鈈 -化學元素

化學元素
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鈈:是一種放射性元素,是原子能工業的一種重要原料,可作為核燃料和核武器的裂變劑。投于長崎市的核子彈,使用了鈈製作核心部分。其也是放射性同位素熱電機的熱量來源。

  • 中文名稱
  • 外文名稱
    Plutonium
  • 原子量
    239
  • 元素符號
    Pu
  • 元素類型
    金屬元素
  • 原子序數
    94
  • 發現人
    西博格

基本信息

元素名:鈈(Bù)Plutonium(英)

鈈

元素符號:Pu

原子序數:94

原子量:(244.064203907)(同位素 Pu-244)

族丨周期丨區:3丨7丨f

元素類別:錒系金屬

電子構型:[Rn]7s²5f⁶

構造圖解:5f ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑

7s ⇅

半衰期:7900萬年

發現:1940年由格倫·西博格(G.T. Seaborg)、埃德溫·麥克米倫(Edwin      Mattison McMillan)、約瑟夫·肯尼迪(Joseph W. Kennedy)等于美國加利福尼亞州的伯克利發現

歷史沿革

1934年,恩裏科·費米羅馬大學的研究團隊發布訊息,表示他們發現了元素94。費米將元素取名 “hesperium”,並曾在他1938年的諾貝爾獎演說中提及。然而,他們的研究成果其實是等許多其他元素的混合物,但由于當時核分裂尚未發明,這個誤會便一直延續。

鈈在元素周期表中的位置鈈在元素周期表中的位置

1940年美國G.T.西博格、E.M.麥克米倫、J.W.肯尼迪和A.C.沃爾用152.4cm回旋加速器加速的16兆電子伏氘核轟擊時發現鈈-238。第二年又發現鈈的最重要的同位素鈈-239。

1941年3月,科學家團隊將報告寄給《物理評論》雜志,但由于發現了新元素的同位素(鈈-239)能產生核分裂、往後或許能用于製造核子彈,而在出版前遭到撤回。基于安全因素,報告延遲了一年、直到二次大戰結束後才順利登載。

1945年,西博格比較了和鈈,認為它們與鈾的性質相似,同時又與稀土元素相似,在1945年發表了他編排的元素周期表,建立了與鑭系元素相同的錒系元素,把它們一起放置在元素周期表的下方,成為今天形式的元素周期表,並留下94號元素以後一系列的空位留待發現。

埃德溫·麥克米倫近期將第一個發現的超鈾元素以行星海王星(Neptune)命名,並提議以冥王星(Pluto)為系列的下一個元素、即元素94取名。西博格原先屬意取名“plutium”,但後來認為它的發音不如“plutonium”。他在一次玩笑中選擇“Pu”作為元素符號,卻在沒有被事先通知的情況下,意外被正式納入元素周期表。西博格亦曾因為誤信他們已經找到周期表中最後一個可能存在的元素,而考慮過“ultimium”或“extremium”等名稱。

物理性質

鈈和多數金屬一樣具銀灰色外表,又與鎳特別相似,但它在氧化後會迅速轉為暗灰色(有時呈黃色或橄欖綠)。鈈在室溫下以α型存在,是元素最普遍的結構型態(同素異形體),質地如鑄鐵般堅而易脆,但與其他金屬製成合金後又變得柔軟而富延展性。鈈和多數金屬不同,它不是的良好導體。它的熔點很低(640 °C),而沸點異常的高(3327 °C)。

鈈最普遍釋放的遊離輻射類型是α粒子發射(即釋放出高能的原子核)。最典型的一種核武器核心即是以5公斤(約12.5×10²⁴個)鈈原子構成。由于鈈的半衰期為24100年,故其每秒約有11.5×10¹²個鈈原子產生衰變,發射出5.157MeV的α粒子,相當于9.68瓦特能量。α粒子的減速會釋放出熱能,使觸摸時感覺溫暖。

鈈在室溫時的電阻率比一般金屬高很多,而且鈈和多數金屬相反,其電阻率隨溫度降低而提高。但近期研究指出,當溫度降至100K以下時,鈈的電阻率會急遽降低。電阻率由于輻射損傷,會在20K之後逐漸提高,速率因同位素結構而異。

