超级军网听说钚是一种物理、化学性质很奇怪的金属
来源：百度文库 编辑：超级军网 时间：2024/04/26 12:17:38
如何怪？，求科普。
最好解释一下为什么这么怪，结构有何特点。如何怪？，求科普。
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由于5f电子复杂的成键行为，金属钚在室温和熔点（639.5）之间居然有6种同素异形体，实属罕见。
由于较小的温度变动即可导致同素异形体间（也就是晶体结构）的转化，致使金属钚部件的加工十分令人头疼。
只要一点刺激，钚金属的密度变化可高达25%。它可以像玻璃一样脆，也可以拥有像铝一样的延展性；当钚凝固时，它的体积会膨胀——就如水冻成冰；新加工钚的银光闪闪的表面会在数分钟内失去光
泽。
由于5f电子复杂的成键行为，金属钚在室温和熔点（639.5）之间居然有6种同素异形体，实属罕见。
由于较小的温度变动即可导致同素异形体间（也就是晶体结构）的转化，致使金属钚部件的加工十分令人头疼。
只要一点刺激，钚金属的密度变化可高达25%。它可以像玻璃一样脆，也可以拥有像铝一样的延展性；当钚凝固时，它的体积会膨胀——就如水冻成冰；新加工钚的银光闪闪的表面会在数分钟内失去光
泽。
原来如此；
就是说压不得、刨不得、钻不得...
卖糕的，那可真是麻烦呀！
就是说压不得、刨不得、钻不得...
卖糕的，那可真是麻烦呀！
化学特性上，+2、+3、+4、+6、+7价都有，其中+4价（PuO2）最稳定。
锕系元素的主要化合价不怎么符合IIIB的族号（内电子层的相互作用太复杂了），和镧系均为+3不同。
锕+3 钍+4 镤+5 铀+6 镎+5 钚+4 镅+3 锔+3 锫+4 锎+3 锿+3 镄+3 钔+3 锘+2 铹+3
钚是世界上第二毒的物质（世界上第一毒的物质为钋）。一片阿斯匹林大小的钚，足以毒死2亿人，5克的钚足以毒死所有人类。钚的毒性比砒霜大4．86亿倍，比马钱子碱大约3．2亿倍。
锕系元素的主要化合价不怎么符合IIIB的族号（内电子层的相互作用太复杂了），和镧系均为+3不同。
锕+3 钍+4 镤+5 铀+6 镎+5 钚+4 镅+3 锔+3 锫+4 锎+3 锿+3 镄+3 钔+3 锘+2 铹+3
钚是世界上第二毒的物质（世界上第一毒的物质为钋）。一片阿斯匹林大小的钚，足以毒死2亿人，5克的钚足以毒死所有人类。钚的毒性比砒霜大4．86亿倍，比马钱子碱大约3．2亿倍。
目前掌握了钚的制备与加工、后处理技术的国家有哪些？
在室温和低于室温时，钚处于一种脆性的a 相，它为不同
寻常的低对称单斜晶典型矿物结构。到了583K 时，钚转变成高对称的fcc d 相。即
使处于单一相时，钚也表现出不寻常的行为——在a 相加热时的膨胀速度是铁的五倍
，而在d 相加热时却收缩。而且，与其它金属不同的是，钚在913K 的较低温度时就
熔融和收缩。液态钚具有很高的表面张力和比其它元素都高的粘度。
液态钚具有很高的表面张力和比其它元素都高的粘度。
在干燥空气中，钚表面会很快形成一层二氧化钚，从而起到保护
作用（这与铝受其氧化物保护情况相似），所以钚进一步腐蚀的速率很小（低于0.2
微米/年）。然而，在多年对钚的处理过程的经验中却有很多令人惊奇的现象，包括
自燃行为，和在氢气或湿空气的复杂气氛催化条件下，钚的反常腐蚀行为，这时钚的
表面腐蚀率可能增加13 个数量级。因此，不受控制的表面反应是钚老化的唯一最大
