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應用領域

同位素(su)钚-239是(shi)核武器(qi)中最重要的(de)(de)(de)裂(lie)變成(cheng)份。將钚核置入反射(she)體（質(zhi)(zhi)量數大的(de)(de)(de)物質(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)反射(she)層）中，能使逃逸的(de)(de)(de)中子再(zai)反射(she)回彈心，減少中子的(de)(de)(de)損失，進(jin)而降低(di)钚達到臨(lin)(lin)界(jie)質(zhi)(zhi)量的(de)(de)(de)標準量：從原需16公斤的(de)(de)(de)钚，可減少至10公斤，即一(yi)個(ge)直徑約(yue)10厘米的(de)(de)(de)球體的(de)(de)(de)量。它的(de)(de)(de)臨(lin)(lin)界(jie)質(zhi)(zhi)量約(yue)僅有鈾-235的(de)(de)(de)三(san)分之一(yi)。

曼哈(ha)頓計(ji)劃(hua)期間(jian)制(zhi)造(zao)的(de)“胖子(zi)(zi)原子(zi)(zi)彈”型钚彈，為(wei)了達到(dao)極高的(de)密(mi)度而(er)選擇使用易爆(bao)炸、壓縮(suo)的(de)钚，再(zai)結合(he)中心(xin)中子(zi)(zi)源，以刺(ci)激反應(ying)進行、提高反應(ying)效率。因此，钚彈只(zhi)需6.2公斤钚便可達到(dao)爆(bao)炸當(dang)量，相當(dang)于兩萬(wan)噸(dun)的(de)三(san)硝基甲苯（TNT）。在理想假設中，僅僅4公斤的(de)钚原料（甚至(zhi)更少(shao)），只(zhi)要搭配復雜的(de)裝(zhuang)配設計(ji)，就可制(zhi)造(zao)出一個原子(zi)(zi)彈。

核廢(fei)(fei)料(liao)(liao)：一般輕水反應(ying)(ying)(ying)爐所產生的核廢(fei)(fei)料(liao)(liao)中(zhong)(zhong)含有钚(bu)(bu)，但為钚(bu)(bu)-242、钚(bu)(bu)-239和(he)(he)钚(bu)(bu)-238的混合物(wu)。它的濃度不足以制(zhi)作(zuo)成核武(wu)器，不過可以改用作(zuo)一次性的混氧(yang)燃料(liao)(liao)（MOX fuel）。在反應(ying)(ying)(ying)爐中(zhong)(zhong)以慢速熱中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)放(fang)射(she)線照射(she)钚(bu)(bu)時，會偶然發生中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)俘獲，而增加钚(bu)(bu)-242和(he)(he)钚(bu)(bu)-240的量。因此反應(ying)(ying)(ying)進行到第二輪之后(hou)，钚(bu)(bu)只(zhi)能(neng)和(he)(he)快中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)反應(ying)(ying)(ying)堆(dui)反應(ying)(ying)(ying)、消耗。在反應(ying)(ying)(ying)器中(zhong)(zhong)沒有快中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)時（普遍(bian)情況下），剩余(yu)的钚(bu)(bu)通常會被(bei)遺(yi)棄(qi)，形成壽命(ming)長、處理棘(ji)手的核廢(fei)(fei)料(liao)(liao)。

歷史沿革

1934年，恩里科·費(fei)米和羅馬大學的(de)研究團隊發布消(xiao)息表示他們發現(xian)(xian)了元素(su)94。1783年胡塞(sai)·德盧(lu)亞(ya)爾和浮士圖·德盧(lu)亞(ya)爾兄弟發現(xian)(xian)從(cong)黑(hei)鎢礦(kuang)可以(yi)獲得同樣的(de)酸。費(fei)米將(jiang)元素(su)取名“hesperium”，并曾在他1938年的(de)諾貝爾獎演說(shuo)中提及。然而，他們的(de)研究成果其實是鋇(bei)、氪等許(xu)多其他元素(su)的(de)混合物。但由于當時核分裂尚未(wei)發現(xian)(xian)，這個誤會(hui)便(bian)一直延(yan)續。

1940年美國G.T.西博格、E.M.埃德溫·麥克(ke)米倫、J.W.肯尼迪和A.C.沃爾(er)用152.4cm回旋加速器(qi)加速的16兆電子伏氘核轟擊鈾時(shi)發(fa)現(xian)钚-238。第二年又發(fa)現(xian)钚的最重要(yao)的同位素钚-239。

1941年，經找到周期(qi)表中最(zui)后一個可能(neng)存在的(de)元素，而考慮(lv)過“ultimium”或“extremium”等名稱。

元素簡介

钚（Plutonium），原子序數為94，元(yuan)素(su)符號(hao)是Pu，是一種具放(fang)射性(xing)的超鈾(you)元(yuan)素(su)。半衰期為24萬5千年。它屬(shu)于錒系金屬(shu)，外表呈銀(yin)白(bai)色(se)，接觸空氣后容易(yi)銹(xiu)蝕、氧(yang)化(hua)，在表面生成(cheng)無(wu)光澤的二氧(yang)化(hua)钚。

钚有六種(zhong)同位(wei)素和四(si)種(zhong)氧化(hua)態(tai)，易和碳、鹵素、氮(dan)、硅(gui)起化(hua)學反應。钚暴露在潮濕的空(kong)氣中時會產生氧化(hua)物和氫化(hua)物，其體(ti)積(ji)最(zui)大可膨脹70%，屑(xie)狀的钚能自燃。它(ta)也是一種(zhong)放射(she)性(xing)(xing)毒(du)物，會于骨髓中富(fu)集。因此(ci)，操作、處理钚元(yuan)素具有一定的危險(xian)性(xing)(xing)。

