புளூட்டோனியம் அறிமுகம்
புளூட்டோனியம் (Pu), ஒரு செயற்கை கதிர்வீச்சு உலோகம், அணு எண் 94 ஐக் கொண்டுள்ளது. இது தனிம அட்டவணையில் ஆக்டினைடு தொடரைச் சேர்ந்தது. இந்தத் தனிமம் முதலில் வெள்ளி-வெண்மையாக இருக்கும், ஆனால் காற்றின் வெளிப்பாட்டின் போது விரைவாக நிறம் மங்குகிறது. புளூட்டோனியம், அதன் ஐசோடோப்புகளின் பிளவுபடும் தன்மை காரணமாக, குறிப்பாக புளூட்டோனியம்-239, அணுசக்தி உற்பத்தி மற்றும் அணு ஆயுதங்களில் அதன் பங்கிற்காக அறியப்படுகிறது.
இரசாயன வினைத்திறன்
புளூட்டோனியம் ஒரு அதிக வினைத்திறன் கொண்ட உலோகம், குறிப்பாக மற்ற கன உலோகங்களுடன் ஒப்பிடும்போது. அதன் வினைத்திறன் அதன் எலக்ட்ரான் உள்ளமைப்பிலிருந்து உருவாகிறது, இது எளிதில் எலக்ட்ரான்களை இழந்து சேர்மங்களை உருவாக்க அனுமதிக்கிறது.
காற்றுடன் வினை
புளூட்டோனியம் உலோகம் காற்றுடன், குறிப்பாக ஈரப்பதமாக இருக்கும்போது, தீவிரமாக வினைபுரிகிறது. இது உடனடியாக ஆக்ஸிஜனேற்றம் அடைந்து, அதன் மேற்பரப்பில் பல்வேறு புளூட்டோனியம் ஆக்சைடுகளை உருவாக்குகிறது, இது உலோகத்தின் ஆரம்ப வெள்ளி நிறத்தை மந்தமான சாம்பல் அல்லது மஞ்சள் நிறமாக மாற்றுகிறது. தூள் வடிவில், புளூட்டோனியம் பைரோஃபோரிக் ஆகும், அதாவது வெளிப்புற வெப்ப ஆதாரம் இல்லாமல் காற்றில் தானாகவே பற்றிக்கொள்ளும். இந்த குணம் அதன் கையாளுதலை மிகவும் சவாலாக ஆக்குகிறது மற்றும் இந்தியாவின் அணுசக்தி திட்டத்தில் ஈடுபட்டுள்ள வசதிகள் உட்பட, அதன் சேமிப்பு மற்றும் கையாளுதலுக்காக ஆர்கான் அல்லது நைட்ரஜன் நிரப்பப்பட்ட கிளவுபாக்ஸ் போன்ற மந்தமான வளிமண்டல சூழல்களை அவசியமாக்குகிறது.
நீருடன் வினை
புளூட்டோனியம் உயர்ந்த வெப்பநிலைகளில் நீர் மற்றும் நீராவி உடன் வினைபுரிகிறது. இந்த வினை புளூட்டோனியம் டை ஆக்சைடு ($\text{PuO}_2$) ஐ உருவாக்குகிறது மற்றும் ஹைட்ரஜன் வாயு ($\text{H}_2$) ஐ வெளியிடுகிறது. இந்த இரசாயன வினை பின்வருமாறு குறிப்பிடப்படுகிறது: $\text{Pu (s)} + \text{2H}_2\text{O (l/g)} \rightarrow \text{PuO}_2\text{ (s)} + \text{2H}_2\text{ (g)}$ எரியக்கூடிய ஹைட்ரஜன் வாயுவின் உற்பத்தி, நீர் சார்ந்த சூழல்களில் புளூட்டோனியத்தை கையாளும் மற்றும் சேமிக்கும் போது ஒரு கூடுதல் பாதுகாப்பு கவலையை ஏற்படுத்துகிறது.
நச்சுத்தன்மை மற்றும் கதிர்வீச்சுத்தன்மை
புளூட்டோனியம் அதன் ஒருங்கிணைந்த இரசாயன மற்றும் கதிர்வீச்சு பண்புகள் காரணமாக மிகவும் ஆபத்தான பொருட்களில் ஒன்றாகக் கருதப்படுகிறது.
இரசாயன நச்சுத்தன்மை
மற்ற கன உலோகங்களைப் போலவே, புளூட்டோனியமும் இரசாயன நச்சுத்தன்மையைக் காட்டுகிறது. உட்கொள்ளப்பட்டால் அல்லது உடலில் உறிஞ்சப்பட்டால், அது உயிரியல் செயல்முறைகளில் தலையிடலாம். இருப்பினும், அதன் இரசாயன நச்சுத்தன்மை அதன் கதிர்வீச்சு ஆபத்தால் குறிப்பிடத்தக்க அளவில் மறைக்கப்படுகிறது.