风险。这些反应不仅改变了材料的几何尺寸，还形成更容易分散的细微粉末，从而增
加了钚的不留意扩散和吸入的风险，这对钚的长期贮存是一个极为重要的安全事故。
寻常的低对称单斜晶典型矿物结构。到了583K 时，钚转变成高对称的fcc d 相。即
使处于单一相时，钚也表现出不寻常的行为——在a 相加热时的膨胀速度是铁的五倍
，而在d 相加热时却收缩。而且，与其它金属不同的是，钚在913K 的较低温度时就
熔融和收缩。液态钚具有很高的表面张力和比其它元素都高的粘度。
液态钚具有很高的表面张力和比其它元素都高的粘度。
在干燥空气中，钚表面会很快形成一层二氧化钚，从而起到保护
作用（这与铝受其氧化物保护情况相似），所以钚进一步腐蚀的速率很小（低于0.2
微米/年）。然而，在多年对钚的处理过程的经验中却有很多令人惊奇的现象，包括
自燃行为，和在氢气或湿空气的复杂气氛催化条件下，钚的反常腐蚀行为，这时钚的
表面腐蚀率可能增加13 个数量级。因此，不受控制的表面反应是钚老化的唯一最大
风险。这些反应不仅改变了材料的几何尺寸，还形成更容易分散的细微粉末，从而增
加了钚的不留意扩散和吸入的风险，这对钚的长期贮存是一个极为重要的安全事故。
由于其放射性本性，钚还通过自辐射破坏作用发生“从里到外”的老化。钚239 的衰
变主要是a 粒子衰变（放出一个a 粒子，或He2+，并变成一个铀核子），它使钚的晶
格结构遭到破坏。最严重破坏的是铀核子在a 衰变时的反冲。a 粒子获得电子变成氦
原子，氦原子会造成钚的晶格缺陷，如空位。每一次衰变放出的约5MeV 的能量大部
分都转化成了热，所以钚摸上去明显感觉是热的。钚放射性衰变生的能量不断沉积，
从而破坏了钚的晶格结构，并使部分钚变成的其它元素。比如，在标准温度和压力下
，1 千克钚在50 年中会积聚约0.2 升氦（约2000at.ppm），以及3700ppm的镅和1700ppm
的铀（图15）。幸运的是，大部分的晶格缺陷在室温下都消除了。但是，由残余晶
格破坏和化学性质变化引起的缺陷会影响钚随温度，压力或化学反应变化稳定性的精
微平衡。这类缺陷还会影响扩散速率，并使钚金属膨胀。
变主要是a 粒子衰变（放出一个a 粒子，或He2+，并变成一个铀核子），它使钚的晶
格结构遭到破坏。最严重破坏的是铀核子在a 衰变时的反冲。a 粒子获得电子变成氦
原子，氦原子会造成钚的晶格缺陷，如空位。每一次衰变放出的约5MeV 的能量大部
分都转化成了热，所以钚摸上去明显感觉是热的。钚放射性衰变生的能量不断沉积，
从而破坏了钚的晶格结构，并使部分钚变成的其它元素。比如，在标准温度和压力下
，1 千克钚在50 年中会积聚约0.2 升氦（约2000at.ppm），以及3700ppm的镅和1700ppm
的铀（图15）。幸运的是，大部分的晶格缺陷在室温下都消除了。但是，由残余晶
格破坏和化学性质变化引起的缺陷会影响钚随温度，压力或化学反应变化稳定性的精
微平衡。这类缺陷还会影响扩散速率，并使钚金属膨胀。
尽管钚的电阻在室温下非常高，
但到温度下降到100K 以下时，电阻值就会减小。在接近绝对零度时，它的
比热比正常高10 倍。其磁化率也非同寻常的高，并基本保持不变，只在温度下降时
有少许减小，表现出具有磁性的倾向。但即使在最低的温度下，钚也不会像
其它金属一样出现一种典型的长距有序状态（磁性或超导性）。
尽管钚的电阻在室温下非常高，
