1940年,格伦·西奥多·西博格和埃德温·麦克米伦首度在柏克莱加州大学实验室,以氘撞击铀-238而合成钚元素。麦克米伦将这个新元素取名Pluto(意为冥王星),西博格便开玩笑提议定其元素符号为Pu(音类似英语中表嫌恶时的口语“pew”)。科学家随后在自然界中发现了微量的钚。二次大战时曼哈顿计划则首度将制造微量钚元素列为主要任务之一,曼哈顿计划后来成功研制出第一个原子弹。1945年7月的第一次核试验“三一原子弹”,以及第二次、投于长崎市的“胖子原子弹”,都使用了钚制作内核部分。关于钚元素的人体辐射实验研究并在未经受试者同意之下进行,二次大战期间及战后都有数次核试验相关意外,其中有的甚至造成伤亡。核能发电厂核废料的清除,以及冷战期间所打造的核武建设在核武裁减后的废用,都延伸出日后核武扩散以及环境等问题。非陆上核试验也会释出残余的原子尘,现已依《部分禁止核试验条约》明令禁止。
钚(英语:Plutonium ,)原子序数为94,元素符号是Pu,是一种具放射性的超铀元素。半衰期为24万5千年。它属于锕系金属,外表呈银白色,接触空气后容易锈蚀、氧化,在表面生成无光泽的二氧化钚。钚有六种同位素和四种氧化态,易和碳、卤素、氮、硅起化学反应。钚暴露在潮湿的空气中时会产生氧化物和氢化物,其体积最大可膨胀70%,屑状的钚能自燃。它也是一种放射性毒物,会于骨髓中富集。因此,操作、处理钚元素具有一定的危险性。
钚及其同位素因为其放射性而有一定危险性。钚产生的α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。α射线会造成细胞的损伤、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它能放出α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。在20世纪四十年代,美国就有26名工作人员因核武器研究,受到了钚的污染。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。
同素异形体:在一般情况下,钚有六种同素异形体,并在高温、限定压力范围下有第七种(zeta, ζ)存在。这些同素异形体的内能相近,但拥有截然不同的密度和晶体结构。因此钚对温度、压力以及化学性质的变化十分敏感,各同素异形体的体积并随相变而具有极大差异性。密度因同素异形体而异,范围自16.00 g/cm^3到19.86 g/cm^3不等。
诸多同素异形体的存在,造成钚的状态易变,使钚元素的制造变得非常困难。例如,α型存在于室温的纯钚中。它和铸铁有许多相似加工后性质,但只要稍微提高温度,便会转成具有可塑性和可锻造性的β型。[造成钚复杂相图的背后因素迄今仍未被完整解惑。α型属于低对称性的单斜结构,因此促成它的易碎性、强度、压缩性及低传导性。
核分裂:钚是一种具放射性的锕系金属。它的5f电子是离域和定域之间的过渡界线;钚因此常被认为是最复杂的元素之一。它的同位素钚-239是三个最重要的易裂变同位素之一(另外二者为铀-233和铀-235);钚-241也具有高度易裂变性。所谓的具“易裂变性”(fissile),是指同位素的原子核受到慢中子撞击后,能够产生核分裂,并另释放出足以支持核连锁反应、进一步促使原子核分裂的中子。
环状金属钚重5.3公斤,直径约11厘米,足够制作一枚核弹。它的形状有助于维系临界安全。
同位素:钚有二十种放射性同位素。在自然界中只找到两种钚同位素,一种是从氟碳铈镧矿中找到的微量钚-244,已知钚的同位素中寿命最长的是钚-244,半衰期是8.26×10^7年,它具有足够长的半衰期,可能是地球上原始存在的。另一种是从含铀矿物中找到的钚-239,是铀238吸收自然界里的中子而形成的。其他钚同位素都是通过人工核反应合成的。
展开全文
毒性谣言:对钚毒性的误解由来已久,关于它是剧毒的物质、“一丁点就能致人死亡”的说法在西方世界也同样流传广泛。推测,钚可能是受到了剧毒的钋的牵连。两者的衰变类型相同,化学符号接近(Po、Pu),连中文写法、读音都那么那么的相近,也难怪不明真相的群众们把他们的各类性质掰到一起去。
流言:据BBC报道,前英国政府辐射事务顾问巴斯比博士表示,日本核电站的问题极为严重,尤其令人担心的是福岛核电站三号反应堆。他称,该反应堆遇到麻烦,因为它使用的是一种不同的燃料:它不是铀,而是一种铀钚混合燃料,而钚是极为危险的,因此一旦这种物质泄漏出来,将使海啸灾难雪上加霜。钚是世界上毒性第二大的物质(世界上毒性第一的物质为钋)。一片药片大小的钚,足以毒死2亿人,5克的钚足以毒死所有人类。钚的毒性比砒霜大4.86亿倍,一旦泄露进入太平洋全人类都玩完!
真相:当地时间14日凌晨03:11的BBC新闻,报道了前英国政府辐射事务顾问巴斯比博士(Dr Christopher Busby)对福岛核电站3号机组的担忧。这条新闻的背景是日本内阁官房长官枝野幸男13日警告说,福岛第一核电站3号机组反应堆面临遭遇外部氢气爆炸风险。但是关于钚的毒性问题,却不似流言所描述的那么可怕。“一片药片大小的钚足以毒死2亿人,5克的钚足以毒死所有人类”的说法更是没有任何的科学依据。香港无线电视的新闻节目曾引用此谣传,结果被当地监管机构警告,指报道令观众惊恐,未有提供足够证据确保报道准确。
结论:谣言破解。钚的毒性并没有谣言描述的那么可怕,“5克的钚足以毒死所有人类”纯属无稽之谈。使用铀钚混合燃料的反应堆如果发生爆炸泄露,并不会比使用铀燃料的传统反应堆要来的更危险。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α射线。α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。一旦钚进入到人体内,形成的内照射会对人体有一定的影响。
而英国女王伊莉莎白二世访问哈维尔核子实验室时,就曾受邀触摸了一块以塑料包裹的钚环,以亲自体会其温暖的触感。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它放射性元素要来的特殊,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,并不会比其它使用铀燃料的反应堆要来的更危险。
钋,化学符号Po,原子序数为84,是已知最稀有的元素之一,在地壳中含量约为100万亿分之一,主要通过人工合成方式取得。单质是一种银白色金属,能在黑暗中发,。由著名科学家居里夫人与丈夫皮埃尔·居里在1898年发现,为了纪念居里夫人的祖国波兰,两人对这种元素命名为钋。钋是世界上最毒的物质之一。
2006年11月1日,俄罗斯亚历山大·利特维年科,在英国因身体不适住进医院。此后他不断呕吐,大量脱发,检查表明,他的中枢神经、心脏、肾和骨髓都遭到不同程度的伤害,于当月23日晚不治身亡。2006年11月24日下午英国卫生防护局在利特维年科的尿液里发现了放射性核素钋-210,而且钋-210的含量极高。
2012年7月,瑞士一家研究机构称在亚西尔·阿拉法特(Yasser Arafat)的遗物中发现了放射性元素钋的痕迹。
2013年10月13日,英国世界权威医学杂志《柳叶刀》支持阿拉法特系死于钋中毒的说法。《柳叶刀》刊登了瑞士科学家的有关调查报告,证实阿拉法特系放射性元素钋210中毒死亡。2013年11月8日,巴勒斯坦官方证实,前领导人 阿拉法特为“非自然死亡”。
参考资料:360百科(钚),百度百科(钋)返回搜狐,查看更多