Khác biệt giữa bản sửa đổi của “Plutoni”

'''Plutoni''' là một nguyên tố hóa học hiếm, có tính [[phóng xạ]] cao với ký hiệu hóa học '''Pu''' và số nguyên tử 94. Nó là một [[kim loại]] thuộc [[nhóm actini]] với bề ngoài màu trắng bạc và bị xỉn khi tiếp xúc với không khí, tạo thành một lớp phủ mờ khi bị [[ôxi hóa]]. Nguyên tố này thông thường biểu hiện (exhibit) 6 dạng thù hình (allotrope) và bốn trạng thái ôxi hóa. Nó phản ứng với [[cacbon|cácbon]], [[halogen]], [[nitơ]] và [[siliconsilic]]on. Khi tiếp xúc với không khí ẩm, nó tạo thành các ôxít và hiđrua làm thể tích các mẫu giãn nở lên đến 70%, hay nói cách khác là nó bong ra thành dạng bột có thể tự bốc cháy. Nó cũng là một chất độc phóng xạ mà tích tụ trong tủy xương. Những đặc tính này và các tính chất khác khiến cho việc việc xử lý plutoni nguy hiểm.

[[Plutoni-238]] có chu kỳ bán rã 88 năm và phát ra các [[hạt alpha|hạt anpha]]. Nó là một nguồn cung cấp nhiệt trong các [[máy phát điện hạt nhân]], một loại động cơ cung cấp điện cho [[tàu không gian]]. [[Plutoni-240]] có tỷ lệ phân hạch tự phát cao, làm tăng thông lượng neutron của bất kỳ mẫu nào. Sự có mặt của plutoni-249 hạn chế khả năng sử dụng của các mẫu trong vũ khí hạt nhân hoặc nhiên liệu hạt nhân, và xác định [[Cấp phản ứng plutoni|cấp]] của nó. Các đồng vị của plutoni đắt và khó tách, vì thế các đồng vị riên biệt thường được sản xuất trong các lò phản ứng chuyên dụng.

Plutoni được một nhóm nghiên cứu đứng đầu là [[Glenn T. Seaborg]] and [[Edwin McMillan]] tổng hợp đầu tiên năm 1940 tại [[Đại học California tại Berkeley|Đại học California, Berkeley]] bằng cách bắn phá [[urani 238|urani-238]] bởi [[Deuteri|hạt nhân deuteron]]. McMillan đặt tên nguyên tố mới theo tên [[Sao Diêm Vương|Pluto]] ([[sao Diêm Vương]]), và Seaborg đề nghị kí hiệu nó là [[P.U.|Pu]]. Sau đó, một lượng nhỏ plutoni ở dạng vết cũng được phát hiện trong tự nhiên. Việc tạo ra plutoni được sử dụng với lượng lớn lần đầu tiên trong phần chính của [[dự án Manhattan]] suốt [[chiến tranh thế giới thứ hai|chiến tranh thế giới thứ 2]], để tạo ra bom nguyên tử đầu tiên. Vụ [[thử hạt nhân]] đầu tiên, "[[Trinity (bom hạt nhân)|Trinity]]" (tháng 7 năm 1945), và bom nguyên tử lần thứ 2 được sử dụng để phá hủy thành phố ([[vụ ném bom nguyên tử xuống Hiroshima và Nagasaki|Nagasaki, Nhật Bản tháng 8 năm 1945]]), "[[Fat Man]]", cả hai lõi đều dùng plutoni-239. Các nghiên cứu thí nghiệm ảnh hưởng của plutoni đối với con người đã được tiến hành mà không có sự đồng ý trước, và một số tai nạn (''criticality accident''), gây chết người đã xảy ra trong và sau chiến tranh. Chất thải plutoni từ các [[nhà máy điện nguyên tử|nhà máy điện hạt nhân]] và từ việc [[giải trừ vũ khí hạt nhân]] được tạo ra trong suốt thời kỳ [[chiến tranh Lạnh|chiến tranh lạnh]] là những mối nguy hiểm cho môi trường. Các nguồn khác của plutoni trong môi trường như [[bụi phóng xạ]] từ các vụ thử hạt nhân trên mặt đất (hiện nay đã bị cấm).

