-
اورانیوم
اورانیوم یکی از عناصر شیمیایی جدول تناوبی است که نماد آن ، U و عدد اتمی آن 92 می‌باشد. اورانیوم که یک عنصر سنگین ، سمی ، فلزی ، رادیواکتیو و براق به رنگ سفید مایل به نقره‌ای می‌باشد، به گروه آکتیندها تعلق داشته و ایزوتوپ 235 آن برای سوخت راکتورهای هسته‌ای و سلاحهای هسته‌ای استفاده می‌شود.
معمولا اورانیوم در مقادیر بسیار ناچیز در صخره‌ها ، خاک ، آب ، گیاهان و جانوران از جمله انسان یافت می‌شود.
خصوصیتهای قابل توجه
اورانیوم هنگام عمل پالایش به رنگ سفید مایل به نقره‌ای فلزی با خاصیت رادیواکتیوی ضعیف می‌باشد که کمی از فولاد نرم‌تر است. این فلز چکش‌خار ، رسانای جریان الکتریسیته و کمی Paramagnetic می‌باشد. چگالی اورانیوم 65% بیشتر از چگالیسرب می‌باشد. اگر اورانیوم به‌خوبی جدا شود، بشدت از آب سرد متاثر شده و در برابر هوا اکسید می‌شود. اورانیوم استخراج شده از معادن ، می‌تواند به‌صورت شیمیایی به دی‌اکسید اورانیوم و دیگر گونه‌های قابل استفاده در صنعت تبدیل شود.
گونه‌های اورانیوم در صنعت
اورانیوم در صنعت سه گونه دارد:
* آلفا (Orthohombic) که تا دمای 667.7 درجه پایدار است.
* بتا (Tetragonal) که از دمای 667.7 تا 774.8 درجه پایدار است.
* گاما (Body-centered cubic) که از دمای 774.8 درجه تا نقطه ذوب پایدار است. ( این رساناترین و چکش‌خوارترین گونه اورانیوم می‌باشد.)
دو ایزوتوپ مهم ان U235 و U238> می‌باشند که U235 مهمترین برای راکتورهای و سلاحهای هسته‌ای است. چرا که این ایزوتوپ تنها ایزوتوپی است که طبیعت وجود دارد و در هر مقدار ممکن توسط نوترونهای حرارتی شکافته می‌شود. ایزوتوپ U238 نیز از این جهت مهم است که نوترونها را برای تولید ایزوتوپ رادیواکتیو جذب کرده و آن را به ایزوتوپ Pu239 پلوتونیوم تجزیه میکند. ایزوتوپ مصنوعی U233 نیز شکافته شده و توسط بمباران نوترونی Thorium232 بوجود می‌آید.
اورانیوم اولین عنصر یافته شده بود که می‌توانست شکافته شود. برای نمونه با بمباران آرام نوترونی ایزوتوپ U235 آن به ایزوتوپ کوتاه عمر U236 تبدیل شده و بلافاصله به دو هسته کوچکتر تقسیم می‌شود که این عمل انرژی آزاد کرده و نوترونهای بیشتری تولید میکند.
اگر این نوترونها توسط هسته U235 دیگری جذب شوند، عملکرد حلقه هسته‌ای دوباره اتفاق می‌افتد و اگر چیزی برای جذب نوترونها وجود نداشته باشد، به حالت انفجاری در می‌آیند. اولین بمب اتمی با این اصل جواب داد (شکاف هسته‌ای). نام دقیقتر برای این بمبها و بمبهای هیدروژنی(آمیزش هسته‌ای) ، سلاحهای هسته‌ای می‌باشد.
کاربردها
فلز اورانیوم بسیار سنگین و پرچگالی می‌باشد.
* اورانیوم خالی توسط بعضی از ارتشها برای ساخت محافظ برای تانکها و ساخت قسمتهایی از موشکها و ادوات جنگی استفاده می‌شود. ارتشها همچنین از اورانیوم غنی‌شده برای سوخت ناوگان خود و زیردریایی‌ها و همچنین سلاحهای هسته‌ای استفاده می‌کنند. سوخت استفاده شده در راکتورهای ناوگان ایالات متحده معمولا اورانیوم U235 غنی شده می‌باشد. اورانیوم موجود در سلاحهای هسته‌ای بشدت غنی می‌شوند که این مقدار بصورت تقریبی 90% می‌باشد.
* مهمترین کاربرد اورانیوم در بخش غیر نظامی تامین سوخت دستگاههای تولید نیروی هسته‌ای است که در آنها سوخت U235 به میزان 2الی3% غنی می‌شود. اورانیوم تخلیه شده در هلیکوپترها و هواپیماها به‌عنوان وزن متقابل بر هر بار استفاده می‌شود.
* لعاب ظروف سفالی از مقدار کمی اورانیوم طبیعی تشکیل شده است ( که داخل فرایند غنی سازی نمی‌شود ) که این عنصر برای اضافه کردن رنگ با آن اضافه می‌شود.
* نیمه عمر طولانی ایزوتوپ اورانیوم 238 آن را برای تخمین سن سنگهای آتشفشانی مناسب میسازد.
