प्लूटोनियम -238

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प्लूटोनियम -238, 238Pu
Plutonium pellet.jpg
Plutonium-238 oxide pellet glowing from its decay heat
General
Symbol238Pu
Namesप्लूटोनियम -238, 238Pu, Pu-238
Protons (Z)94
Neutrons (N)144
Nuclide data
Half-life (t1/2)87.7 years[1][2]
Isotope mass238.049553 Da
Spin0
Parent isotopes242Cm (α)
238Np (β−)
238Am (β+)
Decay products234U
Decay modes
Decay modeDecay energy (MeV)
Alpha decay5.593
Isotopes of plutonium
Complete table of nuclides

प्लूटोनियम -238 (238Pu या Pu-238) प्लूटोनियम का एक विखंडनीय,[3] रेडियोधर्मी समस्थानिक है, जिसका अर्ध-जीवन 87.7 वर्ष है।

प्लूटोनियम-238 एक बहुत शक्तिशाली अल्फा उत्सर्जक है; चूंकि अल्फा कण आसानी से अवरुद्ध हो जाते हैं, यह प्लूटोनियम -238 समस्थानिक को रेडियोधर्मी समस्थानिक तापविद्युत् जनित्र (आरटीजी) और रेडियोधर्मी समस्थानिक तापक इकाइयों में उपयोग के लिए उपयुक्त बनाता है। कमरे के तापमान पर प्लूटोनियम-238 का घनत्व लगभग 19.8 g/cc है।[4] पदार्थ 238पु का लगभग 0.57 वाट / ग्राम उत्पन्न करेगी[5]

धात्विक प्लूटोनियम -238 का खाली (अरक्षित) गोले का समीक्षात्मक द्रव्यमान सटीक रूप से ज्ञात नहीं है, लेकिन इसकी गणना की सीमा 9.04 और 10.07 किलोग्राम के बीच है।[3]


इतिहास

प्रारंभिक उत्पादन

प्लूटोनियम -238 प्लूटोनियम का पहला खोजा जाने वाला समस्थानिक था। इसे दिसंबर 1940 में ग्लेन सीबोर्ग और सहयोगियों द्वारा ड्यूटेरियम के साथ यूरेनियम-238 पर बमबारी करके, नेप्टुनियम -238 बनाकर संश्लेषित किया गया था।

238
92U
 + 2
1H
 → 238
93Np
 + 2
n

फिर नेप्टुनियम समस्थानिक 2.12 दिनों के अर्ध-जीवन के साथ प्लूटोनियम-238 में β-क्षय से गुजरता है:[6]

238
93Np
 → 238
94Pu
 +
e−
 +
ν
e

प्लूटोनियम -238 स्वाभाविक रूप से यूरेनियम-234 में और फिर आगे रेडियम श्रृंखला के साथ सीसा -206 तक क्षय हो जाता है। ऐतिहासिक रूप से, अधिकांश प्लूटोनियम -238 सवाना नदी साइट द्वारा अपने हथियार प्रतिघातक में, न्यूट्रॉन नेप्च्यूनियम -237 (अर्ध जीवन 2.144 Ma) के विकिरण द्वारा उत्पादित किया गया है।[7]

237
93Np
 +
n
 → 238
93Np

नेप्टुनियम-237, प्लूटोनियम -239 हथियार-श्रेणी सामग्री के उत्पादन का उप-उत्पाद है, और जब स्थल को 1988 में बंद कर दिया गया था, 238पु को लगभग 16% 239पु के साथ मिलाया गया था।[8]

मानव विकिरण प्रयोग

अर्नेस्ट ओ. लॉरेंस का 60-इंच साइक्लोट्रॉन कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय लॉरेंस विकिरण प्रयोगशाला , बर्कले में अगस्त, 1939 में, उस समय दुनिया का सबसे शक्तिशाली त्वरक था। ग्लेन टी. सीबॉर्ग और एडविन एम. मैकमिलन (दाएं) ने प्लूटोनियम, नेप्टुनियम और कई अन्य परायूरेनिमय तत्वों और समस्थानिक की खोज के लिए इसका उपयोग किया, जिसके लिए उन्हें रसायन विज्ञान में 1951 का नोबेल पुरस्कार मिला।