}}</ref> Ở [[nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn|nhiệt độ phòng]], plutoni có dạng [[thù hình của plutoni|thu hình α]] (''anpha''). Hình dạng cấu trúc phổ biến nhất của nguyên tố này giòn và cứng giống như [[gang xám]] trừ khi nó ở dạng hợp kim với các kim loại khác làm cho nó mềm và dễ uốn/dát. Không giống với hầu hết kim loại khác, nó không dẫn nhiệt và dẫn điện tốt. Plutoni có [[nhiệt độ nóng chảy|điểm nóng chảy]] thấp (640&nbsp;°C) và có [[nhiệt độ bay hơi|điểm sôi]] cao bất thường (3,327&nbsp;°C).<ref name = "WISER"/>

[[Phân rã anpha|Phát xạ hạt anpha]] giải phóng hạt nhân [[heli]] năng lượng cao là cách phát xạ phổ biến của plutoni.<ref name = "NNDC"/> 5&nbsp;kg lõi của vũ khí hạt nhân đặc trưng chứa khoảng 12,5 × 10²⁴ nguyên tử. Với chu kỳ bán rã 24.100 năm, khoảng 11,5 × 10¹² trong số nguyên tử trên phân rã mỗi giây phát ra 5,157 [[Electronvolt|MeV]] hạt anpha bằng với 9,68 [[watt|W]]. Nhiệt sinh ra từ việc bắt giữ các hạt này làm chúng ta có cảm giác ấm khi chạm tay vào.<ref name = "Heiserman1992"/><ref>

}}</ref><!-- Note: page 148 --> Các dạng thù hình khác nhau về hình dạng sắp xếp của nguyên tố có điểm rất giống nhau là [[nội năng]] nhưng có [[tỉ trọng|tỷ trọng]] và [[cấu trúc tinh thể]] thay đổi đáng kể. Điều này làm cho plutoni rất nhạy cảm với những thay đổi về nhiệt độ, áp suất hoặc và điều đó làm cho thể tích thay đổi đặc trưng sau khi [[chuyển pha]] từ dạng thù hình này sang sang khác.<ref name = "HeckerPlutonium">

Việc tồn tại các dạng thù hình này làm cho việc gia công plutoni trở nên rất khó, vì nó thay đổi trạng thái một cách dễ dàng. Ví dụ dạng α tồn tại ở nhiệt độ phòng trong plutoni chưa được gia công. Nó có đặc điểm gia công tương tự như [[gang]] nhưng biến đổi thành dạng β có tính dẻo và dễ uốn ở nhiệt độ cao hơn một chút.<ref name = "Miner1968p542"/> Các nguyên nhân dẫn đến sự phức tạp về các pha thì chưa được hiểu một cách toàn vẹn. Dạng α có cấu trúc [[hệ tinh thể đơn tànghiêng|tinh thể đơn tà]] có tính đối xứng thấp, có tính giòn, bền, nén được, và dẫn suất kém.<ref name = "Baker1983"/>

Plutoni ở dạng δ thường hình thành ở nhiệt độ từ 310&nbsp;°C đến 452&nbsp;°C, nhưng nó ổn định ở nhiệt độ phòng khi ở dạng hợp kim với một lượng nhỏ [[gali|galli]], [[nhôm]], hay [[cesi]], làm tăng khả năng làm việc và làm cho có thể hàn nó được.<ref name = "Miner1968p542"/> Dạng delta có các tính chất kim loại đặc trưng hơn, và tương đối bền và dễ uốn như nhôm.<ref name = "Baker1983"/> Trong vũ khí phân hạch, [[sóng sóc]] nổ được dùng để nén lõi plutoni cũng gây ra sự chuyển dạng từ pha delta thông thường sang pha anpha đặc hơn, có ý nghĩa ứng dụng để đạt đến mức [[siêu tới hạn]].<ref>{{chú thích báo|url=http://www.globalsecurity.org/wmd/intro/pu-phase.htm|title=Plutonium Crystal Phase Transitions|publisher=GlobalSecurity.org}}</ref> Pha ε là dạng thù hình rắn ở nhiệt độ cao nhất, thể hiện tính tự khuếch tán nguyên tử cao bất thường so với các nguyên tố khác.<ref name = "HeckerPlutonium"/>