* U235 در راکتورهای هسته‌ای Breeder به پلوتونیوم تبدیل می‌شود و پلوتونیوم نیز در ساخت بمبهای هیدروژنی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
* استات اورانیوم در شیمی تحلیلی کاربرد دارد.
* برخی از لوازم نوردهنده از اورانیوم و برخی در مواد شیمیایی عکاسی مانند نیترات اورانیوم استفاده می‌کنند.
* معمولا کودهای فسفاتی حاوی مقدار زیادی اورانیوم طبیعی می‌باشند، چرا که مواد کانی که آنها از آنجا گرفته شدهاند، حاوی مقدار زیادی اورانیوم می‌باشند.
* فلز اورانیوم برای اهداف اشعه ایکس در ساخت این اشعه با انرژی بالا استفاده می‌شود.
* این عنصر در وسایل Interial Guidance و Gyro Compass استفاده می‌شود.
-
نپتون
نپتون ، یک عنصر ترکیبی جدول تناوبی است که نماد Np و عدد اتمی 93 دارد. این عنصر رادیواکتیو نقره‌ای فلزی اولین عنصر ترانس اورانیک متعلق به گروه آکتنیدها است. نپتون 237 پایدارترین ایزوتوپ آن محصول رآکتورهای هسته‌ای و پلوتون است و می‌تواند به‌عنوان جزئی از تجهیزات آشکارساز نوترون استفاده شود.
تاریخچه
نپتون که ( به خاطر سیاره نپتون نامگذاری شده ) ، برای اولین بار توسط "Edwin McMillan" و "Philip Abelson" در سال 1940 کشف شد. این کشف در آزمایشگاه Berkeley Radiation در دانشگاه Berkeley کالیفرنیا جایی که گروه ، ایزوتوپ Np-239 (با نیمه عمر 2.4 روز) را بوسیله بمباران اورانیوم به‌کمک شتاب دادن نوترونها به روش سیکلوترون تهیه کردند، به وقوع پیوست.
نپتون اولین عنصرترانس اورانیم بود که به‌صورت ترکیبی تهیه شد و به‌عنوان اولین ترانس اورانیم گروه آکتنیدها کشف شد.
پیدایش
مقادیر بسیار ناچیزی از این عنصر در طبیعت به‌عنوان محصول فروپاشی به‌دلیل واکنشهایی در معادن اورانیوم بوجود می‌آید. نپتون با تقلیل NpF3 با باریم و یا بخار لیتیم در دمای 1200 درجه سانتی‌گراد آماده می‌شود و بیشتر اوقات از رها شدن قدرت سوخت هسته‌ای به‌عنوان یک فرآورده در تهیه پلوتون گرفته می‌شود.
خصوصیات قابل توجه
فلز نقره ای نپتون به خوبی واکنش‌دهنده است و به سه حالت ساختاری یافت می‌شود.
* نپتون آلفا ، اورتورومبیک ، جرم حجمی 20.25 گرم بر متر مکعب
* نپتون بتا ( بالای 280 درجه سانتی‌گراد ) ، چهار وجهی ، جرم حجمی 19.36 گرم بر سانتی‌متر مکعب.
* نپتون گاما (بالای 577 درجه سانتی‌گراد) ، مکعبی ، جرم حجمی 18.00 گرم بر سانتی‌متر مکعب.
این عنصر به هنگام محلول بودن ، 4 حالت اکسیداسیون یونی دارد:
* Np+3 ( ارغوانی کمرنگ ) ، نظیریون خاکی کمیاب Pm+3 ، Np+4 ( زرد سبز )
* NpO+2 ( سبز آبی )
* NpO++2 ( صورتی کمرنگ )
که تنها گونه‌هایی را اکسیداسیون میکند که در تضاد با خاکهای کمیاب که تنها یونهای (I) , (II) , (IV) را در حالتهای اکسیداسیون نشان می‌دهند، باشند. این عنصر Tri و TetraHalideهایی مانند NpF, NpF3, NpC14 , NpBr3 و NpI3 را شکل داده ، ترکیبات دیگری را که در سیستم اکسیژن – اورانیوم وجود دارد، اکسید میکند. (مانند Np3O8 و NpO2)
ایزوتوپها
19 رادیو ایزوتوپ نپتون با پایدارترین آنها Np-237 با نیمه عمر 2.14 میلیون سال ، Np-236 با نیمه عمر 154000 سال و Np-235 با نیمه عمر 396.1 روز مشخص می‌شوند. بقیه ایزوتوپهای رادیو اکتیو آن ، دارای نیمه عمرهای کمتر از 4.5 روز هستند که اکثر آنها نیمه عمرهای کمتر از 50 دقیقه دارند. همچنین این عنصر 4 حالت متا دارد و در حال حاضر پایدارترین ایزوتوپ آن Np-236m با نیمه عمر 22.5 ساعت است.
ایزوتوپهای نپتون با در نظر گرفتن وزن اتمی آنها از 225.0339amu) Np-225) تا Np-244 (244,06amu)مرتب شدهاند. اولین روش فروپاشی قبل از پایدارترین ایزوتوپ(Np-237) جذب الکترون (با مقدار خوب ارسال آلفا) و اولین روش بعد از ارسال بتا است.