प्लूटोनियम को पहली बार 1940 में संश्लेषित किया गया था और 1941 में कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले में रसायनज्ञों द्वारा विलगित किया गया था।[9][10] मैनहट्टन परियोजना, खोज के तुरंत बाद प्रारंभ हुई, जिसमें सेंट लुइस में बर्कले लॉरेंस बर्कले राष्ट्रीय प्रयोगशाला और वाशिंगटन विश्वविद्यालय में बड़े साइक्लोट्रॉन का उपयोग करके निर्मित छोटे नमूनों का उपयोग करते हुए सबसे प्रारंभिक शोध (1944 से पूर्व) किया गया।[11]

मैनहटन परियोजना के दौरान आई अधिकांश कठिनाइयों में परमाणु ईंधन का उत्पादन और परीक्षण सम्मिलित था। यूरेनियम और प्लूटोनियम दोनों ही अंततः विखंडनीय होने के लिए निर्धारित किए गए थे, लेकिन प्रत्येक कार्य में उन्हें परमाणु बम के लिए उपयुक्त समस्थानिकों का चयन करने के लिए शुद्ध किया जाना था। द्वितीय विश्व युद्ध चल रहा था, अनुसंधान टीमों को उस समय के लिए दबाया गया था। जबकि प्लूटोनियम के नमूने कम मात्रा में उपलब्ध थे और शोधकर्ताओं द्वारा संभाले जा रहे थे, कोई नहीं जानता था कि इसका स्वास्थ्य पर क्या प्रभाव पड़ सकता है।[12] 1942 और 1943 में साइक्लोट्रॉन द्वारा प्लूटोनियम के अणुधान्य बनाए गए थे। 1943 के पतझड़ (शरद ऋतु) में रॉबर्ट ओपेनहाइमर को यह कहते हुए उद्धृत किया गया था कि "अस्तित्व में सिर्फ एक मिलीग्राम का बीसवां भाग है"।[11] उनके अनुरोध पर, बर्कले में रेड लैब ने अक्टूबर 1943 के अंत तक 1.2 मिलीग्राम प्लूटोनियम उपलब्ध कराया, जिनमें से अधिकांश को वहां सैद्धांतिक कार्य के लिए लॉस अलामोस ले जाया गया।[11]

दुनिया का दूसरा प्रतिघातक, X-10 ग्रेफाइट प्रतिघातक ओक रिज राष्ट्रीय प्रयोगशाला में एक गुप्त स्थल पर बनाया गया, 1944 में पूरी तरह से क्रियाशील हो जाएगा। नवंबर 1943 में, अपने प्रारंभिक प्रारंभन के तुरंत बाद, यह बहुत सूक्ष्म 500 मिलीग्राम का उत्पादन करने में सक्षम था। तथापि, इस प्लूटोनियम को बड़ी मात्रा में यूरेनियम ईंधन के साथ मिलाया गया था और समस्थानिक पृथक्करण (संवर्धन) के लिए पास के रासायनिक प्रसंस्करण पायलट संयंत्र के लिए नियत किया गया था। 1944 के वसंत तक प्लूटोनियम की ग्राम मात्रा उपलब्ध नहीं हुई।[13]