}} (public domain text)</ref> Đồng vị [[plutoni-238]] không thể phân hạch nhưng có thể trải qua quá trình phân hạch một cách dễ dàng bằng cách dùng neutron nhanh và nó phát ra [[hạt alpha|hạt anpha]].<ref name = "Heiserman1992"/>

Các đồng vị của plutoni có số khối nằm trong khoảng từ 228 đến 247. Các cơ chế phân rã ban đầu của các đồng vị có số khối thấp hơn đồng vị bền nhất plutoni-244, là [[phân hạch tự phát]], phát ra [[hạt alpha|hạt anpha]] và hầu hết tạo thành các đồng vị urani (92 [[proton]]) và [[neptuni]] (93 proton). Cơ chế phân rã ban đầu đối với các đồng vị có số khối cao hơn đồng vị plutoni-244 là phát ra [[hạt beta]] và hầu hết tạo thành các đồng vị [[americi]] (95 proton). Plutoni-241 là đồng vị mẹ của [[chuỗi phân rã neptuni]] phân rã tạo ra americi-241 và hạt β hoặc electron.<ref name = "NNDC"/><ref name=p340>{{harvnb|Heiserman|1992|p=340}}</ref>

| anpha tạo thành [[urani-Urani 238|U-238]]

Màu sắc của các dung dịch plutoni tùy thuộc vào trạng thái ôxy hóa và [[ion|anion]] axit tự nhiên.<ref>

}}</ref> Nó phản ứng với các [[axít]], [[ôxy]], và hơi nước nhưng không phản ứng với [[kiền]], và dễ dàng hòa tan trong các [[axit clohydric]], [[axit hydroiodic|hydroiodic]] và [[axit perchloric|perchloric]].<ref name = "Miner1968p545">{{harvnb|Miner|1968|p = 545}}</ref> Kim loại nóng chảy phải được cất giữ trong môi trường [[chân không]] hoặc [[khí hiếm|khí trơ]] để ngăn phản ứng với không khí.<ref name = "Miner1968p542">{{harvnb|Miner|1968|p = 542}}</ref> Ở 135&nbsp;°C kim loại plutoni sẽ bốc cháy trong không khí và sẽ nổ nếu có mặt [[cacbon tetrachlorua]].<ref name = "Emsley2001"/>

Plutoni là một kim loại hoạt động. Trong không khí ẩm hoặc [[agon|argon]] ẩm, nó bị ôxy hóa một cách nhanh chóng tạo ra hỗn hợp các ôxit và [[hydrit]].<ref name = "WISER">

Nồi được dùng để chứa plutoni cần chịu được các tính chất khử mạnh của nó. Các [[kim loại chịu lửa]] như [[tantalum]] và [[wolfram|tungsten]] cùng với các ôxit bền hơn như [[boride]], [[cacbua|carbide]], [[nitride]] và [[silicide]] có thể chịu được các tính chất này. Quá trình nóng chảy trong [[electric arc furnace]] có thể được dùng để tạo ra các thỏi nhỏ kim loại mà không cần dùng nồi nấu.<ref name = "Miner1968p542"/>

[[Xeri|Cerium]] được dùng làm chất có tính chất hóa học giống plutoni để làm vật dụng chứa, chiết tách và các công nghệ khác.<ref>{{chú thích tạp chí|title=Low Temperature Reaction of ReillexTM HPQ and Nitric Acid|author=Crooks, W. J. ''et al.''|url=http://sti.srs.gov/fulltext/ms2000068/ms2000068.html|doi=10.1081/SEI-120014371|journal=Solvent Extraction and Ion Exchange|volume=20|year=2002|page=543}}</ref>

