير من تلك المصنوعة من البلوتونيوم العنصري (أكبر بثلاث مرات تقريبًا، حتى مع ثاني أكسيد البلوتونيوم بأقصى كثافة بلورية؛ إذا كان ثاني أكسيد البلوتونيوم في شكل مسحوق، كما هو الحال غالبًا، فإن الكتلة الحرجة ستكون أعلى بكثير)، بسبب الكثافة المنخفضة للبلوتونيوم في ثاني أكسيد البلوتونيوم مقارنة بالبلوتونيوم العنصري والكتلة الخاملة المضافة للهواء الموجود. [10]

علم السموم

يختلف سلوك ثاني أكسيد البلوتونيوم في الجسم وفقًا للطريقة التي يتم تناوله بها. فعند تناوله، يتم التخلص من معظمه من الجسم بسرعة كبيرة في نفايات الجسم، [11] ولكن جزءًا صغيرًا منه يذوب في أيونات في عصير المعدة الحمضي ويعبر حاجز الدم، ويترسب في أشكال كيميائية أخرى في أعضاء أخرى مثل الخلايا البلعمية في الرئة ونخاع العظام والكبد. [12]

في شكل جسيمات، يكون ثاني أكسيد البلوتونيوم بحجم جسيم أقل من 10 ميكرومتر [13] سامًا إشعاعيًا إذا تم استنشاقه بسبب انبعاث ألفا القوي . [14]

انظر أيضا

مراجع

  1. ^ كريستين غينو؛ ألان شارتييه؛ بول فوساتي؛ لوران فان بروتزل؛ فيليب مارتن (2020). "الخصائص الديناميكية الحرارية والفيزيائية الحرارية لأكاسيد الأكتينيد". المواد النووية الشاملة، الطبعة الثانية ، 7 : 111-154. doi :10.1016/B978-0-12-803581-8.11786-2. ISBN 9780081028667.
  2. ^ "معالجة حمض النيتريك". مختبر لوس ألاموس.
  3. ^ جرينوود، نورمان ن .؛ إيرنشو، آلان (1984). كيمياء العناصر. أكسفورد: مطبعة بيرغامون . ص. 1471. ISBN 978-0-08-022057-4.
  4. ^ De Bruycker, F.; Boboridis, K.; Pöml, P.; Eloirdi, R.; Konings, RJM; Manara, D. (2011). "سلوك ذوبان ثاني أكسيد البلوتونيوم: دراسة تسخين بالليزر". مجلة المواد النووية . 416 (1-2): 166-172. Bibcode :2011JNuM..416..166D. doi :10.1016/j.jnucmat.2010.11.030.
  5. ^ جيفري أ. كاتالينيتش مايكل ر. هارتمان روبرت سي. أوبراين ستيفن د. هاو (فبراير 2013). "تصنيع كرات مجهرية من أكسيد السيريوم وأكسيد اليورانيوم لتطبيقات الطاقة النووية في الفضاء" (PDF) . وقائع التقنيات النووية والناشئة للفضاء 2013 : 2. مؤرشف من الأصل (PDF) في 2016-10-07 . تم الاسترجاع في 2016-07-27 .
  6. ^ أ. أنجيلو جونيور و د. بودن (1985). الطاقة النووية الفضائية . دار نشر كريجر. رقم ISBN 0-89464-000-3.
  7. ^ "الاعتبارات العامة للسلامة" (PDF) . معهد تكنولوجيا الاندماج، جامعة ويسكونسن ماديسون . ربيع 2000. مؤرشف من الأصل (ملاحظات محاضرات PDF) في 2018-09-15 . تم الاسترجاع في 2017-10-20 .
  8. ^ "Transit". موسوعة أسترونوتيكا. مؤرشف من الأصل في 24 يونيو 2002. تم الاسترجاع في 2013-05-07 .
  9. ^ مايكل سينجر؛ ديفيد وير وباربرا نيومان كانفيلد (26 نوفمبر 1979). "الكابوس النووي: أسوأ مخاوف أمريكا تتحقق". مجلة نيويورك.
  10. ^ Sublette, Carey. "4.1 Elements of Fission Weapon Design". The Nuclear Weapon Archive . 4.1.7.1.2.1 Plutonium Oxide . تم الاسترجاع في 20 أكتوبر 2017. تبلغ الكتلة الحرجة للبلوتونيوم المستخدم في المفاعلات حوالي 13.9 كجم (غير منعكس)، أو 6.1 كجم (10 سم من اليورانيوم الطبيعي) بكثافة 19.4. وبالتالي فإن مسحوق مضغوط بكثافة 8 سيكون له كتلة حرجة أعلى بمقدار (19.4/8)^2 مرة: 82 كجم (غير منعكس) و36 كجم (منعكس)، دون احتساب وزن الأكسجين (الذي يضيف 14٪ أخرى). إذا تم ضغطها إلى كثافة البلورة، تنخفض هذه القيم إلى 40 كجم و17.5 كجم.
  11. ^ لجنة تنظيم الطاقة النووية بالولايات المتحدة، ورقة حقائق عن البلوتونيوم (تم الاطلاع عليها في 29 نوفمبر 2013)
  12. ^ Gwaltney-Brant, Sharon M. (2013-01-01), Haschek, Wanda M.; Rousseaux, Colin G.; Wallig, Matthew A. (eds.), "Chapter 41 - Heavy Metals", Haschek and Rousseaux's Handbook of Toxicologic Pathology (Third Edition) , Boston: Academic Press, pp. 1315–1347, ISBN 978-0-12-415759-0تم الاسترجاع بتاريخ 2022-04-10
  13. ^ الجمعية النووية العالمية، البلوتونيوم أرشيف 2015-08-18 على موقع واي باك مشين (تم الوصول إليه في 29 نوفمبر 2013)
  14. ^ "الملف السام للبلوتونيوم" (PDF) . وزارة الصحة والخدمات الإنسانية الأمريكية. 2007-09-27 . تم الاسترجاع في 2009-04-23 .
  • سلامة أنظمة الطاقة النظائرية المشعة في الفضاء
تم الاسترجاع من "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=أكسيد_البلوتونيوم(IV)&oldid=1224530340"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate