Plutonis: periodinės lentelės Hanibalas Lekteris

Turint omenyje tai, jog Saulės sistemoje plutonio jau seniai nebėra, o jo turime čia, Žemėje, tokia perspektyva – ne iš maloniųjų. Mat plutonis – išskirtinai žmogaus sukurtas elementas. Iki pat to momento, kai jis buvo susintetintas, žmogaus aplinkoje plutonio nebuvo.

Plutonis pasižymi išties nuožmaus ir bjauraus cheminio elemento reputacija. Apie ją išsamiai pasakojama knygoje „Plutonium. History of the World‘s Most Dangerous Element“ („Plutonis. Pavojingiausio pasaulyje cheminio elemento istorija“).

Žmonija ne taip seniai milžiniškais žingsniais žengė uranu grįsto technologinio progreso keliu. Urano radome mus supančioje aplinkoje. Tad fiziologiškai mūsų organizmams uranas lyg ir nėra naujovė. O štai plutonio mus supančioje aplinkoje nebuvo. Plutonį sukūrėme mes patys. Ir tai – bene pirma proga per pastaruosius šimtus milijonų metų gyviems organizmams patirti šio „radiacinio pragaro metalo“ poveikį. Mūsų organizmų, kaip ir bet kurie kiti gyvų organizmų, atsparumas plutoniui lygus apskritam nuliui. Tad juokai su plutoniu – menki.

Anglijos šiaurės vakarinėje dalyje esančios branduolinių tyrimų laboratorijos specialistai plutoniu domisi, nes jį reikia mokėti išgauti iš panaudoto branduolinio kuro ir saugoti, kad jis nepatektų į aplinką. Plutonis sudaro apie vieną procentą panaudoto branduolinio kuro. Plutonis sugeba daug įdomių dalykų. Beje, paprastoje laboratorijoje su plutoniu nepaeksperimentuosi – tam reikia specifinės laboratorijos: su specialia įranga, saugumo technologijomis.

Mendelejevo lentelėje nedaug cheminių elementų, kurie buvo ne atrasti, o sukurti. Vienas iš tokių – plutonis. Pirmąsyk jis buvo sukurtas 1940 m. Jo sukūrimo priežastis – radioaktyvumas. Jo skilimo pusperiodis svyruoja priklausomai nuo to, kokį turime plutonio izotopą. Jei plutonio kadaise buvo Saulės sistemos formavimosi periodu, jis visas suiro jau labai labai seniai – gerokai anksčiau nei jo dairytis Žemėje pradėjo mokslininkai.

„Prisipažinsiu, esu matęs maždaug olimpinio medalio dydžio plutonio gabaliuką, tačiau nemanau, jog galiu atskleisti, kur aš turėjau galimybę jį pamatyti, - pasakoja chemikas, Karališkosios tyrėjų draugijos narys Stephenas Liddle'as, kurio moksliniai interesai apima lantanoidų ir aktinoidų klasių elementus. – Jis atrodė visai nekaltai, kaip paprasčiausio blizgančio metalo gabaliukas. Tai keista ir įdomu, turint omenyje, jog plutonis šiaip jau gali būti labai spalvingas. Plutonio spalva kinta, priklausomai nuo oksidacijos procesų etapo.“

Plutonis kaip metalas yra neįtikėtinai tankus. Galite pamėginti plutonio gabalėlį perpjauti metalo pjūklu. Jis paprasčiausiai sulūš dar iki to momento, kai jums pavyks atpjauti bent nedidelį plutonio gabalėlį. Golfo kamuoliuko dydžio plutonio gabalėlis svertų daugiau nei kilogramą. Tad plutonis - ne tik bjaurus, bet ir masyvus dalykėlis.

Plutonis sudaro apie vieną procentą panaudoto branduolinio kuro. Kaip jis iškrapštomas iš branduolinio kuro kasečių? Tam tikru tirpalu (tributilo fosfatu): branduolinio kuro atliekos (plutonio nitratas) suvilgomos tuo tirpalu ir plutonis iškyla į tirpalo paviršių. Detaliau apie tai pasakojama rašinio pabaigoje pateiktame vaizdo siužete.

Plutonis pavojingas dėl keleto priežasčių. Pirmiausiai jis pavojingas todėl, kad yra kertinis atominės bombos elementas. Antroji ant Japonijos miesto Nagasakio 1945 m. numesta atominė bomba, kuri buvo vadinama „Storuliu“ („Fatman“), turėjo plutonio – sprogimo jėgą generavo plutonis. Lyginant su Hirošimos bomba, „Storulis“ pasižymėjo didesne griaunamąja galia.

Tačiau plutonis pavojingas dar ir tuo, jog yra nepaprastai nuodingas. Nuodingi yra daugelis sunkiųjų metalų, ypač talis. Tačiau plutonis nuodingas ne tik savo cheminėmis savybėmis, bet ir radioaktyvumu. Plutonio radioaktyvaus skilimo metu išspinduliuojamos alfa dalelės (helio branduoliai). Kai jos smogia į organizmo ląsteles, šios lieka siaubingai sužalotos. Maža to, alfa dalelės gali sukelti susirgimus onkologinėmis ligomis.