Plutoni có thể tạo một số hợp kim và các hợp chất trung giann với hầu hết các kim loại khác, ngoại trừ các [[kim loại kiềm]] như [[liti|lithi]], [[natri]], [[kali]], và [[rubiđi|rubidi]]; và các [[kim loại kiềm thổ]] như [[magiê]], [[canxi]], [[stronti]], và [[bari]]; và [[kim loại đất hiếm]] như [[europi]] và [[ytterbi]].<ref name = "Miner1968p545"/> Ngoài ra, các kim loại có thể gia công như [[crom|crôm]], [[molypden|molybden]], [[niobi]], [[tantali]], và [[wolfram|tungsten]] có thể hòa tan trong dung dịch plutoni, nhưng không hòa tan hoặc hòa tan rất ít trong plutoni rắn.<ref name = "Miner1968p545"/> [[Gali|Galli]], [[nhôm]], [[americi]], [[scandi]] và [[ceri]] có thể ổn định hóa đồng phân δ của plutoni ở nhiệt độ phòng. [[Silic]], [[indi]], [[kẽm]] và [[zirconi]] cho phép tạo thành đồng phân δ khi làm lạnh nhanh. Một lượng lớn [[hafni]], [[holmi]] và [[thali]] cũng cho phép duy trì pha δ ở nhiệt độ phòng. [[Neptuni]] là nguyên tố duy nhất có thể ổn định pha α ở nhiệt độ cao hơn.<ref name = "HeckerPlutonium"/>

Một lượng vết nhỏ plutoni thường được tìm thấy trong cơ thể con người từ các nguồn trong các vụ thử hạt nhân dưới nước và trong khí quyển và một lượng nhỏ từ các [[Danh sách các vụ tại nạn hạt nhân dân dụng|tai nạn hạt nhân]] lớn. Hầu hết các vụ thử hạt nhân dưới nước và trong khí quyển đã bị dừng theo [[Hiệp ước Cấm thử hạt nhân]] năm 1963, trong đó, các nước tham gia kí kết gồm [[Hoa Kỳ]], [[Vương quốc Anh]], [[Liên Xô]], và các nước khác. Việc thử vũ khí hạt nhân trong khí quyển đã được tiếp tục ở các nước không tham gia vào Hiệp ước trên như [[Trung Quốc]] (thử [[vũ khí hạt nhân|bom hạt nhân]] trên [[sa mạc Gobi]] năm 1964, thử [[bom hydro]] năm 1967, và các thử nghiệm sau đó),{{fact|date=7-01-2013}} và [[Pháp]] (thử trong thập niên 1980).{{fact|date=7-01-2013}}

Cũng có giả thuyết cho rằng một lượng nhỏ plutoni được tạo ra từ việc bắn phát các quặng urani bởi [[bức xạ vũ trụ|tia vũ trụ]].{{fact|date=7-01-2013}}

Plutoni (đặc biệt là plutoni-238) đã được tạo ra đầu tiên vào ngày 14 tháng 12 năm 14, 1940, và được xác định tính chất hóa học vào ngày 23 tháng 2 năm 1941, bởi Dr. [[Glenn T. Seaborg]], [[Edwin McMillan|Edwin M. McMillan]], [[Joseph W. Kennedy|J. W. Kennedy]], and [[Arthur Wahl|A. C. Wahl]] khi họ dùng hạt nhân [[deuteri|deuteron]] bắn phá urani trng [[máy gia tốc hạt|máy gia tốc]] {{convert|60|in|cm|sing = on|sp=us}} ở [[Đại học California tại Berkeley|Đại học California, Berkeley]].<ref name = 'ACS'>

}} {{Dead link|date=September 2010|bot=H3llBot}}</ref><ref>{{chú thích web|title=The plutonium story|author=Seaborg, G. T|publisher=Lawrence Berkeley Laboratory, University of California|id=LBL-13492, DE82 004551|url=http://www.osti.gov/bridge/purl.cover.jsp;jsessionid=0E7A065E7453D30023D5CEE60F1083FA?purl=/5808140-l5UMe1/}}</ref> Trong thí nghiệm năm 1940, [[neptuni]]-238 đã được tạo ra một cách trực tiếp từ việc bắn phá nhưng bị phân rã phát ra [[hạt beta|tia beta]] 2 ngày sau đó, và tạo ra nguyên tố 94.<ref name = "Emsley2001"/>