但到温度下降到100K 以下时，电阻值就会减小。在接近绝对零度时，它的
比热比正常高10 倍。其磁化率也非同寻常的高，并基本保持不变，只在温度下降时
有少许减小，表现出具有磁性的倾向。但即使在最低的温度下，钚也不会像
其它金属一样出现一种典型的长距有序状态（磁性或超导性）。
目前掌握了钚的制备与加工、后处理技术的国家有哪些？
常凯申2.0版 发表于 2010-5-31 23:08
目前钚有两个来源，一个是热中子堆（石墨堆、轻水堆）的乏燃料棒中提取，另一个是快堆中增殖。目前掌握钚提取技术的国家以前一种方式为主，少部分国家能兼用后一种方式。
武器级钚：
既有铀弹又有钚弹的五大流氓（毛子已经关停了所有武器级钚的生产堆）、以色列（法国帮助）、朝鲜（宣称）、日本（能产民用级钚，有武器级潜力）、印度。
据说利比亚曾制造了少量钚，不够核弹。
巴基斯坦的核弹使用的是浓缩铀，不是钚。
民用级钚：
去看看谁家有民用快堆就知道了。现在美俄英法德日都有生产民用钚的能力。
中国的核电站是清一色的压水堆，快堆才刚刚用毛子技术建起示范堆。
目前掌握了钚的制备与加工、后处理技术的国家有哪些？
常凯申2.0版 发表于 2010-5-31 23:08
目前钚有两个来源，一个是热中子堆（石墨堆、轻水堆）的乏燃料棒中提取，另一个是快堆中增殖。目前掌握钚提取技术的国家以前一种方式为主，少部分国家能兼用后一种方式。
武器级钚：
既有铀弹又有钚弹的五大流氓（毛子已经关停了所有武器级钚的生产堆）、以色列（法国帮助）、朝鲜（宣称）、日本（能产民用级钚，有武器级潜力）、印度。
据说利比亚曾制造了少量钚，不够核弹。
巴基斯坦的核弹使用的是浓缩铀，不是钚。
民用级钚：
去看看谁家有民用快堆就知道了。现在美俄英法德日都有生产民用钚的能力。
中国的核电站是清一色的压水堆，快堆才刚刚用毛子技术建起示范堆。
miliamlau 发表于 2010-5-31 22:50 
这个似乎是美国人的忽悠，丫的公开文件（例如：http://library.sciencemadness.or ... w/pubs/00818035.pdf）里写德尔塔相钚机械性能接近于铝，但根据航天港三郎同志说法，德尔塔相的钚也就稍微比阿尔法相的好一点。
我怀疑这是美国人误导没做过实验无核国家的阴谋。
这个似乎是美国人的忽悠，丫的公开文件（例如：http://library.sciencemadness.or ... w/pubs/00818035.pdf）里写德尔塔相钚机械性能接近于铝，但根据航天港三郎同志说法，德尔塔相的钚也就稍微比阿尔法相的好一点。
我怀疑这是美国人误导没做过实验无核国家的阴谋。
天堂风暴 发表于 2010-5-31 23:49
安啦，他们忽悠没成功就可以了。
安啦，他们忽悠没成功就可以了。
钚造个球形弹芯没啥难的，就是美国上世纪40年代水平，印度能，朝鲜似乎也能。
但是第二代核武器采用气体助爆，助爆气体要在引爆前通过弹芯上的阀门注入，要把钚加工出一个阀门（还要保证内爆压缩时这个阀门不会影响超临界状态的达成），这可就很难了。
但是第二代核武器采用气体助爆，助爆气体要在引爆前通过弹芯上的阀门注入，要把钚加工出一个阀门（还要保证内爆压缩时这个阀门不会影响超临界状态的达成），这可就很难了。
钚造个球形弹芯没啥难的，就是美国上世纪40年代水平，印度能，朝鲜似乎也能。
但是第二代核武器采用气体助 ...