物理性質

钚(bu)和(he)(he)多數金屬(shu)(shu)一樣具(ju)銀灰色外表，又與鎳特別相似，但它(ta)(ta)在(zai)氧(yang)化后會(hui)迅速(su)轉為暗(an)灰色（有時呈黃色或橄欖綠）。钚(bu)在(zai)室(shi)溫下(xia)以α型存(cun)在(zai)，是(shi)元素(su)最普遍的(de)(de)(de)結構型態（同(tong)素(su)異(yi)形(xing)體(ti)），質地如鑄(zhu)鐵般堅而質脆，但與其他金屬(shu)(shu)制成合金后又變得(de)柔軟而富延展性(xing)。钚(bu)和(he)(he)多數金屬(shu)(shu)不(bu)同(tong)，它(ta)(ta)不(bu)是(shi)熱和(he)(he)電(dian)的(de)(de)(de)良好導體(ti)。它(ta)(ta)的(de)(de)(de)熔點很(hen)低(di)（640°C），而沸點異(yi)常(chang)的(de)(de)(de)高（3235°C）。

钚在室溫(wen)時的電阻率(lv)比一般金屬(shu)高(gao)很(hen)多(duo)，而且钚和多(duo)數金屬(shu)相反，其電阻率(lv)隨溫(wen)度(du)(du)降低(di)而提高(gao)。但研究指出，當溫(wen)度(du)(du)降至(zhi)100K以(yi)下時，钚的電阻率(lv)會(hui)急劇降低(di)。電阻率(lv)由于輻射損(sun)傷，會(hui)在20K之(zhi)后(hou)逐漸提高(gao)，速(su)率(lv)因同位素結構(gou)而異。

钚具(ju)有自(zi)發輻射性質，使得(de)晶體結構產生疲勞，即原有秩序的原子(zi)排列因為輻射而隨時(shi)(shi)間(jian)產生紊亂。然而，當溫度上升(sheng)超過(guo)100K時(shi)(shi)，自(zi)發輻射也能導致退火，削弱(ruo)疲勞現(xian)象。

钚(bu)和多數金(jin)屬不(bu)同：它的密(mi)度在熔化時(shi)變大（約2.5%），但液態金(jin)屬的密(mi)度又隨溫度呈線性下降。另外，接近熔點(dian)時(shi)，钚(bu)的液態金(jin)屬具(ju)有很高(gao)的黏性和表面張力（相較于其(qi)他金(jin)屬）。

钚(bu)最(zui)(zui)普遍釋放的游離輻射類(lei)型是α粒子(zi)(zi)發(fa)(fa)射（即釋放出高能的氦原子(zi)(zi)核(he)）。最(zui)(zui)典型的一種核(he)武器核(he)心即是以5公(gong)斤（約12.5×1024個(ge)）钚(bu)原子(zi)(zi)構成。由于钚(bu)的半衰期為24100年(nian)，故其每秒約有11.5×1012個(ge)钚(bu)原子(zi)(zi)產(chan)生(sheng)衰變(bian)，發(fa)(fa)射出5.157MeV的α粒子(zi)(zi)，相當于9.68瓦特能量。α粒子(zi)(zi)的減速會(hui)釋放出熱能，使(shi)觸(chu)摸(mo)時(shi)感覺溫暖。

化學性質

钚(bu)(bu)及其同位素因為其放射(she)性(xing)而(er)(er)有(you)一定危(wei)(wei)險性(xing)。钚(bu)(bu)產生(sheng)的(de)(de)(de)α射(she)線(xian)并不(bu)會(hui)穿(chuan)透人(ren)(ren)體(ti)的(de)(de)(de)皮(pi)膚而(er)(er)進入人(ren)(ren)體(ti)，但钚(bu)(bu)可(ke)能(neng)被人(ren)(ren)體(ti)吸(xi)入或消化而(er)(er)進入人(ren)(ren)體(ti)從而(er)(er)對內臟(zang)(zang)造成不(bu)利影響。α射(she)線(xian)會(hui)造成細胞(bao)的(de)(de)(de)損傷、染色體(ti)的(de)(de)(de)損傷，理論上可(ke)能(neng)導(dao)致癌癥發病(bing)率(lv)的(de)(de)(de)上升。但是這種(zhong)影響并不(bu)會(hui)比其它能(neng)放出(chu)α射(she)線(xian)的(de)(de)(de)放射(she)性(xing)物質危(wei)(wei)害(hai)更(geng)大(da)。相比之下，钚(bu)(bu)的(de)(de)(de)半衰(shuai)期很長，使得(de)單位時間里的(de)(de)(de)輻射(she)量相對要(yao)小，危(wei)(wei)害(hai)也就更(geng)小。在自然界廣(guang)泛存在的(de)(de)(de)氡的(de)(de)(de)放射(she)危(wei)(wei)害(hai)就要(yao)比钚(bu)(bu)大(da)的(de)(de)(de)多。钚(bu)(bu)容易在人(ren)(ren)體(ti)的(de)(de)(de)肝臟(zang)(zang)和骨骼中聚集，但該過程(cheng)非常緩慢。

在(zai)20世紀四十(shi)年代，美國就有26名工作人(ren)員因(yin)(yin)核武器研究，受到(dao)了(le)钚的(de)污染。但是在(zai)他們身上并(bing)沒(mei)有出(chu)現嚴重的(de)健康影響(xiang)，更沒(mei)有人(ren)因(yin)(yin)此而死亡。