鈈具有自發輻射性質,使得晶體結構產生疲勞,即原有秩序的原子排列因為輻射而隨時間產生紊亂。然而,當溫度上升超過100K時,自發輻射也能導致退火,削弱疲勞現象。

鈈和多數金屬不同:它的密度在熔化時變大(約2.5%),但液態金屬的密度又隨溫度呈線性下降。另外,接近熔點時,鈈的液態金屬具有很高的黏性和表面張力(相較于其他金屬)。

化學性質

鈈(英語:Plutonium ,)原子序數為94,元素符號是Pu,是一種具放射性的超鈾元素半衰期為24萬5千年。它屬于錒系金屬,外表呈銀白色,接觸空氣後容易銹蝕、氧化,在表面生成無光澤的二氧化鈈。鈈有六種同位素和四種氧化態,易和、鹵素、氮、起化學反應。鈈暴露在潮濕的空氣中時會產生氧化物氫化物,其體積最大可膨脹70%,屑狀的鈈能自燃。它也是一種放射性毒物,會于骨髓中富集。因此,操作、處理鈈元素具有一定的危險性。

鈈

鈈及其同位素因為其放射性而有一定危險性。鈈產生的α射線並不會穿透人體的皮膚而進入人體,但鈈可能被人體吸入或消化而進入人體從而對內髒造成不利影響。α射線會造成細胞的損傷、染色體的損傷,理論上可能導致癌症發病率的上升。但是這種影響並不會比其它能放出α射線的放射性物質危害更大。相比之下,鈈的半衰期很長,使得單位時間裏的輻射量相對要小,危害也就更小。在自然界廣泛存在的氡的放射危害就要比鈈大的多。鈈容易在人體的肝髒和骨骼中聚集,但該過程非常緩慢。在20世紀四十年代,美國就有26名工作人員因核武器研究,受到了鈈的污染。但是在他們身上並沒有出現嚴重的健康影響,更沒有人因此而死亡。

同素異形體:在一般情況下,鈈有六種同素異形體,並在高溫、限定壓力範圍下有第七種(zeta, ζ)存在。這些同素異形體的內能相近,但擁有截然不同的密度晶體結構。因此鈈對溫度、壓力以及化學性質的變化十分敏感,各同素異形體的體積並隨相變而具有極大差異性。密度因同素異形體而異,範圍自16.00 g/cm³到19.86 g/cm³不等。

諸多同素異形體的存在,造成鈈的狀態易變,使鈈元素的製造變得非常困難。例如,α型存在于室溫的純鈈中。它和鑄鐵有許多相似加工後性質,但隻要稍微提高溫度,便會轉成具有可塑性和可鍛造性的β型。[造成鈈復雜相圖的背後因素迄今仍未被完整解惑。α型屬于低對稱性的單斜結構,因此促成它的易碎性、強度、壓縮性及低傳導性。

核分裂:鈈是一種具放射性的錒系金屬。它的5f電子是離域和定域之間的過渡界線;鈈因此常被認為是最復雜的元素之一。它的同位素鈈-239是三個最重要的易裂變同位素之一(另外二者為鈾-233和鈾-235);鈈-241也具有高度易裂變性。所謂的具“易裂變性”(fissile),是指同位素的原子核受到慢中子撞擊後,能夠產生核分裂,並另釋放出足以支持核連鎖反應、進一步促使原子核分裂的中子。

環狀金屬鈈重5.3公斤,直徑約11釐米,足夠製作一枚核彈。它的形狀有助于維系臨界安全。

同位素:鈈有二十種放射性同位素。在自然界中隻找到兩種鈈同位素,一種是從氟碳鈰鑭礦中找到的微量鈈-244,已知鈈的同位素中壽命最長的是鈈-244,半衰期是8.26×10年,它具有足夠長的半衰期,可能是地球上原始存在的。另一種是從含鈾礦物中找到的鈈-239,是鈾238吸收自然界裏的中子而形成的。其他鈈同位素都是通過人工核反應合成的。

其中壽命最長的有鈈-244(半衰期為8080萬年)、鈈-242(半衰期為373300年)及鈈-239(半衰期為24110年)。其餘的放射性同位素半衰期都低于7000年。鈈也有八種亞穩態,但狀態並不穩定、半衰期都不超過一秒。