天堂风暴 发表于 2010-6-1 00:00
没错，钚造出简单几何形状还不算难，精细形状加工就要人命了。
即使造出来了，也得天天想着钚自身的老化变形什么的会不会影响超临界达成。
钚弹，还是要趁新鲜爆掉。
钚造个球形弹芯没啥难的，就是美国上世纪40年代水平，印度能，朝鲜似乎也能。
但是第二代核武器采用气体助 ...
天堂风暴 发表于 2010-6-1 00:00
没错，钚造出简单几何形状还不算难，精细形状加工就要人命了。
即使造出来了，也得天天想着钚自身的老化变形什么的会不会影响超临界达成。
钚弹，还是要趁新鲜爆掉。
miliamlau 发表于 2010-5-31 23:07
miliamlau 发表于 2010-6-1 00:10
钚这东西和女人一样啊，都要趁新鲜赶紧用{:jian:}
而且也都是善变的
钚这东西和女人一样啊，都要趁新鲜赶紧用{:jian:}
而且也都是善变的
问个问题，既然钚那么毒，能不能直接用来做生化武器啊？
sssj 发表于 2010-6-1 06:37
最毒的确是钋，就是毛子暗杀叛逃特工用的东西。铍虽然也很毒，但没有钚钋这么厉害。
最毒的确是钋，就是毛子暗杀叛逃特工用的东西。铍虽然也很毒，但没有钚钋这么厉害。
问个问题，既然钚那么毒，能不能直接用来做生化武器啊？
craghack 发表于 2010-6-1 08:26
不能。毒性只是理论值，就算你有一片阿司匹林大小的钚，你如何把它的剂量均摊到2亿人头上去还不考虑精确度？从实现手段上行不通。
其次，毒性有急性毒和慢性毒之分，前者是大剂量引发的，后者是小剂量累积的。举个例：亚硝酸盐的急性毒性是组织器官缺氧，而慢性毒性是致癌。
钚很毒，但这指的是急性毒，与放射性无关。放射性与慢性毒有关。
慢性毒越强，毒剂残留对生物的持续损害越大，给使用方带来的麻烦也越大。
所以钚虽毒，也不能做脏弹那样的生化武器。
问个问题，既然钚那么毒，能不能直接用来做生化武器啊？
craghack 发表于 2010-6-1 08:26
不能。毒性只是理论值，就算你有一片阿司匹林大小的钚，你如何把它的剂量均摊到2亿人头上去还不考虑精确度？从实现手段上行不通。
其次，毒性有急性毒和慢性毒之分，前者是大剂量引发的，后者是小剂量累积的。举个例：亚硝酸盐的急性毒性是组织器官缺氧，而慢性毒性是致癌。
钚很毒，但这指的是急性毒，与放射性无关。放射性与慢性毒有关。
慢性毒越强，毒剂残留对生物的持续损害越大，给使用方带来的麻烦也越大。
所以钚虽毒，也不能做脏弹那样的生化武器。
看来具有如此化学毒性的钚制成“脏弹”比制成核弹不见得威力小多少，还省去了制备武器级钚的复杂工艺，如果制成纳米粉掺入气溶胶基底，用无人机在一个城市一定高度均匀布撒，可能效果还要好于核弹。
你说的是铍元素吧。
sssj 发表于 2010-6-1 06:37
铍的致死剂量是毫克级的，慢性毒性可致癌或铍尘肺病
你说的是铍元素吧。
sssj 发表于 2010-6-1 06:37
铍的致死剂量是毫克级的，慢性毒性可致癌或铍尘肺病
看来具有如此化学毒性的钚制成“脏弹”比制成核弹不见得威力小多少，还省去了制备武器级钚的复杂工艺，如果 ...