在一般情況下，钚有六(liu)種(zhong)(zhong)同素異(yi)形體(ti)，并(bing)(bing)在高溫、限定壓力范圍下有第七種(zhong)(zhong)（zeta，ζ）存(cun)在。這些(xie)同素異(yi)形體(ti)的內能相近，但擁有截然(ran)不同的密度(du)和晶體(ti)結構。因此钚對(dui)溫度(du)、壓力以及化學性(xing)質的變化十(shi)分敏感(gan)，各同素異(yi)形體(ti)的體(ti)積并(bing)(bing)隨相變而(er)具有極大差異(yi)性(xing)。密度(du)因同素異(yi)形體(ti)而(er)異(yi)，范圍自16.00g/cm3到(dao)19.86g/cm3不等。

諸多同素(su)異形(xing)體的存在(zai)，造(zao)成钚的狀態易變，使(shi)钚元素(su)的制造(zao)變得非常(chang)困難(nan)。例如，α型(xing)(xing)存在(zai)于(yu)室溫的純钚中。它(ta)和(he)鑄鐵有(you)許多相(xiang)似加(jia)工后性(xing)(xing)(xing)(xing)質，但只要稍微提高(gao)溫度，便會(hui)轉成具有(you)可塑性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)可鍛造(zao)性(xing)(xing)(xing)(xing)的β型(xing)(xing)。造(zao)成钚復雜相(xiang)圖的背后因(yin)素(su)迄今(jin)仍未被完整(zheng)解惑。α型(xing)(xing)屬于(yu)低對稱性(xing)(xing)(xing)(xing)的單斜(xie)結構，因(yin)此促成它(ta)的易碎性(xing)(xing)(xing)(xing)、強度、壓縮性(xing)(xing)(xing)(xing)及低傳導性(xing)(xing)(xing)(xing)。

钚是(shi)(shi)一種具(ju)放射性的(de)錒系金屬。它(ta)(ta)的(de)5f電(dian)子是(shi)(shi)離(li)域和定域之間的(de)過(guo)渡界線(xian)。钚因此(ci)常(chang)被認為(wei)是(shi)(shi)最(zui)復雜(za)的(de)元素(su)(su)之一。它(ta)(ta)的(de)同位(wei)(wei)素(su)(su)钚-239是(shi)(shi)三個最(zui)重要的(de)易(yi)裂(lie)變同位(wei)(wei)素(su)(su)之一（另(ling)外二者為(wei)鈾(you)-233和鈾(you)-235）；钚-241也具(ju)有(you)高度易(yi)裂(lie)變性。所謂的(de)具(ju)“易(yi)裂(lie)變性”（fissile），是(shi)(shi)指同位(wei)(wei)素(su)(su)的(de)原子核(he)受到慢中子撞(zhuang)擊后(hou)，能夠(gou)產生核(he)分(fen)裂(lie)，并另(ling)釋放出足以支持核(he)連鎖反應、進一步促使原子核(he)分(fen)裂(lie)的(de)中子。

環狀(zhuang)金屬钚重(zhong)5.3公斤，直徑約11厘米，足夠(gou)制作一枚核彈。它的形狀(zhuang)有(you)助(zhu)于維系(xi)臨界安(an)全。

钚(bu)(bu)有二(er)十種放射性(xing)同位素(su)。在(zai)自然界中(zhong)只找到(dao)(dao)兩(liang)種钚(bu)(bu)同位素(su)，一(yi)種是(shi)(shi)從氟碳鈰鑭(lan)礦中(zhong)找到(dao)(dao)的(de)(de)(de)微(wei)量钚(bu)(bu)-244，已知(zhi)钚(bu)(bu)的(de)(de)(de)同位素(su)中(zhong)壽命最長的(de)(de)(de)是(shi)(shi)钚(bu)(bu)-244，半衰期是(shi)(shi)8.26×107年，它具有足夠長的(de)(de)(de)半衰期，可(ke)能是(shi)(shi)地球(qiu)上原始存(cun)在(zai)的(de)(de)(de)。另一(yi)種是(shi)(shi)從含(han)鈾礦物中(zhong)找到(dao)(dao)的(de)(de)(de)钚(bu)(bu)-239，是(shi)(shi)鈾-238吸收自然界里的(de)(de)(de)中(zhong)子而形成的(de)(de)(de)。其(qi)他钚(bu)(bu)同位素(su)都是(shi)(shi)通過人工核反應合成的(de)(de)(de)。

其(qi)中壽命最長的有钚(bu)(bu)-244（半衰(shuai)期(qi)為(wei)(wei)8080萬年）、钚(bu)(bu)-242（半衰(shuai)期(qi)為(wei)(wei)373300年）及钚(bu)(bu)-239（半衰(shuai)期(qi)為(wei)(wei)24110年）。其(qi)余的放射(she)性同位(wei)素半衰(shuai)期(qi)都低于7000年。钚(bu)(bu)也(ye)有八種亞穩(wen)態，但(dan)狀態并不穩(wen)定、半衰(shuai)期(qi)都不超過一秒。