प्लूटोनियम का औद्योगिक स्तर पर उत्पादन केवल मार्च 1945 में प्रारंभ हुआ जब हनफोर्ड साइट पर बी प्रतिघातक ने संचालन प्रारंभ किया। तथापि, 1944 में प्लूटोनियम से प्रबंधन की दुर्घटनाएं हुईं, जिससे मैनहट्टन परियोजना नेतृत्व में प्रयोगशालाओं के अंदर और बाहर संदूषण के रूप में खतरे का संकेत पैदा हो गया।[12] अगस्त 1944 में, डोनाल्ड मैस्टिक नाम के एक रसायनज्ञ के चेहरे पर प्लूटोनियम (III) क्लोराइड तरल को छिड़का गया था, जिससे वह गलती से कुछ तरल निगल गए थे।[12][14] शोधकर्ताओं ने प्लूटोनियम के नाक स्वाइप से संकेत दिया कि प्लूटोनियम सांस के द्वारा अंदर लिया जा रहा है।[12][15] लीड मैनहट्टन प्रोजेक्ट केमिस्ट ग्लेन सीबॉर्ग, प्लूटोनियम सहित कई ट्रांसयूरेनियम तत्वों के खोजकर्ता ने आग्रह किया कि प्लूटोनियम अनुसंधान के लिए एक सुरक्षा योजना विकसित किया जाए। शिकागो मेट लैब में रॉबर्ट स्टोन को एक ज्ञापन में, सीबॉर्ग ने लिखा है कि "शरीर में प्लूटोनियम के पाठ्यक्रम का पता लगाने के लिए एक योजना जल्द से जल्द प्रारंभ किया जाना चाहिए ... [साथ] सर्वोच्च प्राथमिकता के साथ।"[16] यह ज्ञापन 5 जनवरी, 1944 को बिल्डिंग डी में 1944 की कई संदूषण घटनाओं से पहले का था, जहां मास्टिक ने काम किया था।[11] सीबॉर्ग ने बाद में दावा किया कि उनका इस ज्ञापन में मानव प्रयोग को लागू करने का कोई विचार नहीं था, और न ही उन्होंने बाद में वर्गीकृत जानकारी के विखंडीकरण के कारण मनुष्यों में इसके उपयोग के बारे में सीखा।[11]

महत्वपूर्ण अनुसंधान और परमाणु हथियार उत्पादन के लिए नियत बम-ग्रेड समृद्ध प्लूटोनियम -239 के साथ, प्लूटोनियम -238 का उपयोग प्रारंभिक चिकित्सा प्रयोगों में किया गया था क्योंकि यह परमाणु हथियार ईंधन के रूप में अनुपयोगी है। तथापि, 238पु अपनी छोटी अर्ध-आयु और एक मजबूत अल्फा-उत्सर्जक होने के कारण 239पु से कहीं ज्यादा खतरनाक है। जैसा कि जल्द ही यह पाया गया कि पु को बहुत धीमी गति से उत्सर्जित किया जा रहा था, संयुक्त राज्य अमेरिका में प्रारंभिक अनैतिक मानव प्रयोग के परीक्षण विषयों में संग्रह हो रहा था, इस अभ्यास में सम्मिलित रोगियों में विनाशकारी प्रभाव थे।

10 अप्रैल, 1945 से 18 जुलाई, 1947 तक, मैनहट्टन प्रोजेक्ट के हिस्से के रूप में अठारह लोगों को प्लूटोनियम का इंजेक्शन लगाया गया था। प्रशासित खुराक 0.095 से 5.9 माइक्रोक्यूरीज़ (μCi) तक होती है।[12]

अल्बर्ट स्टीवंस, एक (गलत) अंतिम कैंसर निदान के बाद, जिसमें कई अंग सम्मिलित थे, 1945 में उनकी सूचित सहमति के बिना उन्हें प्लूटोनियम के साथ इंजेक्शन लगाया गया था। उन्हें रोगी CAL-1 के रूप में संदर्भित किया गया था और प्लूटोनियम में 3.5 μCi 238पु, और 0.046 μCi 239Pu सम्मिलित था , उसे 3.546 μCi (131 kBq) कुल गतिविधि का प्रारंभिक शारीरिक भार मिला।[17][12] तथ्य यह है कि उनके पास अत्यधिक रेडियोधर्मी प्लूटोनियम -238 था (प्राकृतिक यूरेनियम के ड्यूटेरॉन बमबारी द्वारा क्रॉकर प्रयोगशाला में 60-इंच साइक्लोट्रॉन में उत्पादित)[17] ने उनकी लंबी अवधि की खुराक में भारी योगदान दिया। अगर स्टीवंस को दिया गया पूरा प्लूटोनियम 239पु दीर्घजीवी होता जैसा कि उस समय के इसी तरह के प्रयोगों में प्रयोग किया गया था, तो स्टीवंस की जीवन भर की खुराक काफ़ी कम होती। 239पु के 87.7 साल के छोटा अर्ध-जीवन का अर्थ है कि उसके शरीर के अंदर उसके समय के दौरान, विशेष रूप जब 238पु से 24,100 वर्ष की अर्ध-जीवन की तुलना में, इसकी एक बड़ी मात्रा का क्षय हो गया।