Knygoje „Plutonium. History of the World‘s Most Dangerous Element“ pasakojama, jog Los Alamoso atominių bombų gamykloje buvo klubas mokslininkų, kurie vystė plutonio cheminių tyrimų technologijas ir iš plutonio kūrė atomines bombas. Klubą sudarė keturi asmenys. Įdomiausia tai, jog jų vardų inicialai sudarė paradoksalią abreviatūrą UPPU (You Pee Pu – Tu šlapiniesi plutoniu). Ironiška istorija tuo nesibaigia. Atvirkščiai – tik prasideda.

Į vieno iš tos ketveriukės organizmą per nelaimingą atsitikimą pateko plutonio. Kaip tai nutiko? Kažkokiu būdu buvo pradurta jo mūvėta pirštinė ir UPPU klubo narys į pirštą įsidūrė adata, kuri buvo užteršta plutoniu. Nusimovęs pirštinę nelaimėlis pamatė, jog dūrio vietoje liko mažytė juoda žymė – plutonio fragmentai. Gydytojai mėgino juos „išlupti“… Viskas baigėsi tuo, jog per kitus 15 metų plutonio buvo randama jo šlapime. Žinoma, jo koncentracija nebuvo didelė: kad pavyktų aptikti plutonio dalelę, reikėdavo sukaupti 4 litrus šlapimo. Tačiau jis išgyveno. Ir bene vienintelis iš UPPU ketveriukės galėjo vadintis tikruoju UPPU nariu.

Plutonis susidaro branduoliniuose reaktoriuose kaip branduolinio kuro šalutinis produktas. Plutonį galima pagaminti iš urano, „įskiepijus“ keletą papildomų neutronų. Paprastai kalbant, branduoliniuose reaktoriuose gana neaktyvaus urano-238 izotopas sugeria neutronus ir virsta plutoniu-239.

Plutonis yra ne tik bjaurus cheminis elementas, bet ir… žavus metalas. Apie tai, jog jis – pasiutusiai kietas – jau kalbėjome. Plutonis dar išsiskiria tuo, jog gali turėti 6-7 skirtingas kristalines gardeles (analogiškų sugebėjimų turi ir anglis, kuri, priklausomai nuo kristalinės gardelės, gali būti grafitas, deimantas ir pan.). Cheminio elemento atmainos, viena nuo kitos besiskiriančios kristalinės gardelės struktūra, vadinamos alotropais. Plutonio alotropai skiriasi kietumu, mechaninėmis savybėmis, net tankiu. Todėl disponavimas plutoniu, gaminant atominę bombą, yra nepaprastai sudėtingas procesas.

Plutonis įdomus ir tuo, jog jis pasižymi gana žema lydymosi temperatūra +639ºC. Sunkiųjų metalų klasėje tai – labai žema temperatūra (palyginimui, osmis lydosi aukštesnėje nei +3000ºC temperatūroje).

Kai kurie plutonio izotopai yra tokie radioaktyvūs, jog būna gana karšti ir švyti rausvai. Mažiau radioaktyvūs izotopai nešvyti, tačiau juos palietus (jei tam atsirastų drąsos…) šilumą būtų galima justi.

Dar viena plutonio įdomybė susijusį su jo radioaktyvaus skilimo procesais. Tokio skilimo metu išsiskiria helio atomai. Jie nesitelkia į vieną telkinį, o lieka išsibarstę po plutonio luitą – kaip razinos vaisiniame pyrage. Beje, atominių bombų konstruktoriai tokių helio „razinų“ turėdavo vengti, mat esant jų pertekliui, bomba gali… nesprogti.

Kad helio „razinų“ pavojai būtų tik tokie… Visa bėda ta, jog laidojant plutonio atliekas reikia pasirūpinti tokiais konteineriais, kurie atlaikytų vidinį helio slėgį, kuris susiformuoja plutoniui yrant. Jei konteineriai bus per „minkšti“, helis gali juos susprogdinti iš vidaus. Geriausiu atveju mūsų kartos proproanūkiai, atkasę tokį „lobį“, pamatytų, jog konteineriai su plutoniu kažkodėl siaubingai išsipūtę…

Pabaigai – dar viena komiška istorija, susijusi su plutoniu. Kembridžo universiteto profesorius Alfredas Maddockas su plutoniu dirbo Antrojo pasaulinio karo metu. Vieną vakarą, kai jis buvo labai išvargęs, jis netyčia ant savo darbinio stalo papylė visas Jungtinės Karalystės plutonio atsargas – 10 mg. Mokslininką kone ištiko šokas – juk jis išbarstė visas JK plutonio atsargas! Tačiau jis sugalvojo problemos sprendimą: išpjovė stalo vidurį, išpjautą medieną sudegino ir tokiu būdu iš sudegusio medžio pelenų susigrąžino 9,5 mg turėtų plutonio atsargų… Po tokio eksperimento A. Maddockas buvo toks pavargęs, jog, viską sutvarkius, skylę stale taip ir paliko. Kitą rytą į laboratoriją atėjusius kolegas skylė vidury darbinio stalo, žinoma, ne tik nustebino. Profesorius gavo paaiškinti, kaip ji atsirado.