اولین محصولات فروپاشی قبل از Np-237 ایزوتوپهای عنصر 92 (اورانیوم) ، ( اگرچه ارسال آلفا هم عامل تهیه عنصر 91 ، پروتاکتینیم ، است ) و اولین محصولات بعد از ایزوتوپهای عنصر 93 (پلوتونیم) هستند.
-
پلوتونیم
پلوتونیوم ، یک عنصر شیمیایی رادیواکتیو و فلزی است که نماد آن Pu و عدد اتمی آن 94 می‌باشد. وزن اتمی این عنصر 244.06 بوده ، چگالی آن 19.800 kg/m3 می‌باشد. پلوتونیوم در سال 1940 توسط GlennT.Seaborg ، Edwin McMillan ، Kennedy و Wahl از طریق بمباران دوترونی اورانیوم در سیکلوترون (شتاب دهنده ذرات مدور) Berkeley Radiation Laboratory دانشگاه کالیفرنیا برکلی کشف شد. اما این کشف تا مدتها سری باقی ماند. این عنصر با توجه به کشف سیاره پلوتو که درست بعد از نپتون کشف شد، پلوتونیوم نام گرفت؛ (پلوتون در منظومه شمسی بعد از نپتون قرار دارد).
ایزوتوپها
مهمترین ایزوتوپ پلوتونیوم Pu239 بوده که نیم عمر آن 24200 سال می‌باشد و بدلیل نیمه عمر کوتاه آن ، رد بسیار ناچیزی از پولوتونیم به‌صورت طبیعی در معادن
یافت می‌شود. پلوتونیوم 239 ، در رآکتورهای هسته‌ای از اورانیوم 238 و در مقیاسهای بالا تولید می‌شود.
ایزوتوپ پلوتونیوم 238 ساطع کننده اشعه آلفا می‌باشد که نیمه عمرش 87 سال است. این خصوصیات ، آن را برای استفاده در تولید نیروی برق برای دستگاه‌هایی که می‌بایست بدون نگهداری مستقیم در مقیاسهای زمانی حدودا برابر عمر انسان کار کنند، مناسب میکند؛ بنابراین در RTG هائی مانند آنهائی که نیروی کاوشگرهای فضایی Galileo و Cassini را تامین می‌کنند، کاربرد دارد.
همچنین پلوتونیم چهار ظرفیت یونی را در محلولهای آبی از خود نشان می‌دهد
یون +PuO در محلولهای آبی پایدار نیست و تناسبی با 4+Pu و 2+PuO ندارد. 4+Pu می‌تواند +PuO را به 2+PuO تبدیل کرده ، خودش به 3+PuO تبدیل شود و یک +PuO و 3+PuO آزاد کند.
پلوتونیوم ترکیبات دوتایی PuO و PuO2 را با اکسیژن شکل می‌دهد و با هیدراتهای PuF3,PuF4,PuCl3,PuBr3,PuI3 و کربن ، نیتروژن وسیلیکون در ترکیبات متغیر مداخله میکند. Puc, PuN, PuSi2 و اکسی هالیدها نیز شناخته شده می‌باشند: PuOCL , PuObr , PuOI.
کاربردها
پلوتونیوم یکی از مواد مهم شکافت هسته‌ای در سلاحهای هسته‌ای پیشرفته می‌باشد. باید احتیاط لازم جهت جلوگیری از جمع شدن مقداری از پلوتونیوم که به جرم بحرانی نزدیک می‌شود، به عمل آورد، چرا که این مقدار از پلوتونیوم خود به خود واکنشهای شیمیایی تولید میکند.
بدون توجه به محدود نشدن پلوتونیوم توسط فشار خارجی که برای یک سلاح هسته‌ای لازم است، پلوتونیوم می‌تواند خودش را گرم کرده ، هر چیزی را که پیرامون آن را محدود میکند بشکند، جلوگیری شود. شکل ظاهری پلوتونیوم هم در این امر موثر است، بنابراین ، باید از اشکال فشرده مانند کره جلوگیری کرد.
همچنین پلوتونیوم مخصوصا نوع بسیار خالص آن ، آتش‌زا بدوه ، به‌صورت شیمیایی با اکسیژن و آب واکنش می‌دهد که می‌تواند باعث انباشتگی هیدرید پلوتونیوم و یک ترکیب Pyrophoric شود که ماده ای است که در دمای اطاق در هوا می‌سوزد. حجم پلوتونیوم به هنگام ترکیب شدن با اکسیژن بسیار افزایش می‌یابد و می‌تواند ظرف خود را بشکند. بنابر این احتیاطهای لازم برای حمل پلوتونیوم در هر شکل آن ، باید انجام شود و عموما یک اتمسفر خشک و خنثی نیاز می‌باشد.
علاوه بر اینها ، خطرات رادیواکتیوی نیز وجود دارد. خاک اکسید منیزیم موثرترین ماده برای فرو نشاندن آتش پلوتونیوم می‌باشد. آن ماده ، شعله را مانند یک کاهنده دما ( Hit Sink )سرد میکند و در عین حال از رسیدن اکسیژن به آن جلوگیری میکند. آب نیز در این مورد موثر است. در سال 1962 در Rocky Flats Plant در نزدیکی Boulder, Colorado یک آتش‌سوزی بزرگ پلوتونیومی رخ داد.