gumer 发表于 2010-6-1 10:41
想都不要想。你知道这样做了，周围多少范围将在成千上万年内成为死亡之地吗？
想想钚的粉尘随着空气，水的流动不断扩散。注意这不是核爆后的放射性烟尘（核裂变产物里有多种金属和稀有气体，只有一部分是有放射性的），是纯的钚尘！这毁灭性可不是钚弹能比的。
看来具有如此化学毒性的钚制成“脏弹”比制成核弹不见得威力小多少，还省去了制备武器级钚的复杂工艺，如果 ...
gumer 发表于 2010-6-1 10:41
想都不要想。你知道这样做了，周围多少范围将在成千上万年内成为死亡之地吗？
想想钚的粉尘随着空气，水的流动不断扩散。注意这不是核爆后的放射性烟尘（核裂变产物里有多种金属和稀有气体，只有一部分是有放射性的），是纯的钚尘！这毁灭性可不是钚弹能比的。
miliamlau 发表于 2010-6-1 10:51
放心吧，会很快氧化的
放心吧，会很快氧化的
该用户只能删除 发表于 2010-6-1 11:42
氧化了还是钚元素，毒性、放射性照旧
氧化了还是钚元素，毒性、放射性照旧
miliamlau 发表于 2010-6-1 12:29
钚元素怎么具有那么大的毒性？
钚元素怎么具有那么大的毒性？
钚元素怎么具有那么大的毒性？
Leibowivz 发表于 2010-6-1 13:13
超重金属+强放射性+超级强的结合能力+5f电子层神秘莫测的性质
吞入体内形成内照射，就连空气中只能行进几个毫米连防护措施都不用的a射线都能成为杀人利器，别说钚这种又剧毒又强放射性的东西了。
钚元素怎么具有那么大的毒性？
Leibowivz 发表于 2010-6-1 13:13
超重金属+强放射性+超级强的结合能力+5f电子层神秘莫测的性质
吞入体内形成内照射，就连空气中只能行进几个毫米连防护措施都不用的a射线都能成为杀人利器，别说钚这种又剧毒又强放射性的东西了。
十分恐怖啊。。。。。。。。
miliamlau 发表于 2010-6-1 13:40
那退役了的含钚核武器怎么处理？
那退役了的含钚核武器怎么处理？
那退役了的含钚核武器怎么处理？
Leibowivz 发表于 2010-6-1 14:11
拆解回炉，除去衰变产物，重新提纯，制成新的钚弹
没钱的就转化为民用钚
这个不难，能处理乏燃料棒就基本可以干这个。
那退役了的含钚核武器怎么处理？
Leibowivz 发表于 2010-6-1 14:11
拆解回炉，除去衰变产物，重新提纯，制成新的钚弹
没钱的就转化为民用钚
这个不难，能处理乏燃料棒就基本可以干这个。
问个问题，既然钚那么毒，能不能直接用来做生化武器啊？
craghack 发表于 2010-6-1 08:26
价钱、数量、储运形式、投放方式、杀伤范围控制和时效控制，你都考虑一遍，就得出结论了。
实际上，生化武器适合恐怖分子，不适合战争。
问个问题，既然钚那么毒，能不能直接用来做生化武器啊？
craghack 发表于 2010-6-1 08:26
价钱、数量、储运形式、投放方式、杀伤范围控制和时效控制，你都考虑一遍，就得出结论了。
实际上，生化武器适合恐怖分子，不适合战争。
miliamlau 发表于 2010-6-1 10:48
我google了一下，没有这么艺术吧
Po210 急性半致死剂量（个体80公斤）是1微克，也就是说，1克这东西拿来给1百万人均分，会死50万。
我google了一下，没有这么艺术吧
Po210 急性半致死剂量（个体80公斤）是1微克，也就是说，1克这东西拿来给1百万人均分，会死50万。
我们国家过去在兰州是有规模很大的石墨反应堆，应该是专门生产钚的，那个反应堆功率好像有四五十万千瓦吧，比秦山核电厂的功率都大，但是出于安全考虑，80年代关掉了。
网上有人说现在我们核燃料的后处理技术还不如北朝鲜，伊朗这些国家，原因就是很多年不搞这个了。
网上有人说现在我们核燃料的后处理技术还不如北朝鲜，伊朗这些国家，原因就是很多年不搞这个了。
:Q 伴随人类进步的还是毁灭自身的能力
worker2006 发表于 2010-6-1 19:31