钚的(de)同(tong)位(wei)(wei)(wei)素(su)的(de)質(zhi)量數(shu)范圍(wei)從228到(dao)247不等。其中質(zhi)量數(shu)低于(yu)钚-244（最穩定(ding)的(de)同(tong)位(wei)(wei)(wei)素(su)）的(de)同(tong)位(wei)(wei)(wei)素(su)，主要的(de)衰(shuai)變(bian)(bian)方式是自發(fa)裂(lie)變(bian)(bian)和α衰(shuai)變(bian)(bian)，衰(shuai)變(bian)(bian)產(chan)物(wu)通常生成鈾（92個質(zhi)子(zi)）和镎（93個質(zhi)子(zi)）的(de)同(tong)位(wei)(wei)(wei)素(su)（忽略(lve)裂(lie)變(bian)(bian)過程產(chan)生之二子(zi)核的(de)大(da)范圍(wei)）。質(zhi)量數(shu)大(da)于(yu)钚-244的(de)同(tong)位(wei)(wei)(wei)素(su)則(ze)以β衰(shuai)變(bian)(bian)為主要衰(shuai)變(bian)(bian)方式，衰(shuai)變(bian)(bian)產(chan)物(wu)多為镅（95個質(zhi)子(zi)）。钚-241是镎衰(shuai)變(bian)(bian)系(xi)的(de)母同(tong)位(wei)(wei)(wei)素(su)，透過β粒(li)子(zi)或電子(zi)放射衰(shuai)變(bian)(bian)成镅-241。

钚-238和钚-239是最普遍的人造同位素(su)。钚-239是使用鈾（U）和中子（n），并以镎(na)（Np-239）作為中間體，產生β衰變(bian)（β）。透過(guo)反(fan)應1合成。

鈾-235裂變(bian)中的中子(zi)被鈾-238原(yuan)子(zi)核(he)俘獲、形成鈾-239；β衰(shuai)變(bian)將一(yi)個中子(zi)轉變(bian)成質子(zi)，形成镎-239（半衰(shuai)期(qi)為(wei)2.36日），另一(yi)次β衰(shuai)變(bian)則形成钚-239。合金(jin)管計劃的學者(zhe)曾在1940年(nian)推導出此(ci)反(fan)應式(shi)。

钚-238是(shi)以(yi)氘核（D，重氫的原子核）撞擊鈾-238。透過反應2合成。

在此反(fan)應過(guo)程中，一個氘核撞擊鈾-238，生成(cheng)兩(liang)個中子和镎-238；镎-238再(zai)發射負β粒子、產生自發衰(shuai)變，形成(cheng)钚-238。

钚同(tong)位(wei)(wei)(wei)素(su)會(hui)發(fa)生放射(she)性衰(shuai)變(bian)，釋(shi)(shi)放出衰(shuai)變(bian)熱(re)。不同(tong)的(de)(de)同(tong)位(wei)(wei)(wei)素(su)，單(dan)位(wei)(wei)(wei)質量所(suo)釋(shi)(shi)出的(de)(de)熱(re)量也有所(suo)差異(yi)。衰(shuai)變(bian)熱(re)的(de)(de)單(dan)位(wei)(wei)(wei)通常(chang)以“瓦特(te)/公(gong)(gong)斤”或“毫瓦特(te)/公(gong)(gong)克”計。所(suo)有同(tong)位(wei)(wei)(wei)素(su)在(zai)衰(shuai)變(bian)時都會(hui)釋(shi)(shi)放出微弱的(de)(de)伽馬(ma)射(she)線。

它最(zui)穩定的(de)同位素是钚-244，半衰期約為八千萬年，足夠使钚以微(wei)量存在(zai)于自然(ran)環(huan)境中(zhong)。

钚最重要的同位素是(shi)钚-239，半衰期為24100年(nian)，常被用(yong)制(zhi)核(he)子(zi)武(wu)器(qi)(qi)。钚-239和钚-241都易于裂(lie)變，即它們的原子(zi)核(he)可以(yi)在(zai)慢速熱中子(zi)撞擊下(xia)產生核(he)分(fen)裂(lie)，釋(shi)放出能量、伽(jia)馬射(she)線（γ射(she)線）以(yi)及中子(zi)輻射(she)，從而(er)形成核(he)連鎖反應(ying)，并(bing)應(ying)用(yong)在(zai)核(he)武(wu)器(qi)(qi)與核(he)反應(ying)爐上。

钚(bu)-238的半衰(shuai)期為88年(nian)，并放出阿(a)爾法粒子(zi)（α粒子(zi)）。它是放射(she)性(xing)同位素熱電(dian)機的熱量來源(yuan)，常(chang)用(yong)于驅(qu)動(dong)太空船。

钚-240自發裂(lie)變的比率(lv)很高，容易造成中(zhong)子通量激增，因而(er)影響了钚作為核武及反應器燃(ran)料(liao)的適用(yong)性。

分離钚同(tong)位素的過程成(cheng)本極高(gao)又耗時費力，因此钚的特定(ding)同(tong)位素時幾乎都是以(yi)特殊反應(ying)合成(cheng)。