پلوتونیوم همچنین در ساخت سلاحهای رادیولوژیکی و ساخت زهرها ( نه الزاما مهلک ) کاربرد دارد. توده‌های انباشته شده پلوتونیوم توسط اتحاد جماهیر شوروی قدیم و ایالات متحده آمریکا بوجود می‌آمد. از پایان جنگ سرد ، تمرکز بر نگرانی از گسترش تکنولوژی هسته‌ای بوجود آمد. در سال 2002 دپارتمان انرژی ایالات متحده 34 تن از مواد پلوتونیوم را که برای ساخت سلاحهای هسته‌ای استفاده می‌شد، از دپارتمان دفاع ایالات متحده گرفت و از اوایل سال 2003 تصمیم گرفت برای خلاصی از این اورانیومها ، به تبدیل چندین نیروگاه هسته‌ای در آمریکا ، از سوخت اورانیوم غنی شده به سوخت MOX اقدام کند.
خطرات
گاهی اوقات از پلوتونیوم با عنوان سمی‌ترین ماده شناخته شده بر انسان نام برده می‌شود و این در حالی است که یک توافق کلی در میان کارشناسان مبنی بر نادرست بودن این مطلب وجود دارد. تا سال 2003 تنها یک مورد مرگ انسان به‌علت مجاورت و ارتباط با پلوتونیوم وجود داشته است. رادیومی که به‌صورت طبیعی بوجود می‌آید، حدودا 200 برابر سمی‌تر از پلوتونیوم است و برخی از Toxinهای آلی مانند سم بوتولین ، میلیاردها برابر سمی‌تر از پلوتونیوم می‌باشند.
به هر حال ،حوادث بحرانی نیز وجود داشته است. حمل بی ملاحظه 6.2 kg پلوتونیوم کروی در Los Alamos در 21 آگوست 1945 ، باعث انتشار دوز مرگبار تشعشع گردید. "Harry Daghlian" دوزی در حدود 510 rem دریافت کرد؛ او 4 هفته بعد درگذشت. مرگ دیگری در سال 1958 در واحد غنی‌سازی اورانیوم Los Alamos روی داد. پلوتونیوم در یک مخزن مخلوط‌کن جمع شده بود. یک بار جدید هم به آن منتقل شد و در نتیجه 8 کیلوگرم پلوتونیوم در مرکز مخزن جمع شد. یک کارگر در معرض تشعشع قرار گرفت و در کمتر از دو روز در گذشت.
حالتهای سمی پلوتونیوم از نظر شیمیایی و رادیو لوژیکی ، باید از خطرات پلوتونیوم متمایز شود. بسیاری از جنبشهای ضد هسته‌ای و در ادامه جنبشهای سیاست سبز از پلوتونیوم به‌عنوان خطرناک‌ترین ماده شناخته شده برای بشریت یاد کرده‌اند و تنها دلیلشان ، نقش مهلک آن در تولید سلاحهای هسته‌ای می‌باشد.
احتمالا اختلاف این دو دیدگاه است که باعث گزافه‌گویی‌های احساسی در خصوص سمی بودن پلوتونیوم می‌شود. در سال 1989 نوشته ای از "Bernard L. Cohen" اینگونه بیان می کند که:
«« خطرات پلوتونیوم خیلی آشکارتر و راحت‌تر از خطرات ناشی از مواد افزودنی به غذاها و همچنین حشره کشها فهمیده می‌شوند و در مقایسه تنها یک مرگ در هر 300 سال می‌تواند کم‌مایه بودن این نظر را اثبات کند. علی‌رغم حقایق شناخته شده بر جامعه علمی افسانه سمی بودن پلوتونیوم همچنان ادامه دارد.»»
بنابراین هیچ گونه شک و تریدی وجود ندارد که پلوتونیوم در صورت استفاده نادرست می‌تواند بسیار خطرناک باشد. پرتوی آلفا که پلوتونیوم از خود ساطع میکند نمی‌تواند به پوست نفوذ کند، اما می‌تواند به اندامهای داخلی در صورت تنفس و یا خوردن پلوتونیوم آسیب برساند. ذرات بسیار کوچک پلوتونیم در صورت تنفس و رسیدن به ریه‌ها می‌تواند باعث بوجود آمدن سرطان ریه شود. مواد دیگر از جمله ricin ، سم botulinum و سم tetanum در دوزهائی کمتر از یک میلی‌گرم ، می‌توانند کشنده باشند، بنابراین پلوتونیوم از این نظر غیر عادی نیست.
مقادیر قابل توجه بیشتر آن ، در صورت بلع یا تنفس ، می‌تواند باعث بوجود آمدن مسمومیت رادیویی حاد و مرگ شخص شود. با این وجود ، تاکنون هیچ مورد مرگ به‌علت خوردن و یا تنفس پلوتونیوم دیده نشده و بسیاری از مردم مقدار قابل توجهی پلوتونیوم در بدن خود دارند.