鈈的同位素的質量數範圍從228到247不等。其中質量數低于鈈-244(最穩定的同位素)的同位素,主要的衰變方式是自發裂變α衰變,衰變產物通常生成(92個質子)和(93個質子)的同位素(忽略裂變過程產生之二子核的大範圍)。質量數大于鈈-244的同位素則以β衰變為主要衰變方式,衰變產物多為(95個質子)。鈈-241是鎿衰變系的母同位素,透過β粒子或電子放射衰變成鎇-241。

同位素豐度半衰期衰變模式衰變能量MeV衰變產物
Pu-238人造87.74年自發分裂204.66-



α衰變5.5U-234
Pu-239微量24100年自發分裂207.06-



α衰變5.157U-235
Pu-240人造6500年自發分裂205.66-



α衰變5.256U-236
Pu-241人造14年自發分裂210.83-



β衰變0.02078Am-241
Pu-242人造373000年自發分裂209.47Kr-92,Ba-141,2個中子



α衰變4.984U-238
Pu-244微量8.08×10^7年α衰變4.666U-240

鈈-238和鈈-239是最普遍的人造同位素。鈈-239是使用鈾(U)和中子(n),並以(Np-239)作為中間體,產生β衰變(β)。透過反應1合成。

鈾-235裂變中的中子被鈾-238原子核俘獲、形成鈾-239;β衰變將一個中子轉變成質子,形成鎿-239(半衰期為2.36日),另一次β衰變則形成鈈-239。合金管計畫的學者曾在1940年推導出此反應式。

鈈-238是以氘核(D,重的原子核)撞擊鈾-238。透過反應2合成。

在此反應過程中,一個氘核撞擊鈾-238,生成兩個中子和鎿-238;鎿-238再發射負β粒子、產生自發衰變,形成鈈-238。

衰變熱與裂變性質:鈈同位素會發生放射性衰變,釋放出衰變熱。不同的同位素,單位質量所釋出的熱量也有所差異。衰變熱的單位通常以“瓦特/公斤”或“毫瓦特/公克”計。所有同位素在衰變時都會釋放出微弱的伽馬射線。

它最穩定的同位素是鈈-244,半衰期約為八千萬年,足夠使鈈以微量存在于自然環境中。

鈈最重要的同位素是鈈-239,半衰期為24100年,常被用製核子武器。鈈-239和鈈-241都易于裂變,即它們的原子核可以在慢速熱中子撞擊下產生核分裂,釋放出能量、伽馬射線(γ射線)以及中子輻射,從而形成核連鎖反應,並套用在核武器與核反應爐上。

鈈-238的半衰期為88年,並放出阿爾法粒子(α粒子)。它是放射性同位素熱電機的熱量來源,常用于驅動太空船

鈈-240自發裂變的比率很高,容易造成中子通量激增,因而影響了鈈作為核武及反應器燃料的適用性。

分離鈈同位素的過程成本極高又耗時費力,因此鈈的特定同位素時幾乎都是以特殊反應合成。

1940年,格倫·西奧多·西博格和埃德溫·麥克米倫首度在柏克萊加州大學實驗室,以撞擊鈾-238而合成鈈元素。麥克米倫將這個新元素取名Pluto(意為冥王星),西博格便開玩笑提議定其元素符號為Pu(音類似英語中表嫌惡時的口語“pew”)。科學家隨後在自然界中發現了微量的鈈。二次大戰時曼哈頓計畫則首度將製造微量鈈元素列為主要任務之一,曼哈頓計畫後來成功研製出第一個核子彈。1945年7月的第一次核試驗“三一核子彈”,以及第二次、投于長崎市的“胖子核子彈”,都使用了鈈製作核心部分。關于鈈元素的人體輻射實驗研究並在未經受試者同意之下進行,二次大戰期間及戰後都有數次核試驗相關意外,其中有的甚至造成傷亡。核能發電廠核廢料的清除,以及冷戰期間所打造的核武建設在核武裁減後的廢用,都延伸出日後核武擴散以及環境等問題。非陸上核試驗也會釋出殘餘的原子塵,現已依《部分禁止核試驗條約》明令禁止。