1940年，格(ge)倫(lun)·西奧多·西博格(ge)和埃德溫·麥克米倫(lun)首度在柏克萊(lai)加(jia)州大(da)學(xue)實驗(yan)室，以(yi)氘撞擊鈾(you)-238而合成钚(bu)元素。麥克米倫(lun)將(jiang)這個新元素取名Pluto（意(yi)為冥王星），西博格(ge)便開玩(wan)笑提議(yi)定其元素符號為Pu（音類似英語中(zhong)表(biao)嫌惡時的(de)口(kou)語“pew”）。科學(xue)家隨后(hou)(hou)在自然界(jie)中(zhong)發現了微(wei)(wei)量的(de)钚(bu)。二(er)次大(da)戰(zhan)時曼哈頓計劃則首度將(jiang)制(zhi)造微(wei)(wei)量钚(bu)元素列為主(zhu)要任務之一，曼哈頓計劃后(hou)(hou)來成功研制(zhi)出(chu)第(di)(di)一個原(yuan)子(zi)彈(dan)。1945年7月的(de)第(di)(di)一次核(he)(he)(he)試(shi)(shi)驗(yan)“三一原(yuan)子(zi)彈(dan)”，以(yi)及第(di)(di)二(er)次、投于長(chang)崎(qi)市的(de)“胖子(zi)原(yuan)子(zi)彈(dan)”，都使用了钚(bu)制(zhi)作內核(he)(he)(he)部分。關(guan)于钚(bu)元素的(de)人(ren)體輻射實驗(yan)研究并(bing)在未經受試(shi)(shi)者(zhe)同意(yi)之下進行，二(er)次大(da)戰(zhan)期(qi)間(jian)及戰(zhan)后(hou)(hou)都有數次核(he)(he)(he)試(shi)(shi)驗(yan)相關(guan)意(yi)外，其中(zhong)有的(de)甚至(zhi)造成傷亡(wang)。核(he)(he)(he)能(neng)發電廠核(he)(he)(he)廢料的(de)清除，以(yi)及冷戰(zhan)期(qi)間(jian)所(suo)打造的(de)核(he)(he)(he)武(wu)(wu)建設(she)在核(he)(he)(he)武(wu)(wu)裁減(jian)后(hou)(hou)的(de)廢用，都延伸(shen)出(chu)日后(hou)(hou)核(he)(he)(he)武(wu)(wu)擴散以(yi)及環境(jing)等問題。非陸上核(he)(he)(he)試(shi)(shi)驗(yan)也會釋出(chu)殘余的(de)原(yuan)子(zi)塵，現已依《部分禁止(zhi)核(he)(he)(he)試(shi)(shi)驗(yan)條約》明令禁止(zhi)。

晶體結構

單(dan)斜(xie)晶(jing)(jing)系。單(dan)斜(xie)晶(jing)(jing)型（钚(bu)α和钚(bu)β）、斜(xie)方晶(jing)(jing)型（钚(bu)γ）、面心(xin)立方晶(jing)(jing)型（钚(bu)δ）、體心(xin)四方晶(jing)(jing)型（钚(bu)δ'）、體心(xin)立方晶(jing)(jing)型（钚(bu)ε）。

室溫(wen)時，純钚金屬是(shi)銀灰(hui)色、但因氧化(hua)而(er)銹蝕。钚在水溶液(ye)中(zhong)形成四種離子(zi)氧化(hua)態：

Pu（III）—Pu3+（藍紫色）

Pu（IV）—Pu4+（黃棕色）

Pu（V）—PuO2+（粉紅色）

Pu（VI）—PuO22+（粉桔色）

Pu（VII）—PuO53-（綠色）七(qi)價離子較稀有钚溶液(ye)所呈現的顏色決定于氧化態(tai)和酸陰(yin)離子的性(xing)質。

钚的(de)酸陰(yin)離子(zi)種(zhong)類影響了錯合(he)（原子(zi)與中心(xin)原子(zi)結(jie)合(he)）的(de)程度。

三(san)氟化(hua)钚為藍(lan)紫色固體，熔點為1425±3℃；在沒有(you)鋁或(huo)鋯(gao)離(li)子存在時，很難溶于(yu)酸中。三(san)氟化(hua)钚可由钚(IV)的硝酸鹽(yan)、氧(yang)(yang)化(hua)物(wu)、氫(qing)氧(yang)(yang)化(hua)物(wu)等化(hua)合物(wu)與無水(shui)氟化(hua)氫(qing)在550~600℃反應制得(de)(de)，也可在含钚(III)的水(shui)溶液(ye)中加入氟離(li)子沉淀而(er)制得(de)(de)。三(san)氟化(hua)钚是還原(yuan)法制金屬钚的原(yuan)料(liao)。

四(si)氟(fu)(fu)化(hua)(hua)钚為淡棕色（PuF4·2.5H2O為粉紅(hong)色），熔點(dian)為1037℃，沸點(dian)約(yue)1277℃；微溶(rong)于(yu)水，只能溶(rong)于(yu)含有硼酸(suan)、鋁(III)或鐵(III)的(de)(de)(de)溶(rong)液中。四(si)氟(fu)(fu)化(hua)(hua)钚可由(you)钚(IV)的(de)(de)(de)氧化(hua)(hua)物、硝酸(suan)鹽、草酸(suan)鹽等(deng)化(hua)(hua)合(he)物在有氧氣存(cun)在的(de)(de)(de)條件下與(yu)無水氟(fu)(fu)化(hua)(hua)氫(qing)進行高(gao)溫反應而制(zhi)得。四(si)氟(fu)(fu)化(hua)(hua)钚也是還原法制(zhi)金屬(shu)钚的(de)(de)(de)原料。

六(liu)(liu)氟(fu)化(hua)(hua)(hua)(hua)钚在(zai)-180℃時是(shi)(shi)白色固體，液(ye)態(tai)(tai)和(he)(he)氣態(tai)(tai)呈棕色到紅棕色，熔點為51.59℃，沸點為62.16℃；六(liu)(liu)氟(fu)化(hua)(hua)(hua)(hua)钚在(zai)熱力學上(shang)是(shi)(shi)不穩定的，它(ta)是(shi)(shi)一個很(hen)強的氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑；能與(yu)四(si)氟(fu)化(hua)(hua)(hua)(hua)鈾、二(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)硫、一氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)碳(tan)、二(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)碳(tan)等反(fan)應(ying)生(sheng)成四(si)氟(fu)化(hua)(hua)(hua)(hua)钚，與(yu)潮(chao)濕空氣或水(shui)發生(sheng)非常激烈的反(fan)應(ying)；六(liu)(liu)氟(fu)化(hua)(hua)(hua)(hua)钚由于α輻解而不斷(duan)生(sheng)成四(si)氟(fu)化(hua)(hua)(hua)(hua)钚。六(liu)(liu)氟(fu)化(hua)(hua)(hua)(hua)钚可由二(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)钚或四(si)氟(fu)化(hua)(hua)(hua)(hua)钚在(zai)500~700℃高溫下(xia)與(yu)氟(fu)氣反(fan)應(ying)制得。钚(VI)的其他氟(fu)化(hua)(hua)(hua)(hua)物有PuO2F2、M2PuO2F4·H2O和(he)(he)MPuO2F3·H2O（M為NH4、Na、K等）。