خصوصیات
این فلز ظاهری نقره‌ای رنگ دارد و هنگامی که اکسید می‌شود، رنگش تا حدی به زرد تیره می‌گراید. اگر مقدار زیادی از پلوتونیوم در جایی جمع شود، به قدری گرم می‌شود که نمی‌توان آن را لمس کرد و دلیل آن نیز ساطع کردن انرژی آلفا می‌باشد. مقادیر بیشتر گرمای لازم را برای جوشاندن آب بوجود می‌آورد. این فلز به‌سرعت در اسید هیدرویدیک یا اسید پرکلریک غلیظ ، حل می‌شود. این فلز شش حالت آلوتروپی Allotropic با ساختارهای بلورین گوناگون از خود نشان می‌دهد که چگالی آنها از 16.00 تا 19.86 تغییر میکند.
-
آمریکیوم
آمریکیوم ( آمریسیوم ) ، عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی با نشان Am و عدد اتمی 95 وجود دارد. تمام ایزوتوپهای این عنصر مصنوعی رادیو اکتیو هستند. این عنصر به گروه اکتینیدها تعلق دارد. این عنصر با قرینه‌سازی Americas و Europium نامگذاری شد.
تاریخچه اکتشاف
آمریکیوم ، چهارمین عنصر ترا اورانیمی بود که کشف شد. ایزوتوپ Am-24 توسط "گلن تی سیبورک" ، "جیمز مورگان" و "آلبرت گیورسو" اواخر سال 1944 هنگام جنگ در آزمایشگاه متالوژی دانشگاه شیکاگو و در نتیجه واکنشهای جذب نوترون پی در پی توسط ایزوتوپهای پلوتونیوم در راکتورهای اتمی شناخته شد.
خصوصیات
درخشش فلز آمریکیوم تازه تهیه شده از پلوتونیوم یا نپتونیومی که با همین روش تهیه شده ، سفید و براقتر است. ظاهرا این عنصر انعطاف‌پذیرتر از اورانیوم یا نپتونیوم است و در هوای خشک با درجه حرارت اتاق به‌کندی کدر می‌شود. با آمریکیوم باید با دقت زیادی رفتار شود تا از آلودگی انسانی جلوگیری گردد. فعالیت آلفا از Am-241 تقریبا سه برابر رادیوم است. وقتی با مقدار گرمی Am-241 سروکار داریم، فعالیت شدید گاما ما را در معرض مشکلات جدی قرار می‌دهد.
کاربرد
Am-241 بعنوان منبعی قابل حمل برای رادیوگرافی گاما بکار رفته است. مقدار جزئی از آمریکیوم 241 برای اندازه گیری ضخامت شیشه در این صنعت و بعنوان منبعی برای یونیزاسیون دستگاههای اعلام حریق مورد استفاده قرار می‌گیرد.
-
کوریوم
کوریم ، عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی با نشان Cm و عدد اتمی 96 وجود دارد. نام آن را از نام پیر و ماری کوری اقتباس کرده‌اند. اگر چه این عنصر در سیستم تناوبی بعد از آمریکیوم قرار دارد، در واقع قبل از آمریکیم شناخته شد و سومین عنصر ترا اورانیوم کشف شده به‌حساب می‌آید.
تاریخچه اکتشاف
Glenn Seaborge ، James و Albert Ghiorso سال 1944 زمان جنگ در آزمایشگاه متالوژی شیکاگو این عنصر را بوسیله بمباران Pu-239 با یون هلیم در سیکلوترون 60 اینچ آزمایشگاه تشعشعی برکلی کشف کردند. سال1947برای اولین بار ،Werner و Perlman مقدار قابل مشـاهده (30 میلی‌گرم ) Cm-242 را به‌صورت هیدروکسید در دانشگاه کالیفرنیا – برکلی به‌صورت خالص جداسازی کردند.
Crane ، Wallmann و Cunningham در سال 1950 متوجه شدند که قابلیت مغناطیسی نمونه‌های میکرو گرمی CmF3 برابر با GdF3 می‌باشد. این مسئله یک دلیل تجربی قاطع برای اختصاص ساختاری الکترونیکی به 3+Cm ارائه می‌دهد. در سال برای اولین بار ، کوریم به شکل اصلی ( عنصری ) توسط همان کارگران تهیه شد.
ایزوتوپها
چهارده ایزوتوپ برای کوریم شناخته شده است. پایدارترین این ایزوتوپها Cm-247 با نیمه عمر 16 میلیون سال می‌باشد و در مقایسه با عمر زمین به قدری کوتاه است که به نظر می‌رسد تمام کوریمهای اولیه باید سالهای بسیار دور از صحنه طبیعت ناپدید شده باشند. به‌علت زنجیره جذب نوترون و فروپاشیهای اشعه بتا که توسط شار ضعیف نوترونهای موجود درکانی‌های اورانیوم انجام می‌شود، احتمال حضور مقادیر بسیار کم کوریم در منابع اورانیوم طبیعی وجود دارد.
به هر حال ، وجود کوریم طبیعی هرگز مورد مکاشفه صورت نگرفته است. Cm-242 و Cm-244 در مقادیر مولتی گرمی یافت می‌شوند. Cm-248 تنها به‌صورت مقادیر میلی گرمی تولید شده است.