Một bài báo về việc phát hiện này đã được nhóm nghiên cứu gởi đến tạp chí ''[[Physical Review]]'' vào tháng 3 năm 1941.<ref name = "Emsley2001"/> Bài báo đã được rút lại trước khi được đăng do họ phát hiện rằng một đồng vị của nguyên tố mới (plutoni-239) có thể trải qua sự phân hạch hạt nhân theo cách mà có thể dùng nó làm [[vũ khí hạt nhân|bom hạt nhân]]. Việc xuất bản đã được trì hoãn đến 1 năm sau khi kết thúc [[chiến tranh thế giới thứ hai|chiến tranh thế giới thứ 2]] do vấn đề an ninh.<ref name = "Stwertka1998">{{harvnb|Stwertka|1998}}</ref>

Edwin McMillan gần đây đã đặt tên cho nguyên tố siêu urani đầu tiên theo tên hành tinh [[Neptune]] và đã đề xuất rằng nguyên tố &nbsp;94 tiếp theo trong dãi này cần đặt theo tên hành tinh tiếp theo là [[Sao Diêm Vương|Pluto]].<ref name = "Heiserman1992">{{harvnb|Heiserman|1992|p=338}}</ref><ref group = "note">Đây không phải là lần đầu tiên có người đề xuất đặt tên một nguyên tố là "plutonium." Một thập kỷ sau khi phát hiện ra bari giáo sư đại học Cambridge đề xuất đặt tên nó là "plutonium" do nguyên tố ngày không nặng (đề nghị theo gốc [[tiếng Hy Lạp|Hy Lạp]], ''barys'' là nặng). Ông giải thích rằng, vì nó được tạo ra bằng kỹ thuật tương đối mới [[điện phân]], do đó nêm đặt tên tượng trưng cho lửa. Vì vậy nó được đổi tên sang vị thần Roman ở cõi âm, [[Pluto (thần)|Pluto]]. {{harv|Heiserman|1992}}<!-- Note: page 338 --></ref> Seaborg ban đầu dự định đặt tên nguyên tố này là "plutium", nhưng sau đó ông nghĩ rằng nó nghr không hay bằng "plutonium."<ref name="Clark57">

Trong suốt chiến tranh thế giới thứ 2, chính phủ Hoa Kỳ đã tiến hành một dự án chế tạo bom nguyên tử mang tên [[Dự án Manhattan]] (Manhattan Project). Ba vị trí sản xuất và nghiên cứu cơ bản của dự án là nhà máy sản xuất plutoni ở nơi mà ngày nay là [[Hanford Site]], các cơ sở [[urani được làm giàu|làm giàu urani]] ở [[Oak Ridge, Tennessee]], và phòng thí nghiệm thiết kế và nghiên cứu vũ khí, ngày nay là [[Phòng thí nghiệm Quốc gia Los Alamos|Phòng thí nghiệm Los Alamos]].<ref>

Quả bom nguyên tử thử nghiệm đầu tiên có tên gọi là [[Trinity test|"Trinity"]], được tiến hành ngày 16 thá7, 1945 ở gần [[Alamogordo, New Mexico]], sử dụng plutoni làm nguyên liệu phân hạch.<ref name = "Miner1968p541"/> Thiết kế nổ của "[[the Gadget]]" sử dụng các thấu kính nổ truyền thống để nén một hình cầu plutoni thành một khối siêu tới hạn, được bắn phá neutron một cách liên tục từ [[Urchin (detonator)|"Urchin"]], một nguồn neutron được làm từ [[poloni]] và [[berili|berylli]].<ref name = "Emsley2001"/> Khi đi cùng nhau, chúng đảm bảo rằng một phản ứng chuỗi và vụ nổ xảy ra và vụ nổ xảy ra. Khối lượng của vũ khí nặng hơn 4 tấn, mặc dù người ta chỉ dùng 6,2&nbsp;kg plutoni trong lõi.<ref>{{chú thích web