名稱鈈(Pu)
系列錒系元素
周期,元素分區3,7,f
類型金屬
外表銀白色
原子量[244]
原子半徑(計算值)159
範德華半徑187±1 pm
氧化態+4(+3、+5、+6、+7)
電負性1.28(鮑林標度)
核外電子排布[]5f⁶ 7s²(2-8-18-32-24-8-2)
電離能584.7 KJ/mol
晶體結構單斜晶系。單斜晶型(鈈α和鈈β)、斜方晶型(鈈γ)、面心立方晶型(鈈δ)、體心四方晶型(鈈δ')、體心立方晶型(鈈ε)。
晶胞參數a=618.3 pm

b=482.2 pm

c=1096.3 pm

α=90°

β=101.790°

γ=90°

鈈同位素的衰變熱:

同位素衰變方式半衰期衰變熱W/kg自發裂變中子1/(g·s)
鈈-238α衰變成為鈾-23487.745602600
鈈-239α衰變成為鈾-235241001.90.022
鈈-240α衰變成為鈾-23665606.8910
鈈-241β衰變成為鎇-24114.44.20.049
鈈-242α衰變成為鈾-2383760000.11700

混合物與化學性質:室溫時,純鈈金屬是銀灰色、但因氧化而銹蝕。鈈在水溶液中形成四種離子氧化態

Pu(III)—Pu^3(藍紫色)

Pu(IV)—Pu^4⁺(黃棕色)

Pu(V)—PuO^2⁺(粉紅色)

Pu(VI)—PuO2^2+(粉桔色)

Pu(VII)—PuO5^3?(綠色)–七價離子較稀有

鈈溶液所呈現的顏色決定于氧化態和酸陰離子的性質。鈈的酸陰離子種類影響了錯合(原子與中心原子結合)的程度。

鹵化物:三氟化鈈為藍紫色固體熔點為1425±3℃;在沒有離子存在時,很難溶于酸中。三氟化鈈可由鈈(IV)的硝酸鹽氧化物氫氧化物等化合物與無水氟化氫在550~600℃反應製得,也可在含鈈(III)的水溶液中加入氟離子沉淀而製得。三氟化鈈是還原法製金屬鈈的原料。

四氟化鈈為淡棕色(PuF4·2.5HO為粉紅色),熔點為1037℃,沸點約1277℃;微溶于水,隻能溶于含有硼酸、鋁(III)或鐵(III)的溶液中。四氟化鈈可由鈈(IV)的氧化物、硝酸鹽、草酸鹽等化合物在有氧氣存在的條件下與無水氟化氫進行高溫反應而製得。四氟化鈈也是還原法製金屬鈈的原料。

六氟化鈈在-180℃時是白色固體液態和氣態呈棕色到紅棕色,熔點為51.59℃,沸點為62.16℃;六氟化鈈在熱力學上是不穩定的,它是一個很強的氧化劑;能與四氟化鈾二氧化硫一氧化碳二氧化碳等反應生成四氟化鈈,與潮濕空氣或水發生非常激烈的反應;六氟化鈈由于α輻解而不斷生成四氟化鈈。六氟化鈈可由二氧化鈈或四氟化鈈在500~700℃高溫下與氟氣反應製得。鈈(VI)的其他氟化物有PuO2F2、M2PuO2F4·H2O和MPuO2F3·H2O(M為NH4、Na、K等)。

三氯化鈈是藍至綠色的固體,熔點為750℃,沸點為1767℃;易吸潮,易溶于酸和水。三氯化鈈可由多種方法製備,通常由二氧化鈈與光氣在高溫下反應而製得。在製備中,大多數其他元素生成揮發性的氯化物,而三氯化鈈不揮發,因而鈈的純度較高。三氯化鈈也是製備金屬鈈的一種化合物。

