Επιστημονικά Βιβλία Εκδόσεις Κάτοπτρο

Πλουτώνιο, ακτινοβολία και επιπτώσεις στην Υγεία.

Η μορφή στην οποία αποθηκεύεται το πλουτώνιο. Ο δακτύλιος στη φωτογραφία είναι φτιαγμένος από πλουτώνιο σε ποσοστό άνω του 99,96%. Ζυγίζει 5,3 κιλά και έχει διάμετρο περίπου 11 πόντους. Το δακτυλιοειδές σχήμα είναι απαραίτητο για να εμποδιστεί το υλικό από το να φτάσει αυτόματα σε κρίσιμη μάζα. Υπάρχει αρκετό πλουτώνιο σε αυτό το δακτύλιο ώστε να κατασκευαστεί ένα σύγχρονο στρατηγικό όπλο.

Γνωριμία με το στοιχείο

Το πλουτώνιο, Pu, είναι ένα ραδιενεργό μεταλλικό στοιχείο που χρησιμοποιείται τόσο στους πυρηνικούς αντιδραστήρες όσο και στα πυρηνικά όπλα. Ο ατομικός αριθμός του πλουτώνιου είναι 94. Το στοιχείο αυτό είναι ένα από τα υπερουράνια στοιχεία στη σειρά ακτινίδων του περιοδικού πίνακα

Τα ισότοπα του πλουτώνιου κατασκευάστηκαν αρχικά και μελετήθηκαν από τον αμερικανικό χημικό Glenn Τ. Seaborg και τους συναδέλφους του στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας στο Berkley το 1941. Ιχνη του στοιχείου αυτού έχουν βρεθεί από τότε στα μεταλλεύματα ουρανίου, αλλά το πλουτώνιο ετοιμάζεται σε σχετικά μεγάλες ποσότητες σήμερα στους πυρηνικούς αντιδραστήρες.

Χημικά, το πλουτώνιο είναι δραστικό, οι ιδιότητές του που μοιάζουν με εκείνων των στοιχείων των σπάνιων γαιών. Το αργυροειδές μέταλλο, που γίνεται ελαφρώς κίτρινο μέσω της οξείδωσης που προκαλείται από την έκθεση του στον αέρα, υπάρχει σε έξι μορφές κρυστάλλων και έχει τέσσερα διαφορετικές καταστάσεις οξείδωσης. Μια σπουδαία ιδιότητα του είναι πως εκπέμπει θερμότητα λόγω της ραδιενέργειάς του.
Υπάρχουν 15 διαφορετικά ισότοπα του πλουτώνιου, που κυμαίνονται από τον μαζικό αριθμό 232 έως τον 246. Το πλουτώνιο τήκεται στους 641°C, βράζει στους 3232°C, και έχει μια σχετική πυκνότητα 19.84.

Το σημαντικότερο ισότοπο, το πλουτώνιο- 239, έχει χρόνο ημιζωής 24.360 έτη, και παράγεται με το βομβαρδισμό του ουρανίου- 238 με νετρόνια μικρής ταχύτητας. Αυτός ο βομβαρδισμός σχηματίζει το ποσειδώνιο- 239, το οποίο εκπέμπει εν συνεχεία ένα βήτα-σωματίδιο και σχηματίζει τελικά το πλουτώνιο- 239 : U²³⁸ + n -> U²³⁹ -> Np²³⁹ -> Pu²³⁹+β^-

Το πλουτώνιο είναι το πιό σημαντικό των υπερουράνιων στοιχείων  από οικονομικής άποψης επειδή το πλουτώνιο- 239 εύκολα υποβάλλεται σε διάσπαση και μπορούν να το παράγουν ή να το χρησιμοποιήσουν  στους πυρηνικούς αντιδραστήρες. Χρησιμοποιείται επίσης στην κατασκευή των πυρηνικών όπλων.