अपनी प्रारंभिक कैंसर सर्जरी के बाद उन्होंने कई गैर-कैंसर वाले "ट्यूमर" को हटा दिया, हृदय रोग के शिकार होने से पहले प्लूटोनियम की अपनी प्रायोगिक खुराक के बाद स्टीवंस लगभग 20 वर्षों तक जीवित रहे; उन्होंने किसी भी मानव रोगी की उच्चतम ज्ञात संचित विकिरण खुराक प्राप्त की थी।[11] उनकी प्रभावी विकिरण खुराक की आधुनिक गणना कुल मिलाकर अविश्वसनीय 64 सीवर्ट (6400 रेम) देती है।[11]

हथियार

238पु का पहला अनुप्रयोग लॉरेंस विकिरण प्रयोगशाला (अब लॉरेंस लिवरमोर राष्ट्रीय प्रयोगशाला ) के लिए माउंड प्रयोगशालाओं में बने परमाणु हथियार घटकों में इसका उपयोग था। इस काम के लिए माउंड को पोलोनियम-210-ईंधन संशोधित न्यूट्रॉन प्रारंभकर्ता के उत्पादन में अनुभव और प्रतिघातक ईंधन योजना में कई भारी तत्वों के साथ काम करने के कारण चुना गया था। दो माउंड के वैज्ञानिकों ने 1959 लॉरेंस में संयुक्त विकास में बिताया, जबकि परियोजना के लिए माउंड में विशेष धातुकर्म भवन का निर्माण किया गया था। इस बीच, 238पु का पहला नमूना 1959 में माउंड पर आया।[18]

हथियार परियोजना ने 3 साल की अवधि में 238पु के लगभग 1 किग्रा/वर्ष के उत्पादन की मांग की। तथापि 1961 के मध्य में माउंड में 2 साल के प्रयास के अतिरिक्त भी 238पु घटक विनिर्देशों के अनुसार उत्पादन नहीं किया जा सका। एक दिन में 3 पारियों, सप्ताह में 6 दिन और सवाना नदी के 238पु उत्पादन को लगभग 20 किग्रा/वर्ष तक बढ़ाने के लिए अधिकतम प्रयास किया गया। विशिष्टताओं को ढील देने से उत्पादकता लगभग 3% हो गई,[clarification needed] और उत्पादन अंततः 1964 में प्रारंभ हुआ।[citation needed]

रेडियोसमस्थानिक तापविद्युत् जनित्र में प्रयोग

1 जनवरी, 1957 से प्रारंभ होकर, माउंड लेबोरेटरीज आर.टी.जी के आविष्कारक जॉर्डन और बर्डेन एक आर्मी सिग्नल कॉर्प्स संविदा (R-65-8- 998 11-SC-03-91) पर काम कर रहे थे, जो प्रत्यक्ष ताप स्रोत के रूप में पोलोनियम-210 का उपयोग करके ऊष्मा का विद्युत ऊर्जा में प्रत्यक्ष रूपांतरण के लिए उपयुक्त रेडियोधर्मी सामग्री और थर्मोक्यूल्स पर शोध करने के लिए थे।

1961 में, कैप्टन आर.टी. कारपेंटर ने 238पु को पहले आर.टी.जी (रेडियो समस्थानिक तापविद्युत् जनित्र) के लिए ईंधन के रूप में चुना था, जिसे ट्रांजिट (उपग्रह) IV नेवी नेविगेशनल सैटेलाइट के लिए सहायक शक्ति के रूप में अंतरिक्ष में लॉन्च किया गया था। 21 जनवरी, 1963 तक, नासा के योजनाों के लिए बड़े आर.टी.जी को ईंधन देने के लिए किस समस्थानिक का उपयोग किया जाएगा, इस बारे में अभी निर्णय लिया जाना था।[19]