四氯化鈈是不穩定化合物,容易分解,不易製得。鈈(IV)的其他氯化物有 M2PuCl6(M為Cs、Rb、K、Na等)。

其他已經製得的化合物還有:三溴化鈈,熔點約為681℃;三碘化鈈,熔點約777℃。

氧化物:二氧化鈈是綠棕色到黃棕色的固體,在氦氣中的熔點為2280±30℃,蒸氣壓很低;它的化學惰性很大,在鹽酸硝酸中溶解極慢且不完全,在沸騰的氫溴酸中溶解較快,用硫酸氫鈉等熔劑在熔融條件下可溶解二氧化鈈;高溫下二氧化鈈可與氟化氫反應生成三氟化物,有氧氣存在時生成四氟化物;高溫下與氟作用生成六氟化鈈,與鋅鎂合金反應還原生成金屬鈈。由于二氧化鈈具有高熔點、輻照穩定、同金屬互容以及容易製備等特徵,是核燃料的一種適用的組成形式。二氧化鈈可由金屬鈈或其化合物(磷酸鹽除外)在空氣中灼燒製得,也可由含氧化合物在真空或惰性氣氛中加熱到1000℃而製得。β-三氧化二鈈的熔點為2085±25℃;可由二氧化鈈與碳在氦中加熱到1625℃製得。α-三氧化二鈈可由在真空中加熱二氧化鈈到1650~1800℃ 而製得。α-三氧化二鈈由二氧化鈈熔化時損失氧而製得,其熔點為2360±20℃。

碳化物:已知有二碳化三鈈、碳化鈈、三碳化二鈈和二碳化鈈。室溫下碳化鈈在空氣中穩定,但在400℃時則劇烈燃燒;不與冷水作用,但與熱水反應生成三價氫氧化物、氫和甲烷的混合物,以及少量的其他碳氫化合物;碳化鈈與冷硝酸作用很慢。三碳化二鈈的化學性質與碳化鈈略有不同,三碳化二鈈在高溫下的氧化作用及在酸和沸水中的水解作用都比碳化鈈弱。鈈的碳化物可由金屬鈈、二氧化鈈或氫化鈈在高溫下與石墨反應而製得。反應條件不同,可以製得不同組分的鈈的碳化物。鈈的碳化物由于具有較高的導熱性、低的蒸氣壓和較大的鈈密度,可以做核反應堆的燃料。

氮化物:已知鈈的唯一氮化物為氮化鈈。氮化鈈在氬氣氛中熔點為2450±50℃;遇冷水緩慢水解並生成二氧化鈈,氮化鈈易溶于無機酸中;與氮化鈾能形成一系列固溶體。氮化鈈具備核燃料的

某些特徵,如熔點高、鈈密度高和好的導熱性,但它的主要缺點是在高溫下揮發性較高和易分解。氮化鈈可由氫化鈈與氮在高于 230℃時反應而製得。

草酸鹽:鈈(III)的草酸鹽Pu2(C2O4)3·10H2O和鈈(IV)的Pu(C2O4)2·6H2O都是難溶性化合物,隨著加熱,它們逐漸失去其結晶水,隨後分解,最終產物為二氧化鈈。鈈的草酸鹽可由鈈的相應氧化態的鹽的稀酸溶液與草酸或草酸鈉沉淀而製得。

能源與熱源:同位素鈈-238的半衰期為87.74年。它會放出大量熱能,伴隨著低能的伽馬自發裂變射線/粒子。它是α輻射體,同時具有高輻射能及低穿透性,故僅需低度防護措施。單一紙張就可以抵擋鈈-238所放射出的α粒子;同時,每公斤的鈈-238可產生約570瓦特熱能。

套用領域

同位素鈈-239是核武器中最重要的裂變成份。將鈈核置入反射體(質量數大的物質的反射層)中,能使逃逸的中子再反射回彈心,減少中子的損失,進而降低鈈達到臨界質量的標準量:從原需16公斤的鈈,可減少至10公斤,即一個直徑約10釐米的球體的量。它的臨界質量約僅有鈾-235的三分之一。

曼哈頓計畫期間製造的“胖子核子彈”型鈈彈,為了達到極高的密度而選擇使用易爆炸、壓縮的鈈,再結合中心中子源,以刺激反應進行、提高反應效率。因此,鈈彈隻需6.2公斤鈈便可達到爆炸當量,相當于兩萬噸的三硝基甲苯(TNT)。在理想假設中,僅僅4公斤的鈈原料(甚至更少),隻要搭配復雜的裝配設計,就可製造出一個核子彈。

