حقائق عن البلوتونيوم

العلم في أيدي البشر من الممكن أن يكون سبيل من سبل النجاة وتطور الحياة لكل سكان الكوكب، ومن الممكن أن يكون عبارة عن دمار هائل بكل من على هذا الكوكب، وعلى سبيل المثال لا الحصر معدن البلوتونيوم هذا المعدن المشع تم إنتاجه سنة 1940، وقد كان سبباً في قتل آلاف البشر في اليابان ، حينما تم إستخدامه في صناعة قنبلة الرجل السمين التي تم إلقائها على مدينة ناجازاكي، كأول استخدام حربي للطاقة النووية أو للسلاح النووي، أما الآن فهو يستخدم في توليد الطاقة في كل أنحاء العالم.

تاريخ اكتشاف معدن البلوتونيوم

تم اكتشاف البلوتونيوم سنة 1941 من قبل أربع علماء هم جلين سيبورج ، آرثر وال ، إدوين ماكميلان ، وجوزيف كينيدي ، وقد حدث هذا الاكتشاف عندما قام هذا الفريق من العلماء بقصف اليورانيوم -238 بالديوتريونات التي تم تسريعها في جهاز سيكلوترون، وهذا سبب في إنتاج نبتونيوم-238 واثنين من النترونين الحر، ثم أختفي النبتونيوم-238 تدريجياً ليترك لنا البلوتونيوم-238 عن طريق تحلل بيتا.لم يقوم فريق العلماء بمشاركة هذه التجربة مع باقي المجتمع العلمي حتى سنة 1946، أي بعد الحرب العالمية الثانية ، ولكن بعد الاكتشاف قدم سيبورج ورقة علمية عن اكتشافهم في مجلة علمية تسمى Physical Review وهذا في مارس سنة 1941 أي بعد اكتشافهم هذه المادة إلا أنه تم إزالة هذه الورقة فور اكتشاف نظير البلوتونيوم-238 وهو البلوتونيوم -239 (Pu-239) والذي من الممكن أن يتم استخدامه في إنشاء قنبلة ذرية.[1]

بداية استخدام البلوتونيوم في القنبلة النووية

تم إرسال سبورج حتى يقود مختبر إنتاج البلوتونيوم الموجود في جامعة شيكاغو والذي يعرف بمختبر Met، ووفقاً لمختبر لوس أنجلوس الوطني، كان الغرض من هذا المختبر هو إنشاء البلوتونيوم كجزء من مشروع خاص بالجيش الأمريكي ويدعي مشروع مانهاتن السري، حيث كان هذا المشروع سرياً خلال الحرب العالمية الثانية، والذي كان يعمل بشكل حصر حتى يتمكن من تطوير قنبلة ذرية لاستخدامها في الحرب.في 18 أغسطس سنة 1942، تمكن الفريق بقيادة سبورج من تحقيق أول نجاح كبير لهم، حيث تمكنوا من أن يكونوا كمية ضئيلة من البلوتونيوم كانت بالكاد ترى بالعين المجردة، كانت تعادل فقط حوالي 1 ميكروجرام، ولكن على الرغم من هذا فإن هذا الإنتاج الضئيل يعد نجاح بالنسبة لهم، حيث مكنهم من أن يحددوا الوزن الذري للبلوتونيوم.في النهاية تمكن مشروع مانهاتن أن ينتج ما يكفي البلوتونيوم حتى يقوم باختبار يدعي (اختبار الثالوث)، حيث تم في هذا الاختبار تفجير أول قنبلة ذرية في العالم، وكان هذا بالقرب من مدينة سوكورو في ولاية نيومكسيكو، وكان هذا في السادس عشر من يوليو سنة 1945، بواسطة مدير المختبر لوس ألاموس أوبنهايمر والجنرال ليزلي جروفز.من هذا الاختبار قال أوبنهايمر ” كنا جميعاً نعرف أن العالم لن يكون هو نفسه، فقد ضحك القليل من الناس وبكي القليل، ولكن معظم الناس كانوا صامتين، أتذكر سطر من الكتاب الهندوس Bhagavad-Gita، الذي يقول فيه فيشنو وهو يحاول أن يقنع الأمير بأنه عليه أن يقوم بمهمته ويقنعه أن يكون سلاح متعدد الشكل، ويقول له “لقد أصبحت الآن الموت، المدمر لكل العالمين”، وأفترض أننا جميعاً نعتقد بهذا الأمر بشكل أو بآخر “.كان الانفجار يعادل طاقة تقارب أكثر من 20000 طن من مادة الـ (TNT) المدمرة، وأول قنبلة تم استخدامها في هذه الحرب كان في السادس من أغسطس سنة 1945، والتي تم إسقاطها على مدينة هيروشيما في اليابان، والتي أطلق عليها اسم (الولد الصغير) حيث كانت تحتوي على نواة واحدة لليورانيوم، أما القنبلة الثانية التي تم استخدامها تم اسقاطها على ناجازاكي في اليابان في التاسع من أغسطس سنة 1945، وكانت هذه القنبلة أضخم من السابقة وهذا كانت تدعي (الرجل السمين) وكانت تحتوي على نواة واحدة من البلوتونيوم، وكانت هي نهاية الحرب العالمية الثانية.