三(san)氯(lv)化钚是藍至綠色的(de)固體，熔點為750℃，沸點為1767℃；易吸潮，易溶于酸和水。三(san)氯(lv)化钚可由多種方法制備(bei)，通常(chang)由二氧化钚與光氣在(zai)高溫下反(fan)應(ying)而制得。在(zai)制備(bei)中(zhong)，大(da)多數其(qi)他元素生成揮發性的(de)氯(lv)化物(wu)，而三(san)氯(lv)化钚不揮發，因而钚的(de)純度較高。三(san)氯(lv)化钚也是制備(bei)金屬钚的(de)一種化合物(wu)。

四氯(lv)(lv)化(hua)钚(bu)是不(bu)穩定化(hua)合物，容易分解，不(bu)易制得。钚(bu)(IV)的其他(ta)氯(lv)(lv)化(hua)物有M2PuCl6（M為Cs、Rb、K、Na等）。

其他已(yi)經(jing)制得(de)的化(hua)(hua)合物還有：三(san)溴化(hua)(hua)钚(bu)，熔(rong)(rong)點(dian)約(yue)為(wei)681℃；三(san)碘化(hua)(hua)钚(bu)，熔(rong)(rong)點(dian)約(yue)777℃。

二(er)(er)(er)(er)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)钚(bu)(bu)是綠棕(zong)色(se)(se)到(dao)黃(huang)棕(zong)色(se)(se)的(de)(de)固(gu)體(ti)，在(zai)(zai)氦氣中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)熔(rong)(rong)點(dian)(dian)為(wei)2280±30℃，蒸氣壓(ya)很低；它(ta)的(de)(de)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學惰性(xing)(xing)(xing)很大，在(zai)(zai)鹽酸和硝(xiao)酸中(zhong)(zhong)(zhong)溶(rong)解(jie)極(ji)慢且(qie)不完全，在(zai)(zai)沸騰的(de)(de)氫(qing)(qing)溴酸中(zhong)(zhong)(zhong)溶(rong)解(jie)較快，用硫酸氫(qing)(qing)鈉等(deng)熔(rong)(rong)劑(ji)在(zai)(zai)熔(rong)(rong)融條件下可(ke)(ke)溶(rong)解(jie)二(er)(er)(er)(er)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)钚(bu)(bu)；高溫(wen)下二(er)(er)(er)(er)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)钚(bu)(bu)可(ke)(ke)與(yu)氟(fu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)反應生(sheng)(sheng)(sheng)成三氟(fu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)，有(you)(you)氧(yang)(yang)(yang)(yang)氣存在(zai)(zai)時生(sheng)(sheng)(sheng)成四氟(fu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)；高溫(wen)下與(yu)氟(fu)作用生(sheng)(sheng)(sheng)成六氟(fu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)钚(bu)(bu)，與(yu)鋅(xin)鎂合金(jin)(jin)反應還原生(sheng)(sheng)(sheng)成金(jin)(jin)屬(shu)钚(bu)(bu)。由(you)于二(er)(er)(er)(er)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)钚(bu)(bu)具(ju)有(you)(you)高熔(rong)(rong)點(dian)(dian)、輻照穩定、同金(jin)(jin)屬(shu)互容以及(ji)容易制(zhi)(zhi)(zhi)備等(deng)特性(xing)(xing)(xing)，是核燃料的(de)(de)一(yi)種適用的(de)(de)組成形(xing)式。二(er)(er)(er)(er)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)钚(bu)(bu)可(ke)(ke)由(you)金(jin)(jin)屬(shu)钚(bu)(bu)或其(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)合物(wu)（磷酸鹽除外）在(zai)(zai)空(kong)氣中(zhong)(zhong)(zhong)灼燒(shao)制(zhi)(zhi)(zhi)得，也可(ke)(ke)由(you)含氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)合物(wu)在(zai)(zai)真(zhen)空(kong)或惰性(xing)(xing)(xing)氣氛(fen)中(zhong)(zhong)(zhong)加熱到(dao)1000℃而(er)制(zhi)(zhi)(zhi)得。β-三氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)二(er)(er)(er)(er)钚(bu)(bu)的(de)(de)熔(rong)(rong)點(dian)(dian)為(wei)2085±25℃；可(ke)(ke)由(you)二(er)(er)(er)(er)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)钚(bu)(bu)與(yu)碳在(zai)(zai)氦中(zhong)(zhong)(zhong)加熱到(dao)1625℃制(zhi)(zhi)(zhi)得。α-三氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)二(er)(er)(er)(er)钚(bu)(bu)可(ke)(ke)由(you)在(zai)(zai)真(zhen)空(kong)中(zhong)(zhong)(zhong)加熱二(er)(er)(er)(er)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)钚(bu)(bu)到(dao)1650～1800℃而(er)制(zhi)(zhi)(zhi)得。α-三氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)二(er)(er)(er)(er)钚(bu)(bu)由(you)二(er)(er)(er)(er)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)钚(bu)(bu)熔(rong)(rong)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)時損失(shi)氧(yang)(yang)(yang)(yang)而(er)制(zhi)(zhi)(zhi)得，其(qi)熔(rong)(rong)點(dian)(dian)為(wei)2360±20℃。