خواص
کوریم از برخی جهات شبیه گادولینیم است ( همساخت زمینی کمیاب آن ). اما کوریم ساختار بلوری پیچیده تری دارد. کوریم به رنگ نقره‌ای ، فعال از نظر شیمیایـــی و نسبت به آلومینیوم مثبت بــــــار تـــــر (electropositive) می‌باشد. بیشتر ترکیبات کوریم سه ظرفیتی ، به رنگ زرد کمرنگ هستند.
کاربردها
هر گرم Cm-242 تقریبا" 3 وات انرژی حرارتی تولید میکند که این مقدار با نیم وات تولید شده توسط Pu-238 برابر در نظر گرفته می‌شود. این امر موجب استفاده از کوریم بعنوان یکی از منابع تولید برق شده است. در حال حاضر قیمت فروش هر میلی گرم کوریم 100 دلار است.
کوریم ، درون بدن جذب و در استخوانها جمع می‌شود و چون تشعشعات آن موجب اختلال در مکانیسم ساخت گلبولهای قرمز می‌گردد، بنابراین بسیار سمی است.حداکثر مقدار مجاز Cm-244 در انسان ( قابل حل ) معادل 0,3 میکروکوری می‌باشد.
-
برکلیم
برکلیم ، عنصر شیمیایی است که با نشان Bk و عدد اتمی 97 در جدول تناوبی وجود دارد. این عنصر در دانشگاه برکلی کالیفرنیا تولید و نام آنرا بر اساس نام دانشگاه برکلیم گذاشتند.
تاریخ اکتشاف
برکلیم ، هشتمین عضو گروه اکتنیدها در دسامبر 1949 بوسیله "تامپسون آلبرت گئورسو" و "گلن سیبورگ" کشف گردید و بدین ترتیب پنجمین عنصر ترا اورانیمی تولید شد. این عنصر با بمباران سیکلو ترون مقادیر میلی گرمی Am-241 با یونهای هلیم در آزمایشگاه پرتوهای برکلی تولید شد.
ایزوتوپها
اولین ایزوتوپ تولید شده دارای جرم 243 و نیمه عمر فرسایش 4,5 ساعت بود. تاکنون ده ایزوتوپ شناسایی و تولید شدهاند. Bk-249 با نیمه عمر 314 روز ، جداسازی مقادیر زیاد برکلیم را ممکن میسازد، بطوریکه خصوصیات آنرا می‌توان با مقادیر قابل مشاهده بررسی کرد.
ترکیبات
یکی از اولین مقادیر قابل مشاهده ترکیبی از برکلیم خالص - کلرید برکلیم است که در سال 1962 تولید شد و وزن آن یک میلیاردم گرم است. برکلیم احتمالا" هنوز به شکل اصولی تولید نشده است، اما انتظار می‌رود که فلزی تقره‌ای و قابل حل آسان در اسیدهای معدنی بوده ، در حرارت زیاد فورا" با هوا یا اکسیژن ترکیب شده ، تولید اکسید نماید.
از روش انکسار اشعه X برای شناسایی ترکیبات مختلف استفاده می‌شود. برکلیم همانند سایر عناصر اکتینید در سیستم استخوانی وجود دارد.
کاربرد
این عنصر بعلت چگالی کم ، امروزه هیچگونه کاربرد تجاری یا فنی ندارد.
-
کالیفرنیم
کالیفرنیم ، ششمین عنصر فرا اورانیوم کشف شده در جدول تناوبی است. این عنصر ، دارای نشان Cf و عدد اتمی 98 می‌باشد.
ریشه لغوی
نام این عنصر از نام ایالت کالیفرنیا و دانشگاه کالیفرنیا – برکلی بر گرفته شده است.
تاریخچه اکتشاف
کشف کالیفرنیم در 17 مارس 1950 بوسیله hompson ، Street ، Albert Ghiorso و Glenn T. Seaborg ، محققان UC برکلی اعلام شد. این عنصر بوسیله بمباران مقادیر میکروگرمی Cm242 با MeV35 یونهای هلیم در سیکلوترون 60 اینچی آزمایشگاه برکلی ایجاد گردید. کالیفرنیم (III) تنها یون پایدار در محلولهای آبی است و تمامی تلاشها برای برای کاهش یا اکسیده کردن کالیفرنیم (III ) با شکست مواجه شده است.
جداسازی
جدا سازی کالیفرنیم به شکل فلزی آن هنوز تحقق نیافته است.
کاربردها
چون کالیفرنیم منبعی غنی از نوترون می‌باشد، انتظار کاربردهای زیادی از آن می‌رود. تا کنون از آن در اندازه‌گیری رطوبت نوترون و در تشخیص لایه‌های حاوی آب و نفت استفاده شده است. کالیفرنیم همچنین بعنوان یک منبع قابل حمل برای کشف فلزاتی نظیر طلا و نقره ، با استفاده از تحلیل فعل و انفعالات موجود در محل بکار می‌رود. امروزه Cf-252 توسط O.R.N.L به قیمت هر میلی‌گرم 10 دلار به فروش می‌رسد.در ماه می سال 1975 بیش از 63 میلی‌گرم از آن تولید و به فروش رسید. یک فرضیه این است که شاید کالیفرنیم در انفجارات ستاره‌ای خاصی بوجود می‌آید، چون فروپاشی رادیو اکتیو Cf-254 ( نیمه عمر 55 روز ) با خصوصیات منحنی‌های نوری چنین انفجاراتی که با تلسکوپ رویت شده است، تطبیق دارد. بهرحال این فرضیه مورد تردید است.