Είναι ένα εξαιρετικά επικίνδυνο δηλητήριο λόγω της υψηλής ραδιενέργειάς του. Πλουτώνιο- 238 έχει χρησιμοποιηθεί για ηλεκτρική τροφοδοσία στο φεγγάρι με τη βοήθεια της θερμότητας που εκπέμπει.

Τα βιολογικά αποτελέσματα της ακτινοβολίας.

Βιολογικά αποτελέσματα έχουν παρατηρηθεί όταν η ιοντική ακτινοβολία αλληλεπιδρά με τους βιολογικούς ιστούς μέσω μεταφοράς ενέργειας στα μόρια του υλικού των κυττάρων. Ως αποτέλεσμα μιας τέτοιας αλληλεπίδρασης μπορεί η κυτταρική λειτουργία προσωρινά ή μόνιμα μπορεί να εξασθενίσει , ή το κύτταρο μπορεί και να καταστραφεί. Η δριμύτητα του τραυματισμού εξαρτάται από τον τύπο της ακτινοβολίας, την  απορροφούμενη δόση, το ποσοστό στο οποίο η δόση απορροφήθηκε, και την ραδιο-ευαισθησία των ιστών. Τα αποτελέσματα είναι τα ίδια, είτε προέρχονται από μια πηγή ακτινοβολίας έξω από το ανθρώπινο σώμα είτε από υλικό που βρίσκεται μέσα.

Τα βιολογικά αποτελέσματα μιας μεγάλης δόσης της ακτινοβολίας που διείσδησε γρήγορα διαφέρουν πολύ από εκείνα της ίδιας δόσης που διείσδησε όμως αργά-αργά. Τα αποτελέσματα της γρήγορης διείσδησης   οφείλονται στο θάνατο των κυττάρων, και γίνονται τα αποτελέσματα προφανή εντός λίγων ωρών, ημερών, ή εβδομάδων. Την παρατεταμένη έκθεση στην ακτινοβολία το σώμα την ανέχεται καλύτερα, επειδή η ζημιά από αυτήν αποκαθίστανται, απ' ό,τι μια συνεχή έκθεση, ακόμα κι αν η συνολική δόση είναι σχετικά υψηλή. Εάν η δόση είναι όμως αρκετή για να προκαλέσει οξέα κλινικά αποτελέσματα, η αποκατάσταση τότε είναι λιγότερο πιθανή και μπορεί να γίνει με αργή διαδιακασία ακόμα κι αν αυτή εμφανίζεται. Η έκθεση σε δόσεις της ακτινοβολίας πάρα πολύ χαμηλές για να καταστρέψουν τα κύτταρα, μπορεί να προκαλέσει κυτταρικές αλλαγές (μεταλλάξεις) που μπορούν να είναι ανιχνεύσιμες κλινικά μόνο μετά από μερικά έτη.

Μη ιονίζουσα ακτινοβολία.

Η ακτινοβολία ραδιοσυχνοτήτων από πηγές όπως είναι οι γραμμές μεταφοράς ηλεκτρισμού, το ραντάρ, τα δίκτυα επικοινωνιών, και οι φούρνοι μικροκυμάτων είναι μη ιονίζουσες, και για πολλά έτη μόνο οι υψηλές δόσεις τέτοιας ακτινοβολίας ήταν γνωστές σαν επιβλαβείς, προκαλώντας εγκαύματα, καταρράκτες, προσωρινή στειρότητα, και άλλα αποτελέσματα. Τα τελευταία χρόνια, εντούτοις, με τον πολλαπλασιασμό τέτοιων συσκευών, τα πιθανά αποτελέσματα της μακροπρόθεσμης έκθεσης στα χαμηλά επίπεδα της μη ιονίζουσας ακτινοβολίας άρχισαν να αποτελούν θέμα επιστημονικής ανησυχίας. Λεπτά βιολογικά αποτελέσματα έχουν παρατηρηθεί, αλλά η σημασία τους στην υγεία δεν είναι ως σήμερα σίγουρη.