不是安全考虑，是数量足够了，国外根据中国产钚堆的功率和运行时间对中国武器级钚总产量估计一般是4~8吨，而根据国内外各种资料，估计土鳖一枚核弹用的武器级钚是2公斤左右，而且还要加上铀，对于目前中国的核战略来说，武器级核材料怎么看都是足够了。
就算将来国际形势有变，产钚也不用石墨堆了，将来直接上增殖快堆了。
不是安全考虑，是数量足够了，国外根据中国产钚堆的功率和运行时间对中国武器级钚总产量估计一般是4~8吨，而根据国内外各种资料，估计土鳖一枚核弹用的武器级钚是2公斤左右，而且还要加上铀，对于目前中国的核战略来说，武器级核材料怎么看都是足够了。
就算将来国际形势有变，产钚也不用石墨堆了，将来直接上增殖快堆了。
Plutonium stockpiles, 1999 Weapon-grade Commercial-grade 
Argentina 0 6 metric tons (t) Belgium 0 23-31 t Brazil 0 0.6 t Britain 7.6 t 98.4 t (~51 t separated) China 1.7-2.8 t 1.2 t France 6-7 t 151-205 t (~70 t separated) Germany 0 75-105 t (~17 t separated) India 150-250 kg 6 t (< 1 t separated) Israel 300-500 kg 0 Japan 0 119-262 t (~21 t separated) Kazakhstan 2-3 t* 0 North Korea 25-35 kg 0 Pakistan 0 0.5 t (0 separated) Russia 140-162 t 65 t (~30 t separated) United States 85 t 257.2 t (14.5 t separated) Total 242.3 t-267.4 t 802.4 t-1037.4 t (~203.5 t)
原注：能源部错把哈萨克斯坦的钚分类成武器级，这些钚是增值堆中生产出来的，需要后处理，属于民用钚。
Argentina 0 6 metric tons (t) Belgium 0 23-31 t Brazil 0 0.6 t Britain 7.6 t 98.4 t (~51 t separated) China 1.7-2.8 t 1.2 t France 6-7 t 151-205 t (~70 t separated) Germany 0 75-105 t (~17 t separated) India 150-250 kg 6 t (< 1 t separated) Israel 300-500 kg 0 Japan 0 119-262 t (~21 t separated) Kazakhstan 2-3 t* 0 North Korea 25-35 kg 0 Pakistan 0 0.5 t (0 separated) Russia 140-162 t 65 t (~30 t separated) United States 85 t 257.2 t (14.5 t separated) Total 242.3 t-267.4 t 802.4 t-1037.4 t (~203.5 t) 原注：能源部错把哈萨克斯坦的钚分类成武器级，这些钚是增值堆中生产出来的，需要后处理，属于民用钚。
无须关怀 发表于 2010-6-1 18:36
你那个才艺术了。钋210的半致死剂量经消化道是50ng，而经呼吸道只需10ng！10亿ng=1g！
你那个才艺术了。钋210的半致死剂量经消化道是50ng，而经呼吸道只需10ng！10亿ng=1g！
受教了！以后大大们多搞点科普！
回复 16# craghack
这个谁家用的起？
这个谁家用的起？
miliamlau 发表于 2010-6-1 10:51
acoustics 发表于 2010-6-2 16:25
爆那天的天气如何？
爆那天的天气如何？
miliamlau 发表于 2010-6-2 16:33