ایزوتوپها
ایزوتوپ Cf-249 از فروپاشی اشعه بتای Bk-249 حاصل می‌شود، درحالی‌که ایزوتوپهای سنگین‌تر بر اثر تابش شدید نوترون در این واکنشها بوجود می‌آیند. ایزوتوپ Cf-252 ( گسیلگر بسیار قوی نوترون ) به‌علت خاصیت رادیواکتیو شدید و برخی کاربردهای خاص معروف است.
هشدارها
یک میکروگرم آن در هر دقیقه 170 میلیون نوترون آزاد میکند که خطرات بیولوژیکی جدی را باعث می‌گردد. بنابراین هنگام کار با کالیفرنیم باید از محافظ استفاده کرد.
-
انشتانیم
انشتانیم ، یک عنصر مصنوعی است که در جدول تناوبی دارای نشان Es و عدد اتمی 99 می‌باشد. این عنصر ، جزء گروه اکتینیدها ،فلزی ،فوق‌العاده رادیواکتیو و ترااورانیوم (هفتمین در دسته) است. انشتانیم با بمباران نوترونی پلوتونیوم تولید شده ، در بقایای اولین آزمایش بمب هیدروژنی کشف شد. نام آن از نام آلبرت انیشتین گرفته شده و هیچ کاربرد شناخته شده ای ندارد. مطالعات تحقیقی با استفاده از ایزوتوپ Es-253 نشان می‌دهد که انشتانیم ، خواص شیمیائی تیپ عناصر سنگین آکتینید سه ظرفیتی را دارد.
تاریخچه
در سال 1952 ، "Albert Ghiorso" در دانشگاه کالیفرنیا – برکلی و گروه دیگری به رهبری "G.R.Choppin" در آزمایشگاه ملی لوس آلاموس ،برای اولین بار این عنصر را کشف کردند. هر دو گروه مشغول بررسی بقایای نخستین آزمایش بمب هیدروژنی در نوامبر 1952 بودند. آنها ایزوتوپ انشتانیم 253 (نیمه عمر 20،5 روز) را که ماحصل همجوشی هسته‌ای 15 نوترون با اورانیوم-238 ( پس از هفت بار کاهش بتا ) بود، کشف کردند. این یافته‌ها تا سال 1955 به‌علت تنشهای جنگ سرد مخفی نگاه داشته شد.
سال 1961 ، انشتانیم کافی برای جداسازی مقدار ماکروسکپی ایزوتوپ 253 تولید شده بود. وزن این نمونه تقریبا" 0,01 میلی‌گرم بود و با استفاده از ترازوی خاصی اندازه‌گیری شد. ماده تولید شده برای تولید مندلیفیم مورد استفاده قرار گرفت. مقادیر بیشتر انشتانیم توسط High Flux Isotope Reactor متعلق به آزمایشگاه ملی Oak Ridge در تنسی ، توسط بمباران پلوتونیم-239 با نوترون تولید شده است. طی یک برنامه چهار ساله بر تابش و جداسازی شیمیایی که با 1 کیلوگرم ایزوتوپ پلوتونیم آغاز شد، تقریبا" 3 میلی‌گرم انشتانیم بدست آمد.
ایزوتوپها
چهارده رادیوایزوتوپ برای انشتانیم شناخته شده است که پایدارترین آنها Es-252 با نیم عمر 471.7 روز ، Es-254 با نیمه عمر 275.7 روز ، Es-255 با نیمه عمر 39.8 روز و Es-253 با نیمه عمر 20.47 روز می‌باشند. تمام ایزوتوپهای رادیواکتیو دیگر آن ، نیمه عمری کمتر از 40 ساعت دارند و بیشتر اینها نیمه عمری کمتر از 30 دقیقه دارند. این عنصر همچنین 3 حالت برانگیختگی دارد که پایدارترین آنها Es-254m با نیمه عمر 39.3 ساعت است. ایزوتوپهای انیشتنیم در بازه وزن اتمی ، از Es-240 با 240.069amu تا Es-257 با 257.069amu قرار دارند.
-
فرمیم
فرمیم ، یک عنصر مصنوعی است که با نشان Fm و عدد اتمی 100 در جدول تناوبی وجود دارد. عنصری است ترانزورانیک فلزی با رادیواکتیو بالا از سری آکتینیدها. فرمیم با بمباران پلوتونیم توسط نوترون تولید شده است. نام این عنصر از نام "Enrico Fermi" فیزیکدان اتمی گرفته شده است.