核廢料:一般輕水反應爐所產生的核廢料中含有鈈,但為鈈-242、鈈-239和鈈-238的混合物。它的濃度不足以製作成核武器,不過可以改用作一次性的混氧燃料(MOX fuel)。在反應爐中以慢速熱中子放射線照射鈈時,會偶然發生中子俘獲,而增加鈈-242和鈈-240的量。因此反應進行到第二輪之後,鈈隻能和快中子反應堆反應、消耗。在反應器中沒有快中子時(普遍情況下),剩餘的鈈通常會被遺棄,形成壽命長、處理棘手的核廢料

毒性分析

對鈈毒性的誤解由來已久,關于它是劇毒的物質、“一丁點就能致人死亡”的說法在西方世界也同樣流傳廣泛。推測,可能是受到了劇毒的釙的牽連。兩者的衰變類型相同,化學符號接近(Po、Pu),連中文寫法、讀音都那麽那麽的相近,也難怪不明真相的民眾們把他們的各類性質掰到一起去。

流言:BBC報道,前英國政府輻射事務顧問巴斯比博士表示,日本核電站的問題極為嚴重,尤其令人擔心的是福島核電站三號反應堆。他稱,該反應堆遇到麻煩,因為它使用的是一種不同的燃料:它不是,而是一種鈾鈈混合燃料,而鈈是極為危險的,因此一旦這種物質泄漏出來,將使海嘯災難雪上加霜。鈈是世界上毒性第二大的物質(世界上毒性第一大的物質為釙)。一片葯片大小的鈈,足以毒死2億人,5克的鈈足以毒死所有人類。鈈的毒性比砒霜大4.86億倍,一旦泄露進入太平洋全人類都玩完!

真相:當地時間14日凌晨03:11的BBC新聞,報道了前英國政府輻射事務顧問巴斯比博士(Dr Christopher Busby)對福島核電站3號機組的擔憂。這條新聞的背景是日本內閣官房長官枝野幸男13日警告說,福島第一核電站3號機組反應堆面臨遭遇外部氫氣爆炸風險。但是關于鈈的毒性問題,卻不似流言所描述的那麽可怕。“一片葯片大小的鈈足以毒死2億人,5克的鈈足以毒死所有人類”的說法更是沒有任何的科學依據。香港無線電視的新聞節目曾引用此謠傳,結果被當地監管機構警告,指報道令觀眾驚恐,未有提供足夠證據確保報道準確。

結論:謠言破解。鈈的毒性並沒有謠言描述的那麽可怕,“5克的鈈足以毒死所有人類”純屬無稽之談。使用鈾鈈混合燃料的反應堆如果發生爆炸泄露,並不會比使用鈾燃料的傳統反應堆要來的更危險。對于鈈危害的擔憂,更多的是來自于鈈的電離輻射能力。鈈衰變時會產生α射線。α射線的穿透能力非常弱,在空氣中前進幾釐米就將能量耗盡。對于環境中的鈈並不用太擔心。一旦鈈進入到人體內,形成的內照射會對人體有一定的影響。

而英國女王伊莉莎白二世訪問哈維爾核子實驗室時,就曾受邀觸摸了一塊以塑膠包裹的鈈環,以親自體會其溫暖的觸感。基于鈈本身的化學毒性並不那麽大,電離輻射能力也不比其它放射性元素要來的特殊,加上鈾鈈混合燃料裏鈈也隻有7%,3號反應堆如果發生爆炸泄露,並不會比其它使用鈾燃料的反應堆要來的更危險。

重要事件

福島事故

日本東京電力公司2011年3月28日晚宣布,福島第一核電站廠區採集的土壤樣本首次檢測出放射性元素鈈。東電副社長說,這種核裂變產生的強輻射物可能來自受損燃料棒。

福島事故福島事故

東電稱,現階段檢測到鈈的濃度屬于正常水準,不會影響人體健康。

東電當天深夜在首都東京召開新聞發布會說,工作人員本月21日和22日從福島第一核電站區域內5處地點採集土壤樣本,公司委托外部機構檢測,證實這些樣本中存在微量的鈈—238、鈈—239和鈈—240。