碳(tan)化物：已知有(you)(you)二(er)(er)碳(tan)化三钚(bu)(bu)、碳(tan)化钚(bu)(bu)、三碳(tan)化二(er)(er)钚(bu)(bu)和(he)(he)二(er)(er)碳(tan)化钚(bu)(bu)。室溫(wen)下碳(tan)化钚(bu)(bu)在(zai)空氣中穩定，但(dan)(dan)在(zai)400℃時則劇烈燃燒；不與冷水(shui)作用，但(dan)(dan)與熱水(shui)反(fan)應(ying)生成三價(jia)氫(qing)氧化物、氫(qing)和(he)(he)甲(jia)烷的(de)(de)混(hun)合物，以及少量的(de)(de)其他碳(tan)氫(qing)化合物；碳(tan)化钚(bu)(bu)與冷硝酸作用很慢。三碳(tan)化二(er)(er)钚(bu)(bu)的(de)(de)化學性(xing)質與碳(tan)化钚(bu)(bu)略有(you)(you)不同，三碳(tan)化二(er)(er)钚(bu)(bu)在(zai)高溫(wen)下的(de)(de)氧化作用及在(zai)酸和(he)(he)沸(fei)水(shui)中的(de)(de)水(shui)解作用都比(bi)碳(tan)化钚(bu)(bu)弱。钚(bu)(bu)的(de)(de)碳(tan)化物可由金屬钚(bu)(bu)、二(er)(er)氧化钚(bu)(bu)或(huo)氫(qing)化钚(bu)(bu)在(zai)高溫(wen)下與石墨反(fan)應(ying)而制得(de)。反(fan)應(ying)條件不同，可以制得(de)不同組分的(de)(de)钚(bu)(bu)的(de)(de)碳(tan)化物。钚(bu)(bu)的(de)(de)碳(tan)化物由于(yu)具有(you)(you)較高的(de)(de)導熱性(xing)、低的(de)(de)蒸(zheng)氣壓和(he)(he)較大的(de)(de)钚(bu)(bu)密度，可以做(zuo)核(he)反(fan)應(ying)堆的(de)(de)燃料。

氮(dan)(dan)化(hua)物(wu)：已知钚的(de)(de)唯一(yi)氮(dan)(dan)化(hua)物(wu)為(wei)氮(dan)(dan)化(hua)钚。氮(dan)(dan)化(hua)钚在氬氣氛中熔點(dian)為(wei)2450±50℃；遇(yu)冷水(shui)緩(huan)慢水(shui)解(jie)并生成二氧化(hua)钚，氮(dan)(dan)化(hua)钚易溶(rong)于(yu)無機酸中；與氮(dan)(dan)化(hua)鈾能形成一(yi)系列固(gu)溶(rong)體。氮(dan)(dan)化(hua)钚具備(bei)核燃料的(de)(de)

某些特性，如熔點(dian)高(gao)、钚密度高(gao)和(he)好的(de)導熱性，但它的(de)主(zhu)要缺點(dian)是在高(gao)溫下揮發性較高(gao)和(he)易分解。氮化(hua)钚可由氫化(hua)钚與氮在高(gao)于230℃時反(fan)應(ying)而制得。

草(cao)(cao)酸(suan)鹽(yan)：钚(III)的草(cao)(cao)酸(suan)鹽(yan)Pu2(C2O4)3·10H2O和钚(IV)的Pu(C2O4)2·6H2O都是難溶性化合物，隨(sui)(sui)著加(jia)熱，它們逐漸失去(qu)其結晶水，隨(sui)(sui)后分解，最終(zhong)產物為二氧化钚。钚的草(cao)(cao)酸(suan)鹽(yan)可由钚的相應(ying)氧化態的鹽(yan)的稀酸(suan)溶液與草(cao)(cao)酸(suan)或草(cao)(cao)酸(suan)鈉(na)沉淀(dian)而制得。

能(neng)源與熱源：同位素钚(bu)-238的半衰期為87.74年。它會放(fang)出大量熱能(neng)，伴(ban)隨著(zhu)低能(neng)的伽馬和自發裂變(bian)射線/粒(li)子。它是(shi)α輻射體，同時(shi)具有高輻射能(neng)及低穿透性，故僅需低度防(fang)護措施。單一(yi)紙張就可(ke)(ke)以抵(di)擋钚(bu)-238所放(fang)射出的α粒(li)子；同時(shi)，每公斤的钚(bu)-238可(ke)(ke)產生約570瓦特熱能(neng)。

毒性分析

對(dui)钚(bu)毒性(xing)的(de)(de)(de)誤解由來已久，關于它(ta)是(shi)劇毒的(de)(de)(de)物質(zhi)、“一丁點(dian)就能致人死亡”的(de)(de)(de)說法在西方世界也同樣流傳廣泛。推測(ce)，钚(bu)可能是(shi)受到(dao)了劇毒的(de)(de)(de)釙的(de)(de)(de)牽連。兩(liang)者的(de)(de)(de)衰變類型相同，化學符號接(jie)近(jin)（Po、Pu），連中文寫法、讀(du)音都那(nei)么那(nei)么的(de)(de)(de)相近(jin)，也難(nan)怪不明真相的(de)(de)(de)群眾們把他(ta)們的(de)(de)(de)各(ge)類性(xing)質(zhi)掰到(dao)一起去。

