プルトニウムは核燃料の原料になるもので、有名な核物質の1つです。核エネルギーは人々の生活を便利にするために使われているが、そのエネルギーを利用した残虐な兵器も存在する。それゆえ、プルトニウムをはじめとした核物質の平和利用を推進するという国際枠組みもあるぞ。この記事では、プルトニウムの性質や用途だけでなく、プルトニウムに関する条約についても言及するつもりです。ぜひ、この機会にプルトニウムについての理解を深めてくれ。
化学に詳しいライター通りすがりのペンギン船長と一緒に解説していきます。
ライター／通りすがりのペンギン船長
現役理系大学生。環境工学、エネルギー工学を専攻している。これらの学問への興味は人一倍強い。資源材料学、環境化学工学、バイオマスエネルギーなども勉強中。
プルトニウムについて学ぼう！
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皆さんはプルトニウムという元素に対してどのようなイメージをもっているでしょうか？原子爆弾のような核兵器を連想する人が多いかと思います。このような恐ろしいイメージに結び付くプルトニウムですが、化学的な性質や核物質としての特徴について詳しく知っているという方は多くはないでしょう。
今回の記事では、化学・物理学などの様々な学問の視点で、プルトニウムについて解明していきます。また、プルトニウムが核兵器以外でどのように平和利用されているのかということも述べますよ。それでは早速、プルトニウムがどのような物質であるのかを説明していきます。
プルトニウムとは？
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プルトニウムは元素記号がPuで、原子番号が94の金属元素です。元素周期表の中では、プルトニウムは上から7行目に位置しており、アクチノイド元素に分類されます。プルトニウムの同位体は10種類を超え、いずれも放射性物質に分類されますよ。
単体のプルトニウムは銀白色の金属光沢をもっています。金属プルトニウムは、硝酸中や濃硫酸中では表面に酸化被膜をつくり、溶解することはありません。プルトニウムは不動態のような性質をもつのです。また、プルトニウムは非常に重く、金属プルトニウムの比重は約19.8となっています。化学的な毒性は他の重金属と同程度とされていますよ。
しかしながら、プルトニウムには化学的な毒性だけでなく、放射性物質としての毒性もあります。プルトニウムは原子核崩壊のときにアルファ線を放出するため、動物の肺などに蓄積されると強い発がん性を示すことで知られていますよ。
プルトニウムの核分裂連鎖反応
プルトニウムという物質の最大の特徴は、核分裂連鎖反応を引き起こすことができるという点です。核分裂連鎖反応が発生する際には、膨大なエネルギーが放出されることが知られています。核分裂連鎖反応は以下で述べるような反応です。
プルトニウム239に中性子を当てると、プルトニウム原子核が2つの原子核に分かれます。このとき、平均で中性子が2.5個放出されますよ。この中性子が他のプルトニウムに当たると、そのプルトニウム原子核が分裂します。このように、プルトニウムに一度中性子を当てるだけで、連鎖的に核分裂を続けることができるようになるのです。これが核分裂連鎖反応ですよ。
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