கதிர்வீச்சு நச்சுத்தன்மை
புளூட்டோனியத்தின் அனைத்து ஐசோடோப்புகளும் கதிர்வீச்சு கொண்டவை. மிகவும் பொதுவான மற்றும் தொழில்துறை ரீதியாக முக்கியமான ஐசோடோப்பான புளூட்டோனியம்-239 ($\text{Pu-239}$), தோராயமாக 24,100 ஆண்டுகள் அரை ஆயுளைக் கொண்டுள்ளது. இது முதன்மையாக ஆல்பா சிதைவுக்கு உட்படுகிறது. ஆல்பா துகள்கள் அதிக ஆற்றலைக் கொண்டிருந்தாலும், ஊடுருவும் சக்தி குறைவாகவே இருக்கும், அதாவது அவை தோலின் வெளிப்புற அடுக்கை ஊடுருவ முடியாது. இருப்பினும், உள்ளிழுத்தல், உட்கொள்ளல் அல்லது திறந்த காயம் மூலம் புளூட்டோனியம் உடலுக்குள் சென்றால், வெளிப்படும் ஆல்பா துகள்கள் உயிருள்ள திசுக்களை நேரடியாக சேதப்படுத்தி, கடுமையான செல் பாதிப்பு, குறிப்பாக நுரையீரல் புற்றுநோய் மற்றும் எலும்பு புற்றுநோய் ஏற்படும் அபாயத்தை அதிகரிப்பதுடன், பிற உடல்நலப் பிரச்சனைகளுக்கும் வழிவகுக்கும். இது புளூட்டோனியத்தை மிகவும் சக்திவாய்ந்த உள் ஆபத்தாக ஆக்குகிறது.
சிறப்பியல்பு கதிர்வீச்சுத்தன்மை
புளூட்டோனியம் ஐசோடோப்புகளின் கதிர்வீச்சு சிதைவு வெப்பத்தை உருவாக்குகிறது. இந்த உள்ளார்ந்த வெப்ப உருவாக்கத்தால், குறிப்பிடத்தக்க அளவு புளூட்டோனியம் தொடுவதற்கு கணிசமாக சூடாக உணரப்படலாம். இந்த சிறப்பியல்பு, விண்கலங்களுக்கான ரேடியோஐசோடோப் தெர்மோஎலக்ட்ரிக் ஜெனரேட்டர்கள் (RTGs) போன்ற சில பயன்பாடுகளிலும் பயன்படுத்தப்படுகிறது, இருப்பினும் இது முதன்மையாக அதன் இரசாயன வினைத்திறனுக்காக அல்ல.
எரியக்கூடிய தன்மை
மொத்த புளூட்டோனியம் உலோகம் சுற்றுப்புற சூழ்நிலைகளில் எளிதில் எரியக்கூடியது அல்ல என்றாலும், நுண்ணிய புளூட்டோனியம் தூள் பைரோஃபோரிக் ஆகும். அதாவது, இது அறை வெப்பநிலையில் காற்றில் தானாகவே பற்றிக்கொண்டு எரியலாம். எரிப்பு செயல்முறை புளூட்டோனியம் ஆக்சைடுகளை உருவாக்குகிறது. இந்த பைரோஃபோரிக் தன்மை அதன் கையாளுதல் மற்றும் செயலாக்கத்தின் போது கடுமையான பாதுகாப்பு நெறிமுறைகளை அவசியமாக்குகிறது. ஹைட்ரஜனுடன் புளூட்டோனியம் உலோகம் வினைபுரிவதன் மூலம் உருவாகும் புளூட்டோனியம் ஹைட்ரைடுகளும் மிகவும் பைரோஃபோரிக் ஆகும்.
ஒரு முக்கிய இரசாயன மாற்றம்
புளூட்டோனியம் சம்பந்தப்பட்ட மிக அடிப்படையான இரசாயன வினைகளில் ஒன்று, புளூட்டோனியம் டை ஆக்சைடு ($\text{PuO}_2$) ஐ உருவாக்க அதன் ஆக்ஸிஜனேற்றம் ஆகும். இந்த வினை காற்றில் உள்ள ஆக்ஸிஜனுடன் நேரடியாக தொடர்பு கொள்வதன் மூலம், குறிப்பாக உயர்ந்த வெப்பநிலைகளில், அல்லது நீராவி உடன் வினைபுரிவதன் மூலம் நிகழலாம். நிலையான புளூட்டோனியம் டை ஆக்சைடு உருவாக்கம் அணு எரிபொருள் சுழற்சிகள் மற்றும் கழிவு மேலாண்மையின் ஒரு முக்கியமான அம்சமாகும், ஏனெனில் $\text{PuO}_2$ ஒரு மிகவும் நிலையான செராமிக் பொருளாகும். உதாரணமாக, புளூட்டோனியம் உலோகம் ஆக்ஸிஜனுடன் வினைபுரிந்து புளூட்டோனியம் டை ஆக்சைடை உருவாக்குகிறது: $\text{Pu (s)} + \text{O}_2\text{ (g)} \xrightarrow{\text{Heat}} \text{PuO}_2\text{ (s)}$