1964 की प्रारंभ में, माउंड लेबोरेटरीज के वैज्ञानिकों ने हथियार घटक के निर्माण की एक अलग विधि विकसित की, जिसके परिणामस्वरूप उत्पादन क्षमता लगभग 98% हो गई।[20] इसने स्पेस इलेक्ट्रिक पावर के उपयोग के लिए अतिरिक्त सवाना नदी 238पु उत्पादन को समय पर चंद्रमा पर SNAP-27 RTG, पायनियर अंतरिक्ष यान, वाइकिंग मार्स लैंडर्स, अधिक ट्रांजिट नेवी नेविगेशन उपग्रहों (आज की ग्लोबल पोजिशनिंग सिस्टम के पूर्ववर्ती) और दो वायेजर अंतरिक्ष यान, जिसके लिए सभी 238पु ताप स्रोतों को माउंड प्रयोगशालाओं में निर्मित किया गया था की जरूरतों को पूरा करने के लिए उपलब्ध कराया ।[21]

रेडियोसमस्थानिक हीटर इकाइयों का उपयोग अपोलो रेडियोसमस्थानिक हीटर (एएलआरएच) से प्रारंभ होकर अंतरिक्ष अन्वेषण में किया गया था, अपोलो लूनर सरफेस एक्सपेरिमेंट पैकेज को अपोलो 11 मिशन द्वारा चंद्रमा पर रखा गया था और कई चंद्र रोवर और मार्स रोवर्स पर, 129 एलडब्ल्यूआरएचयू द्वारा प्रयोगों को गर्म करने के लिए उपयोग किया गया था। गैलीलियो (अंतरिक्ष यान) पर।[22] विशेष धातुकर्म भवन हथियार घटक उत्पादन सुविधा के लिए 1964 के अंत में पूरा किया गया था 238पु ताप स्रोत ईंधन निर्माण। पारगमन ईंधन निर्माण के लिए 1969 में अनुसंधान भवन में एक अस्थायी ईंधन उत्पादन सुविधा भी स्थापित की गई थी। हथियार घटक परियोजना के पूरा होने के साथ, बड़ी मात्रा में निपटने में आने वाली कठिनाइयों के कारण विशेष धातुकर्म भवन, उपनाम स्नेक माउंटेन 238पु, 30 जून 1968 को परिचालन बंद कर दिया 238पु संचालन नए प्लूटोनियम प्रसंस्करण भवन द्वारा लिया गया,[where?] बड़ी मात्रा में संभालने के लिए विशेष रूप से डिजाइन और निर्मित 238पु. प्लूटोनियम -238 को कार्ल जेड मॉर्गन एट अल द्वारा मूल्यांकन किए गए सभी 256 रेडियोन्यूक्लाइड्स में से उच्चतम सापेक्ष खतरे की संख्या (152) दी गई है। 1963 में।[23]


परमाणु संचालित पेसमेकर

परमाणु ऊर्जा आयोग द्वारा विकसित रेडियोसमस्थानिक-संचालित कार्डियक पेसमेकर, परमाणु बैटरी खराब हृदय की स्पंदन क्रिया को उत्तेजित करती है। लगभग 1967।

जब प्लूटोनियम -238 गैर-सैन्य उपयोगों के लिए उपलब्ध हो गया, तो 1 जून, 1966 को NUMEC के संयोजन में प्रारंभ हुए कृत्रिम कार्डियक पेसमेकर योजना सहित कई अनुप्रयोगों का प्रस्ताव और परीक्षण किया गया।[24] जब यह माना गया कि दाह संस्कार के माध्यम से ऊष्मा स्रोत बरकरार नहीं रहेगा, तो योजना रद्द कर दिया गया क्योंकि 100% आश्वासन की गारंटी नहीं दी जा सकती थी कि अंतिम संस्कार की घटना नहीं होगी।[citation needed]

2007 तक, 139 मूल प्राप्तकर्ताओं में से नौ जीवित लोग परमाणु संचालित पेसमेकर के साथ थे।[25] जब ये व्यक्ति मर जाते हैं, तो पेसमेकर को हटा दिया जाता है और लॉस अलामोस भेज दिया जाता है जहां प्लूटोनियम बरामद किया जाएगा।[26] न्यू इंग्लैंड जर्नल ऑफ़ मेडिसिन को लिखे एक पत्र में एक महिला की चर्चा करते हुए, जिसने 5 दशक पहले न्यूमेक एनयू -5 प्राप्त किया था, जो 2007 डॉलर में $ 23,000 के बराबर मूल $ 5,000 मूल्य टैग के बावजूद लगातार काम कर रही है, अनुवर्ती लागत लगभग $ 19,000 रही है बैटरी चालित पेसमेकर के लिए $ 55,000 के साथ।[25]