خصائص البلوتونيوم

تم إنتاج البلوتونيوم في ظروف قاسية للغاية، ويعد البلوتونيوم معدن صلب وهش فضي اللون، فهو موصل فقير للحرارة والكهرباء، عندما يتعرض للهواء يكون مغطى بطبقة من رمادية داكنة من الأكسدة.جميع أشكال البلوتونيوم مشعة وتتحلل إلى أكثر من عنصر آخر مع مرور الوقت، حيث يعد البلوتونيوم-239 هو أحد العناصر الانشطارية الرئيسية، والانشطار هو أن يكون العنصر قادر على الحفاظ على سلسلة من ردود الفعل عند الانشطار النووي، وهذه الخاصية مهمة في القنابل والمتفجرات النووية و المفاعلات النووية .

هل يوجد البلوتونيوم في الأرض ؟

أول مرة يتم اكتشاف البلوتونيوم فيه هو من خلال تجربة علمية كما ذكرنا سباقاً، ولهذا كان يعتقد أن البلوتونيوم غير موجود في الأرض بل أنه يتم تصنيعه من خلال اليورانيوم 238 في المفاعلات النووية، ولكن تم الاكتشاف أنه موجود بالفعل في القشرة الأرضية إلا أنه نادر للغاية، ولهذا يتم إنتاجه في المعامل وفي المفاعلات النووية بكميات كبيرة كل عام من اليورانيوم.[3]

حقائق عن معدن البلوتونيوم المشع

-رمز العنصر الخاص بالبلوتونيوم، كان (PI) ولكنه أصبح (PU)، لأنه رمز أكثر سهولة، وتم حجب اكتشاف البلوتونيوم على العالم من خلال الحكومة الأمريكية لأن اكتشافه كان من أكبر أسرار الحرب العالمية الثانية، ولم يتم الكشف عنه إلا عند استخدامه في الحرب العالمية الثانية.-يعد البلوتونيوم النقي في الأساس هو معدن أبيض فضي اللون، على الرغم من أنه إذا ترك في الهواء يتأكسد بسرعة كبيرة.-العدد الذري لمعدن البلوتونيوم المشع هو 94، وهذا يعني أن كل ذرات البلوتونيوم تحتوي على 94 من البروتونات، ويبلغ وزنها الذري تقريباً 244 درجة.-نقطة انصهار معدن البلوتونيوم تبلغ 640 درجة مئوية أي 1183 درجة فهرنهايت ، وتصل نقطة غليانه 3228 درجة مئوية أي 5842 درجة فهرنهايت.-يتشكل أكسيد البلوتونيوم عندما يتعرض البلوتونيوم للهواء، حيث يتشكل كسطح للبلوتونيوم، وأكسيد البلوتونيوم متعلق بالإشعاع، لهذا من الممكن أن تتوهج قطعة البلوتونيوم مثل الجمر أثناء الاحتراق، ويعد البلوتونيوم من العناصر المشعة التي تتوهج في الظلام.-في العادة يوجد ستة أشكال للبلوتونيوم، ويوجد الشكل السابع تحت درجات الحرارة العالية، وهذه الأشكال لها هيكل وكثافات وخواص مختلفة، والتغيرات والظروف البيئية المختلفة تجعل البلوتونيوم يتغير ويتحول بسهولة من شكل إلى آخر، وهذا يجعل البلوتونيوم معدن صعب للغاية للعمل به، ولهذا ففي الغالب يتم خلطه بمعادن أخرى، مثل السيريوم والغاليوم والألومنيوم، وهذا الأمر يجعل العمل البلوتونيوم أمر سهل ومن الممكن أن يتم لحم المواد به بهذه الطريقة.-يتعرض البلوتونيوم إلى حالات أكسدة ملونة إذا تم وضعه في محلول مائي، وهذه الحالات لا تميل في الغالب إلي الاستقرار، ولهذا تتغير محاليل البلوتونيوم بشكل تلقائي حسب حالات الأكسدة والألوان، وألوان حالات الأكسدة للبلوتونيوم هي التالي:

البلوتونيوم (الثالث) هو الخزامى أو البنفسجي.

البلوتونيوم (الرابع) هو اللون البني الذهبي.

البلوتونيوم (الخامس) وردي شاحب.

البلوتونيوم (السادس) هو البرتقالي الوردي.

البلوتونيوم (السابع) أخضر، ولكن حالة الأكسدة هذه غير شائعة.

-على عكس الكثير من المواد فإن البلوتونيوم تزداد كثافته عند ذوبانه، حيث أن الزيادة في الكثافة تكون تقريباً 2.5%، وهذا عندما يقترب من نقطة الانصهار، كما أن البلوتونيوم السائل يكون له لزوجة أعلى من المعتاد للمعادن.[2]