東電副社長武藤榮說,“讓人們感到憂慮,我表示道歉”,但這些鈈的濃度屬于正常環境下土壤中放射物濃度水準,不會構成威脅,出事機組搶修工作也沒有停止。

武藤說,現有鈈的濃度與冷戰時期美國、蘇聯等國大氣核試驗後飄落至日本的放射性物質濃度水準相當,“不到危害人體健康的程度”。

土壤樣本中鈈的濃度為每公斤0.54貝克勒爾至每公斤0.18貝克勒爾不等。

東電宣布將加強對核電站區域內和周邊環境的監測,在廠區新增3個觀測點,密切註視鈈濃度變化。

東電最近公布的資料和信息接連出錯,其資料分析能力和所公布資料的可靠性受到多方質疑。

東電稱尚不清楚這些鈈來自那裏。其中兩處地點的土壤樣本中都檢測出鈈—238,看起來有可能來自出事機組,而非大氣層。這兩份土壤樣本均為幹燥土壤。鈈—238的半衰期為88年。

一些核能安全專家分析,這些鈈—238可能來自3號反應堆,後者是核電站6座反應堆中唯一以鈈鈾混合氧化物(MOX)為燃料的機組。

東電上周宣布在3號機組渦輪機房地下室積水中檢測出超高濃度放射性物質,可能泄漏自反應堆。3名員工24日在地下室作業時遭過量輻射而入院。

按照武藤28日晚在新聞發布會上的說法,這些鈈可能由乏燃料池部分熔毀的核燃料棒釋放。

不過,原子能安全保全院發言人西山英彥說,測出鈈元素意味著“燃料棒遭受一定程度損傷”,盡管核反應堆有多層防護殼,但發現這種有毒輻射物可謂“糟糕”。

“雖然現有鈈的濃度不足以威脅人體健康,但我並不感到樂觀,”援引西山的話報道,“這意味著安全殼出現破裂,我認為情勢令人不安。”

有關專家指出,無論本次泄漏的鈈有多少,處理起來都很麻煩,並且在它泄漏初期,應該及時將燃料棒取走,如果最後選擇對福島第一核電站幾個受損的反應堆進行封堆處理,卻不拿走含鈈的燃料,鈈仍然會污染地下水。因此,日本有關方面稱事態“嚴重”。

鈈的危險性還在于它對人體的毒性,與其他放射性元素相比鈈在這方面更強,一旦侵入人體,就會潛伏在人體肺部、骨骼等組織細胞中,破壞細胞基因,提高罹患癌症的風險。而且這一放射性元素的半衰期很長,在處理上更為困難。

日本囤積

日本通過各種途徑大量存儲核材料,其中包括武器級豐度的放射性物質鈈和鈾。日本存儲的這些核材料裏,有300多公斤武器級鈈是美國在冷戰期間交給日本的。日本原先強烈反對歸還這批鈈,理由是需要這批鈈用于快中子反應堆研究。美國在過去幾年裏多次提出要求,日本最終答應歸還,美國計畫于2014年3月在荷蘭參加核安全峰會期間與日本敲定歸還協定。日本還囤積了超過1.2噸高濃縮鈾(包括215公斤攻擊武器級高濃鈾)以及約44噸分離鈈。

漏報事件

2014年年初,可以生產80枚核彈頭的640千克鈈在日本向國際原子能機構提供的報告中被蒸發。盡管日本政府給出並非故意漏報的說辭,但日本國內和國際社會的質疑與擔憂並未減弱。

日本保有大量敏感核材料一事就引發世人的擔心,這些敏感核材料甚至包括能夠直接用于製造核武器的武器級鈈和武器級鈾日本長期以來一直從核廢料中提取鈈,加上上面提到的640千克鈈,日本目前擁有45噸可用于生產核武器的鈈,共可生產約5500枚核彈頭。

日本已成為世界上唯一可以進行乏燃料後處理的無核武國家,擁有世界第一大後處理工廠。日本以和平利用核能的名號,大力開展核聚變、快中子增殖反應堆等尖端核技術研究,製作核聚變實驗裝置和核聚變反應堆,同時以民用核電需要為名,不遺餘力大量收購、儲存、提煉核原料。近來,日本加快了濃縮鈾製造“本土化”步伐,新增了離心法鈾濃縮工廠和雷射鈾濃縮工廠,其鈾原料的分離處理能力可達年產1500噸。

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