एक अन्य परमाणु संचालित पेसमेकर मेडट्रोनिक्स "लॉरेंस-अल्काटेल मॉडल 9000" था।[27] लगभग 1600 परमाणु संचालित कार्डियक पेसमेकर और/या बैटरी असेंबली संयुक्त राज्य भर में स्थित हैं जो लॉस अलामोस नेशनल लेबोरेटरी (LANL) में ऑफ-साइट सोर्स रिकवरी प्रोजेक्ट (OSRP) टीम द्वारा पुनर्प्राप्ति के लिए पात्र हैं।[28]


उत्पादन

खर्च किए गए परमाणु ईंधन से प्रतिघातक-ग्रेड प्लूटोनियम में प्लूटोनियम के विभिन्न समस्थानिक होते हैं। 238पु केवल एक या दो प्रतिशत बनाता है, लेकिन यह अन्य प्लूटोनियम समस्थानिकों के सापेक्ष अपने छोटे आधे जीवन के कारण अल्पावधि क्षय गर्मी के लिए जिम्मेदार हो सकता है। प्रतिघातक-ग्रेड प्लूटोनियम उत्पादन के लिए उपयोगी नहीं है 238रेडियोसमस्थानिक तापविद्युत् जनित्र के लिए पु क्योंकि कठिन समस्थानिक पृथक्करण की आवश्यकता होगी।

शुद्ध प्लूटोनियम-238 नेप्टुनियम-237 के न्यूट्रॉन विकिरण द्वारा तैयार किया जाता है,[29] परमाणु पुनर्संसाधन के दौरान खर्च किए गए परमाणु ईंधन से, या प्रतिघातक में न्यूट्रॉन के न्यूट्रॉन विकिरण द्वारा प्राप्त किए जा सकने वाले छोटे एक्टिनाइड्स में से एक।[30] लक्ष्यों को रासायनिक रूप से शुद्ध किया जाता है, जिसमें प्लूटोनियम -238 निकालने के लिए नाइट्रिक एसिड में घोलना सम्मिलित है। हल्के जल प्रतिघातक ईंधन के 100 किलोग्राम के नमूने को तीन वर्षों तक विकिरणित किया गया है, जिसमें लगभग 700 ग्राम (वजन के अनुसार 0.7%) नेप्टुनियम-237 होता है, जिसे निकाला और शुद्ध किया जाना चाहिए। बड़ी मात्रा में शुद्ध 238पु को थोरियम ईंधन चक्र में भी उत्पादित किया जा सकता है।[31] अमेरिका में, संयुक्त राज्य अमेरिका ऊर्जा विभाग|ऊर्जा अंतरिक्ष और रक्षा ऊर्जा प्रणाली विभाग परमाणु ऊर्जा प्रक्रियाओं के कार्यालय की पहल 238पु, इसके भंडारण को बनाए रखता है, और अंतरिक्ष अन्वेषण और राष्ट्रीय सुरक्षा अंतरिक्ष यान दोनों के लिए रेडियोसमस्थानिक शक्ति और ताप इकाइयों की सुरक्षा का विकास, उत्पादन, परिवहन और प्रबंधन करता है।[32] मार्च 2015 तक कुल 35 kilograms (77 pounds) का 238पु सिविल स्पेस उपयोग के लिए उपलब्ध था। सूची से बाहर, 17 kg (37 lb) बिजली वितरण के लिए नासा के विनिर्देशों को पूरा करने की स्थिति में रहा; यह इसका पूल है 238पु जिसका उपयोग मंगल 2020 (रोवर) के लिए मल्टी-मिशन रेडियो समस्थानिक तापविद्युत् जनित्र|मल्टी-मिशन रेडियोसमस्थानिक तापविद्युत् जनित्र (एमएमआरटीजी) और 2024 नासा मिशन के लिए दो अतिरिक्त एमएमआरटीजी में किया जाएगा। 21 kg (46 lb) उसके बाद रहेगा, जिसमें लगभग सम्मिलित है 4 kg (8.8 lb) नासा के विनिर्देशों को मुश्किल से पूरा कर रहा है। चूंकि सामग्री में समस्थानिक सामग्री भंडारण के दौरान रेडियोधर्मी क्षय के लिए समय के साथ खो जाती है, इसलिए इस स्टॉक को ताजा उत्पादित की थोड़ी मात्रा के साथ मिलाकर नासा के विनिर्देशों तक लाया जा सकता है। 238पु समस्थानिक की एक उच्च सामग्री के साथ, और इसलिए ऊर्जा घनत्व।[33]


