Plutônio: usos de seus isótopos e propriedades

Plutônio: usos de seus isótopos e propriedades

O plutônio é um elemento químico usado como combustível nuclear na fabricação de armas nucleares. Embora traços possam ser encontrados na natureza, todos os isótopos de plutônio são de origem artificial.

A primeira vez que quantidades significativas de plutônio foram produzidas foi durante a Segunda Guerra Mundial dentro do Projeto Manhattan. O objetivo deste projeto era fabricar material suficiente para usar a energia nuclear para desenvolver uma bomba nuclear.

Plutônio na tabela periódica

Plutônio (com o símbolo Pu) é o elemento 93 da tabela periódica, ou seja, seu número atômico é 94.

É um elemento químico que pertence à série dos elementos actinídeos. O plutônio possui 16 isótopos, todos eles radioativos. Fisicamente, o plutônio é um metal prateado e possui 5 estruturas cristalinas diferentes.

Quimicamente é um material muito ativo que pode formar compostos com todos os elementos não metálicos, exceto gases nobres. O metal se dissolve em ácidos e reage com a água, embora moderadamente em comparação com os ácidos.

Massa atômica

244 u

Estado normal

Sólido

Densidade

19816 kg / m3

Ponto de fusão

912,5 K (639 ° C)

Ponto de ebulição

3505 K (3232 ° C)

Plutônio-239 e outros isótopos

O plutônio-239 é um isótopo físsil do plutônio que é composto por 145 prótons e 54 nêutrons. É o isótopo usado principalmente para a fabricação de armas nucleares, mas também é usado como combustível nuclear em reatores de energia e em projetos de pesquisa.

Outro isótopo importante é o plutônio-238 que é usado em fontes de calor para aplicações espaciais, geradores de calor termoelétricos e tem sido usado em marcapassos cardíacos.

De onde é obtido o plutônio?

O plutônio é produzido pela queima de combustível nuclear em reatores nucleares convencionais. O combustível irradiado de reatores nucleares consiste principalmente de urânio (com uma porcentagem de aproximadamente 96%) e plutônio (com uma porcentagem ligeiramente inferior a 1%).

O combustível irradiado pode ser gerenciado de duas maneiras diferentes a longo prazo:

  • Gerenciamento de ciclo aberto. No ciclo aberto, o combustível irradiado é considerado um resíduo radioativo altamente ativo a partir do momento em que é descarregado do reator e é armazenado permanentemente.

  • Gerenciamento de loop fechado. O ciclo fechado consiste em submeter o combustível irradiado a um processo mecânico-químico, conhecido como reprocessamento ou reprocessamento, que permite a separação do urânio e do plutônio que ainda contêm fissão e produtos transurânicos. O urânio e o plutônio recuperados são usados ​​para fazer novo combustível.

Usos do plutônio, para que serve?

Os principais usos do plutônio são os seguintes:

  • Combustível nuclear para usinas nucleares.

  • Geradores termelétricos de radiosiope. Um gerador termoelétrico é um dispositivo que converte calor em eletricidade. Essa tecnologia em grande escala é impraticável, mas útil em certas aplicações, como marca-passos artificiais, sondas espaciais e espaçonaves. O plutônio-238 é usado nesta aplicação porque a radiação que ele emite não representa uma ameaça à saúde humana.

  • Fabricação de bombas atômicas. O isótopo usado para esse propósito é o plutônio-239. É usado porque sofrerá fissão nuclear. Muito poucos isótopos sofrerão fissão nuclear.

Gerenciamento de plutônio recuperado em reatores nucleares

Como o plutônio é gerado dentro do combustível dos reatores nucleares, ele também se fissão, ajudando o urânio a produzir energia.

Entre 7 e 8 quilogramas por tonelada de plutônio não queimado permanecem no combustível irradiado. Esse plutônio, recuperado no reprocessamento, pode ser usado para substituir o urânio-235 no combustível nuclear, fazendo pelotas de óxido de urânio e óxido de plutônio (combustível MOX) misturados.

O combustível MOX pode substituir o urânio enriquecido em reatores nucleares de água leve.

Efeitos do plutônio na saúde

O plutônio é um elemento químico tóxico e radioativo. O principal tipo de radiação que ele emite é a radiação alfa que não consegue passar pela pele.

O perigo do plutônio é dado por sua radiotoxicidade. Partículas alfa ingeridas ou inaladas podem ser a causa do câncer de pulmão ou de outros tipos de câncer. Em grandes quantidades, podem ser a causa de envenenamento por radiação aguda ou mesmo a morte.

Depois que o plutônio entra no corpo, permanece por muito tempo.

A probabilidade de as pessoas serem expostas ao plutônio é muito baixa. Se isso acontecer, geralmente é devido à sua manipulação.

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Data de Publicação: 14 de abril de 2014
Última Revisão: 15 de novembro de 2021