خصوصیات قابل توجه
فقط مقادیر بسیار کمی فرمیم تولید یا جداسازی شده ، بنابراین نسبتا چیز کمی درباره خواص شیمیایی آن شناخته شده است. فقط حالت اکسیداسیون III آن به‌صورت محلول آبی وجود دارد. فرمیم 254 و ایزوتوپهای سنگین‌تر آن را می‌توان با بمباران سنگین نوترونی عناصر سبکتر از آن (مخصوصا اورانیوم و پلوتونیم ) تولید کرد.
در طی این فرایند ، قطاری از نوترون‌گیری توام با کاهش بتا ، ایزوتوپهای فرمیم را میسازد. شرایط بمباران سنگین نوترونی مورد نیاز برای ایجاد فرمیم در انفجارهای گرما هسته‌ای وجود دارد و قابل تکرار در آزمایشگاه می‌باشد. مانند High Flux Isotope Reactor at Oak Ridge National Laboratory. سنتز عنصر 102 (نوبلیوم) موقعی قطعی شد که فرمیم 250 بطور شیمیائی شناسائی شده بود. کاربرد شناخته شده ای برای فرمیم از تحقیقات بدست نیامده است. فرمیم ، هشتمین عنصر ترانزورانیک می‌باشد.
تاریخچه
فرمیم ( گرفته شده از نام Enrico Fermi ) اولین بار در سال 1952 توسط گروهی به سرپرستی Albert Ghiorso درخلال کار با بقایای انفجار اولین بمب هیدروژنی ، کشف شد.عنصر وقتی ساخته شد که اورانیوم 238 در دما و فشار بسیار بالای ناشی از انفجار با 17 نوترون ترکیب شد (در ضمن 7 کاهش بتا در روند ساخت عنصر اتفاق افتاد ). کار توسط University of California Radiation Laboratory ، Argonne National Laboratory و Los Alamos Scientific Laboratory مورد بازبینی قرار گرفت.
تمام این یافته‌ها به‌علت تنشهای ناشی از جنگ سرد تا تا سال 1955 سری نگاه داشته شد. در اواخر 1953 و اوایل 1954 یک گروه از موسسه فیزیک نوبل در استکهلم ، اورانیوم 238 را با یونهای اکسیژن 16 بمباران کرد که ماحصل آن ، یک alpha-emitter با وزن اتمی 250 و با 100 پروتون بود ( به عبارت دیگر ، عنصر 250 _100 ). گروه نوبل کشف را اعلام نکرد، اما ایزوتوپی که آنها تولید کردند، بعدها فرمیم 250 شناخته شد.
ایزوتوپها
17 رادیو ایزوتوپ فرمیم شناخته شدهاند که پایدارترین آنها Fm-257 با نیم عمر 100 روز ، Fm-253 با نیمه عمر 3 روز و Fm-252 با نیمه عمر 25.39 ساعت می‌باشند. تمام ایزوتوپهای رادیو اکتیو باقیمانده ، نیمه عمری کمتر از 5.4 ساعت دارند و بیشترین تعداد اینها نیمه عمری کمتر از 3 دقیقه دارند. این عنصر یک حالت برانگیختگی هم دارد ، (Fm-250 با نیمه عمر 1.8 ثانیه). ایزوتوپهای فرمیم از نظر وزن اتمی از 242.073 amu تا 259.101 amu یعنی (Fm-259) قرار دارند.
-
مندلفیم
مندلفیم ، عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی با نشان Md و عدد اتمی 101 فرار دارد. مندلفیم یکی از عناصر شیمیایی مصنوعی و ترااورانیوم محسوب می‌شود که نهمین عنصر ترااورانیم گروه اکتنیدها است.
تاریخچــــــــــــه
نام این عنصر از نام شیمیدان روسی و ابداع کننده جدول تناوبی "Dmitri Mendeleev" گرفته شده است. مندلفیم اولین بار توسط Albert Ghiorso , bernardHarvey , Greg Choppin و Glenn T. Seaborg در اوایل سال 1955 در حین بمباران ایزوتوپ Es-153 با یونهای هلیم در شتاب‌دهنده 60 اینچ آزمایشگاه تابشی برکلی شناسایی شد. ایزوتوپ تولید شده Md-256 با نیم عمر 76 دقیقه بود. اولین شناسایی از آن جهت حائز اهمیت بود که در آن Md-256 به روش یک اتم در هر لحظه تولید شد.
ایزوتوپهـــــــــا
اکنون چهارده ایزوتوپ شناسایی شده و نیم عمر Md-258 ، دو ماه می‌باشد. این ایزوتوپ با بمباران یک ایزوتوپ انشتنیم بوسیله یونهای هلیم تولید می‌گردد و بالاخره برای مشخص نمودن خصوصیات فیزیکی آن باید مقدار کافی Md-258 ساخته شود.
کاربردهـــــا
از Md-256 برای مشخص کردن بعضی از خصوصیات فیزیکی مندلفیم در محلول آبی استفاده می‌شود.
خصوصیات
تجربه نشان می‌دهد این عنصر علاوه بر حالت اکسیداسیون تری‌پازیتیو ( III) که از ویژگیهای عناصر اکتنید است، از حالت اکسیداسیون دی‌پازیتیو ( II ) نسبتا" پایدار نیز برخوردار می‌باشد.