=== यू.एस. उत्पादन बंद हो जाता है और === फिर से प्रारंभ हो जाता है संयुक्त राज्य अमेरिका ने थोक उत्पादन बंद कर दिया 238पु 1988 में सवाना नदी साइट प्रतिघातकों के बंद होने के साथ।[34][35][36] 1993 के बाद से, सभी अमेरिकी अंतरिक्ष यान में उपयोग होने वाले 238 पु को रूस से खरीदा गया है। कुल मिलाकर, 16.5 kilograms (36 lb) खरीदे जा चुके हैं, लेकिन रूस अब उत्पादन नहीं कर रहा है 238पु, और उनकी अपनी आपूर्ति कथित तौर पर कम चल रही है।[37][38] फरवरी 2013 में, की एक छोटी राशि 238पु का ओक रिज के उच्च प्रवाह समस्थानिक प्रतिघातक द्वारा सफलतापूर्वक उत्पादन किया गया था,[39] और 22 दिसंबर, 2015 को उन्होंने इसके उत्पादन की सूचना दी 50 grams (1.8 ounces) का 238पु.[40][41] मार्च 2017 में, ओंटारियो पावर जनरेशन (ओपीजी) और इसकी उद्यम शाखा, कैनेडियन न्यूक्लियर पार्टनर्स ने उत्पादन करने की योजना की घोषणा की 238पु नासा के लिए दूसरे स्रोत के रूप में। नेप्च्यूनियम -237 युक्त छड़ें[42] वाशिंगटन राज्य में प्रशांत उत्तर पश्चिमी राष्ट्रीय प्रयोगशाला (पीएनएनएल) द्वारा निर्मित किया जाएगा और क्लेरिंगटन, ओंटारियो, कनाडा में ओपीजी के डार्लिंगटन परमाणु उत्पादन स्टेशन को भेज दिया जाएगा, जहां उन्हें उत्पादन के लिए प्रतिघातक के कोर के अंदर न्यूट्रॉन से विकिरणित किया जाएगा। 238पु.[43][44] जनवरी 2019 में, यह बताया गया कि टेनेसी में ओक रिज नेशनल लेबोरेटरी में इसके उत्पादन के कुछ स्वचालित पहलुओं को लागू किया गया था, जो कि प्रत्येक सप्ताह उत्पादित प्लूटोनियम छर्रों की संख्या को तिगुना करने की उम्मीद है।[45] प्रति वर्ष लगभग 400 ग्राम के कुल उत्पादन के लिए उत्पादन दर अब प्रति सप्ताह 80 छर्रों से बढ़कर लगभग 275 छर्रों प्रति सप्ताह होने की उम्मीद है।[45] लक्ष्य अब औसत उत्पादन करने के लिए प्रक्रियाओं का अनुकूलन और स्केल-अप करना है 1.5 kg (3.3 lb) प्रति वर्ष 2025 तक।[46][44]


अनुप्रयोग

238पु का मुख्य अनुप्रयोग रेडियोधर्मी समस्थानिक तापविद्युत् जनित्र (आर.टी.जी) में ऊष्मा स्रोत के रूप में है। RTG का आविष्कार 1954 में माउंड वैज्ञानिक केन जॉर्डन और जॉन बर्डेन द्वारा किया गया था, जिन्हें 2013 में नेशनल इन्वेंटर्स हॉल ऑफ फ़ेम में शामिल किया गया था।[47] उन्होंने तुरंत 210पो ताप स्रोत का उपयोग करके एक कार्यशील प्रतिमान का निर्माण किया, और 1 जनवरी, 1957 को, रेडियोधर्मी सामग्री और विद्युत ऊर्जा में गर्मी के प्रत्यक्ष रूपांतरण पर ताप स्रोत के रूप में पोलोनियम-210 का उपयोग करके शोध करने के लिए सेना सिग्नल कोर अनुबंध (R-65-8- 998 11-SC-03-91) में प्रवेश किया।