}}</ref><ref group = note>Một lượng nhiều trong số này đã được sử dụng để làm các lõi có khả năng phân hạch của một kiểu vũ khí hạt nhân nhiệt được dùng trong [[thiết kế Teller–Ulam]]. Chúng cũng được gọi là 'bom hydro' là các biến thể của vũ khí hạt nhân dùng một quả bom phân hạch để kích thích [[phản ứng hợp hạch hạt nhân]] của các đồng vị [[hiđrô|hydro]]. Sức phá hủy của nó thường đạt vài triệu tấn năng lượng TNT quy đổi khi so sánh với hàng ngàn tấn TNT quy đổi của các thiết bị chỉ có phân hạch.{{harv|Emsley|2001}}</ref> Mỗi năm có khoảng 20&nbsp;tấn nguyên tố này được sản xuất đều đều ở dạng sản phẩm phụ của ngành công nghiệp [[năng lượng hạt nhân|điện hạt nhân]].<ref name = "CRC2006p4-27">{{harvnb|CRC|2006|pp = 4–27}}</ref> Có khoảng 1000&nbsp;tấn plutoni có thể được dự trữ với hơn 200&nbsp;tấn được lấy ra từ các vũ khí hạt nhân.<ref name = "Emsley2001"/>

Nhiên liệu MOX nâng cao tổng lượng đốt cháy. Một thanh nhiên liệu sau 3 năm sử dụng được tái xử lý để loại bỏ các sản phẩm thải, chúng chiếm khoảng 3% tổng khối lượng các thanh nhiên liệu.<ref name = "Emsley2001"/> Bất kỳ đồng vị urani hay plutoni được tạo ra trong thời gian 3 năm này đều được loại bỏ và thanh nhiên liệu được đưa trở lại lò phản ứng.<ref group = note>Breakdown of plutonium in a spent nuclear fuel rod: plutonium-239 (~58%), 240 (24%), 241 (11%), 242 (5%), and 238 (2%). {{harv|Emsley|2001}}</ref> Khi [[gali|galli]] chiếm 1% về khối lượng trong các [[hợp kim plutoni-galli|hợp kim plutoni]] cấp vũ khí thì nó có khả năng gây cản trở việc vận hành lâu dài các lò phản ứng nước nhẹ.<ref>

Plutoni được thu hồi từ các nhiên liệu lò phản ứng hạt nhân đã qua sử dụng đặt ra một mối nguy hiểm phổ biến vũ khí hạt nhân ở mức ít hơn, vì sự ô nhiễm nhiều hơn với các đồng vị không phân hạch như [[plutoni-240]] và [[plutoni-242]]. Việc tách các đồng vị này là không khả thi. Một lò phản ứng chuyên dụng vận hành dựa trên việc đốt nhiên liệu ở mức rất thấp nhìn chung cần phải tạo ra vật liệu thích hợp cho việc sử dụng chúng có hiệu quả trong các vũ khí hạt nhân. Trong khi plutoni cấp vũ khí được định nghĩa là có chứa ít nhất 92% plutoni-239, thì Hoa Kỳ đã quản lý để làm thiết bị nổ dưới 20Kt (kilo tấn) dùng putoni được tin là chỉ chứa khoảng 85% plutoni-239, còn được gọi là plutoni 'cấp nhiên liệu'.<ref name="inf15"/> Plutoni 'cấp lò phản ứng' được tạo ra từ chu trình đốt trong lò phản ứng nước nhẹ thông thường chứa lượng Pu-239 ít hơn 60%, với parasitic Pu-240/Pu-242 lên tới 30%, và 10-15% Pu-241 có khả năng phân hạch.<ref name="inf15"/> Người ra không rõ liệu một thiết bị sử dụng plutoni được tạo ra từ các chất thải hạt nhân dân dụng được tái xử lý có thể nổ được không, tuy nhiên, các thiết bị này có thể tạo ra các tiếng xèo xèo theo giả thuyết và phát tán các vật liệu phóng xạ trên phạm vi rộng. [[Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế|IAEA]] phân loại một cách thận trọng plutoni của tất cả vectors đồng vị như vật liệu "sử dụng trực tiếp", đó là, "vật liệu hạt nhân có thể được sử dụng cho việc chế tạo các chất nổ hạt nhân không bao gồm các thành phần biến tố hay làm giàu sau đó".<ref name="inf15">{{chú thích web