Nguyên tố hiếm Plutonium - Bạn đã biết về gì về nó chưa?

Đây là nguyên tố thứ 94 trong bảng tuần hoàn hóa học (Pu) và là một trong những nguyên tố nguy hiểm nhất trên Trái đất.

Plutonium rất hiếm, hiếm tới nỗi mà trong nhiều năm, chúng ta không thể tìm thấy nó trong môi trường tự nhiên, nguồn plutonium chủ yếu là sản phẩm từ các lò phản ứng hạt nhân.

Plutonium là chất phóng xạ, nó có ánh bạc và sẽ xỉn màu đi khi tiếp xúc với không khí. Nữ hoàng Elizabeth II đã từng cầm một mảnh plutonium trong chuyến thăm cơ sở nghiên cứu năng lượng nguyên tử của Anh tại Harwell vào năm 1957, khi chạm vào nó khá ấm và không hề gây đau hay tổn thương nào nhìn thấy được. Thú vị hơn, ngay cả khi bạn thử dùng miệng để nếm hay ăn nó thì plutonium cũng không thực sự gây hại ngay tức thì, tuy nhiên điều này không được khuyến khích.

Plutonium là chất phóng xạ.

Plutonium là sản phẩm phụ khi nguyên tử uranium bị tách làm đôi trong lò phản ứng hạt nhân, nó quá lớn để có thể trực tiếp xuyên qua da chúng ta. Tuy nhiên, sự nguy hiểm bắt đầu xuất hiện kể từ có bàn tay con người can thiệp vào.

Một đồng vị của plutonium có tên là plutonium-239 phân hạch, Liên hợp quốc liệt kê nó vào một trong hai đồng vị phóng xạ duy nhất được sử dụng để chế tạo bom nguyên tử. Khi cho neutron va chạm với nguyên tử plutonium-239 sẽ tạo ra sự phân hạch, giải phóng tia gamma và nhiều neutron hơn. Khi những neutron “mới sinh” đó va vào các nguyên tử plutonium-239 khác, điều tương tự sẽ tiếp tục xảy ra lặp đi lặp lại… và giải phóng một lượng năng lượng khổng lồ. Trong những điều kiện thích hợp, năng lượng từ sự phân hạch hạt nhân có thể được khai thác với nhiều mục đích tốt đẹp cho nhân loại. Nhiệt lượng tỏa ra có thể đun sôi nước tạo thành hơi nước, có thể làm quay các tuabin, một phần ba năng lượng do các nhà máy điện hạt nhân tạo ra là từ plutonium.

Trong quá khứ vì mục đích chiến tranh mà nguyên tố này được sử dụng như một vũ khí tàn phá diện rộng. Vào năm 1945, Hoa Kỳ đã tạo ra một quả bom chỉ chứa một quả cầu nhỏ plutonium và thả nó xuống thành phố Nagasaki của Nhật Bản gây ra thảm kịch bi phẫn, ám ảnh cho tới ngày nay.

Plutonium-239 phân hạch là một trong hai đồng vị phóng xạ được sử dụng để chế tạo bom nguyên tử.

Theo tổ chức IPFM (International Panel on Fissile Materials) thành lập năm 2006 gồm 17 quốc gia, ước tính hiện nay trên toàn thế giới có tới 140 tấn plutonium cấp vũ khí. Nó tạo thành một phần của cái gọi là “đe dọa hạt nhân” ở các nước như Mỹ, Anh và Nga. Bạn chỉ cần một lượng plutonium có kích thước bằng một quả bóng bowling để tạo nên lõi cho bom nguyên tử, thế nhưng để mà gom góp cho đủ nguyên liệu thô thì lại không hề dễ dàng. Plutonium không thực sự tồn tại nhiều trong tự nhiên, nó chỉ đến từ các lò phản ứng hạt nhân và hầu hết plutonium là do con người tạo ra. Tuy nhiên có một nơi ở Châu Phi, đó là Oklo ở Gabon - nơi có điều kiện lý tưởng để nguyên tố này hình thành một cách tự nhiên.

Plutonium là 1 trong 15 nguyên tố actinide

Máy phát nhiệt điện đồng vị phóng xạ (RTG) là một pin hạt nhân, nó thu nhiệt từ plutonium phân rã và biến nó thành điện bằng cách sử dụng dây dẫn gọi là cặp nhiệt điện. Khi một đầu của cặp nhiệt điện nóng lên thì dòng điện bắt đầu chạy. RTG được sử dụng để mang điện đến những nơi xa xôi, từ những ngọn hải đăng nơi các bờ biển nguy hiểm cho đến các tàu thăm dò trong không gian rộng lớn. Nhưng bạn không thể sử dụng bất kỳ nguyên tố phóng xạ cũ nào để tạo ra chúng, NASA có một danh sách rất nghiêm ngặt cho các tiêu chí về pin hạt nhân. Nhiên liệu phải thật sự an toàn trong trường hợp xảy ra tai nạn, nó không được giải phóng ra quá nhiều bức xạ beta, gamma hoặc neutron vì chúng gây nhiễu thiết bị. Nó phải ổn định hết mức có thể vì bạn không hề muốn nó phát nổ bất ngờ đâu, và cũng cần phải có chu kì bán phân rã đủ dài do người ta không thể thay pin trong môi trường không gian được.

Năm 1940, các nhà khoa học tại phòng thí nghiệm bức xạ Berkeley đã thử nghiệm với uranium, bắn các nguyên tử hydro nặng vào nguyên tố này để xem điều gì sẽ xảy ra. Uranium là một chất phóng xạ tiêu biểu, và vụ bắn phá này đã khiến nó bị tách ra, tiếp đó giải phóng thêm một nguyên tố phóng xạ khác - neptunium. Tuy nhiên nguyên tố này không ổn định, và nó bị phân rã thành một nguyên tố phóng xạ khác chưa từng có trước đó. Theo chủ đề “các hành tinh”, các nhà khoa học đặt tên cho nó là plutonium. Tiềm năng vũ khí hạt nhân đầy hứa hẹn và chỉ trong vòng 2 năm, quá trình sản xuất plutonium tối mật đã được bắt đầu tại phòng thí nghiệm Luyện kim ở Chicago.

Một số ứng dụng từ Plutonium

• Plutonium: Người anh em song sinh của Uranium
• Khám phá bí mật của nguyên tố Plutonium
• NASA lần đầu chụp được 4 vật thể xuyên không 13,4 tỉ năm, cổ nhất vũ trụ