流言

據BBC報道(dao)，前英國(guo)政府輻射事務(wu)顧問巴斯比博士(shi)表示，日本(ben)核(he)電站的(de)問題(ti)極為(wei)嚴重，尤其令人(ren)擔心的(de)是(shi)福島核(he)電站三號反(fan)應(ying)堆。他(ta)稱(cheng)，該反(fan)應(ying)堆遇到麻(ma)煩，因為(wei)它(ta)使(shi)用的(de)是(shi)一種(zhong)不同的(de)燃料：它(ta)不是(shi)鈾，而是(shi)一種(zhong)鈾钚(bu)混合燃料，而钚(bu)是(shi)極為(wei)危險的(de)，因此(ci)一旦這種(zhong)物(wu)質泄漏出來，將使(shi)海嘯災難(nan)雪上(shang)加霜。钚(bu)是(shi)世界上(shang)毒(du)(du)性(xing)(xing)第二大的(de)物(wu)質（世界上(shang)毒(du)(du)性(xing)(xing)第一大的(de)物(wu)質為(wei)釙）。一片藥片大小的(de)钚(bu)，足以(yi)毒(du)(du)死(si)2億人(ren)，5克的(de)钚(bu)足以(yi)毒(du)(du)死(si)所有人(ren)類。钚(bu)的(de)毒(du)(du)性(xing)(xing)比砒霜大4．86億倍。

真相

2011年3月14日凌晨03：11的(de)(de)BBC新(xin)聞(wen)(wen)，報道了(le)前英國(guo)政(zheng)府輻(fu)射(she)事務顧問巴斯比博士(shi)（Dr Christopher Busby）對福島核電(dian)站3號機(ji)組(zu)的(de)(de)擔憂。這(zhe)條新(xin)聞(wen)(wen)的(de)(de)背景是(shi)日本內閣官房長官枝野幸男2011年3月13日警(jing)告(gao)說，福島第(di)一(yi)核電(dian)站3號機(ji)組(zu)反應堆面(mian)臨(lin)遭遇外部氫(qing)氣爆炸風險。但是(shi)關于钚(bu)的(de)(de)毒(du)性問題，卻不似流言所描述(shu)的(de)(de)那么可怕。“一(yi)片藥片大小(xiao)的(de)(de)钚(bu)足以(yi)毒(du)死2億人，5克的(de)(de)钚(bu)足以(yi)毒(du)死所有(you)人類(lei)”的(de)(de)說法更是(shi)沒有(you)任(ren)何(he)的(de)(de)科學(xue)依據。香港無線電(dian)視的(de)(de)新(xin)聞(wen)(wen)節目曾引(yin)用此謠傳，結果(guo)被當地監管機(ji)構警(jing)告(gao)，指報道令觀眾驚恐，未(wei)有(you)提供足夠證據確保報道準確。

結論

钚(bu)(bu)的(de)(de)(de)(de)毒(du)性并沒有謠言描述的(de)(de)(de)(de)那么可怕，“5克的(de)(de)(de)(de)钚(bu)(bu)足以毒(du)死所有人(ren)類”純屬無稽之(zhi)談。使用(yong)鈾钚(bu)(bu)混合燃料(liao)的(de)(de)(de)(de)反應堆如果發(fa)生爆炸(zha)泄露，并不(bu)會(hui)比使用(yong)鈾燃料(liao)的(de)(de)(de)(de)傳統反應堆要來(lai)的(de)(de)(de)(de)更(geng)危險。對于钚(bu)(bu)危害的(de)(de)(de)(de)擔憂，更(geng)多(duo)的(de)(de)(de)(de)是來(lai)自于钚(bu)(bu)的(de)(de)(de)(de)電離輻射(she)能力。

钚衰變(bian)時(shi)會(hui)產生α射線。α射線的(de)穿透(tou)能(neng)力(li)非常弱，在空氣(qi)中前進幾(ji)厘米就將(jiang)能(neng)量耗盡。對于(yu)環境中的(de)钚并不(bu)用太擔心。一(yi)(yi)旦钚進入到(dao)人(ren)體內，形成的(de)內照射會(hui)對人(ren)體有一(yi)(yi)定(ding)的(de)影響。

根據報(bao)導，中(zhong)國核(he)(he)科學家鄧稼(jia)先曾在(zai)1979年一次(ci)核(he)(he)航彈空投試驗失敗后(hou)接觸過用于(yu)制造(zao)其(qi)核(he)(he)裝置的钚，最終仍(reng)活到1986年（死因為長(chang)期(qi)放射傷害(hai)導致的癌癥(zheng)），可見钚并沒(mei)有如謠言(yan)中(zhong)所描述的劇烈急毒(du)性。

而(er)英國女(nv)王伊莉莎白二(er)世訪問哈維爾核子實驗(yan)室時，就曾(ceng)受邀觸摸了一(yi)塊以(yi)塑料包裹(guo)的(de)(de)钚(bu)環(huan)，以(yi)親自體會其(qi)溫(wen)暖的(de)(de)觸感。基于钚(bu)本(ben)身的(de)(de)化(hua)學毒性并(bing)不那么大，電離輻射(she)能力也不比其(qi)它放射(she)性元素要來的(de)(de)特(te)殊，加上鈾钚(bu)混(hun)合(he)燃(ran)(ran)料里钚(bu)也只(zhi)有7%，3號反應堆如(ru)果發生爆(bao)炸泄露，并(bing)不會比其(qi)它使用鈾燃(ran)(ran)料的(de)(de)反應堆要來的(de)(de)更危險(xian)。