1966 में, एस.ए.ई इंटरनेशनल द्वारा रिपोर्ट किए गए एक अध्ययन ने अंतरिक्ष में अनुप्रयोगों के लिए रेडियो समस्थानिक विद्युत् उप प्रणाली में प्लूटोनियम -238 के उपयोग की क्षमता का वर्णन किया। यह अध्ययन प्राथमिक ताप तत्व के रूप में प्लूटोनियम -238 के साथ रैंकिन चक्र, ब्रेटन चक्र, रेडियोसमस्थानिक तापविद्युत् जनित्र के माध्यम से विद्युत् रूपांतरणों को नियोजित करने पर केंद्रित था[disambiguation needed] । प्लूटोनियम -238 ताप तत्व द्वारा आपूर्ति की गई गर्मी 400 डिग्री सेल्सियस और 1000 डिग्री सेल्सियस पथ्यापथ्य नियम के बीच सुसंगत थी लेकिन भविष्य की तकनीक 2000 डिग्री सेल्सियस की ऊपरी सीमा तक पहुंच सकती है, जिससे विद्युत् प्रणालियों की दक्षता में और वृद्धि होगी। रैंकिन चक्र अध्ययन ने 1800 रैंकिन पैमाने के प्रवेशिका टर्बाइन तापमान के साथ 15 और 19% के बीच दक्षता की सूचना दी, जबकि ब्रेटन चक्र ने 2000 आर के इनलेट तापमान के साथ 20% से अधिक दक्षता की प्रस्तुति की। तापविद्युत् परिवर्तक ने कम दक्षता (3-5%) की प्रस्तुति की लेकिन उच्च विश्वसनीयता। यदि उचित स्थितियाँ प्राप्त हों तो तापायनिक परिवर्तक ब्रेटन चक्र के समान दक्षता प्रदान कर सकता है।[48]

RTG तकनीक को सबसे पहले 1960 और 1970 के दशक के दौरान लॉस अलामोस नेशनल लेबोरेटरी द्वारा कृत्रिम पेसमेकर (गतिनिर्धारक यन्ट्र) के लिए रेडियोसमस्थानिक तापविद्युत् जनित्र शक्ति प्रदान करने के लिए विकसित किया गया था। मेडट्रॉनिक निर्मित 250 प्लूटोनियम-संचालित पेसमेकरों में से, पच्चीस से अधिक वर्षों के बाद भी सेवा में थे, एक ऐसा उपलब्धि जिसे कोई भी बैटरी-संचालित पेसमेकर प्राप्ति नहीं कर सका।[49]

इसी RTG विद्युत् तकनीक का उपयोग पायनियर 10 और पायनियर 11, वोयाजर 1 और वोयाजर 2, कैसिनी-ह्यूजेंस और नए होराइजन्स जैसे अंतरिक्ष यान में और अन्य उपकरणों में किया गया है, जैसे कि मंगल विज्ञान प्रयोगशाला और मार्स 2020 पर्सिवरेंस (रोवर), दीर्घकालिक परमाणु ऊर्जा उत्पादन के लिए।[50]


यह भी देखें

  • परमाणु बैटरी
  • प्लूटोनियम - 239
  • पोलोनियम-210

संदर्भ

  1. ↑ Rebuilding the supply of Pu-238. Oregon State University.
  2. ↑ US restarts production of plutonium-238 to power space missions. David Szondy, New Atlas. 23 December 2015.
  3. ↑ 3.0 3.1 A. Blanchard; et al. (1999). Updated Critical Mass Estimates for Plutonium-238 (WSRC-MS-99-00313) (Report). Savannah River Site.
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बाहरी संबंध


Lighter:
plutonium-237 		प्लूटोनियम -238 is an
isotope of plutonium 		Heavier:
plutonium-239
Decay product of:
curium-242 (α)
americium-238 (β+)
neptunium-238 (β−)
uranium-238 (β−β−) 		Decay chain
of प्लूटोनियम -238 		Decays to:
uranium-234 (α)
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