Versteckte "Fingerabdruck" der waffenfähiges Plutonium endlich gefunden

Nach 50 Jahren der Suche haben Physiker den Fingerabdruck des radioaktiven Plutonium entdeckt, enthüllt die Geheimnisse dieses komplexen Moleküls hinter Atomwaffen.

Die Forscher fanden die "Plutonium-Signal" mit magnetischen Kernresonanz-Spektroskopie, die oft verwendet wird, um peer in der elektronischen Struktur der Atome und Moleküle.

Ihre Ergebnisse detailliert in der 18 Mai-Ausgabe der Zeitschrift Science, könnte helfen, Wissenschaftler und andere herauszufinden, die relativen Mengen der verschiedenen Arten von Plutonium (und seine vielen Verbindungen) in Kernreaktoren, zum Beispiel.

"Wenn jemand einen Kernreaktor hat, mit Plutonium sitzt dort für eine lange Zeit, Sie weiß wirklich nicht wie viel dort,", sagte Studie Forscher Georgios Koutroulakis des Los Alamos National Laboratory.

Die Forscher vermuten auch, dass die Ergebnisse exotischere Unternehmungen, wie Stromerzeugung für interplanetare Exploration und irdischen, wie zum Beispiel langfristige Lagerung von Atommüll profitieren können.

Leistungsstarke plutonium

Plutonium-239 im Jahr 1941 entdeckt wurde, aber seine "Unterschrift" hatte noch nie gesehen. Das bedeutete, dass die Art und Weise, Plutonium mit anderen Elementen um ihn herum reagiert war nicht ganz klar. Bei der Analyse der Atommüll oder Kraftstoff ist es manchmal wichtig zu wissen ist zum Beispiel, wieviel tatsächliche Plutonium dort in der Probe. [Grafik - nukleare Sicherheit: beste & schlimmsten Länder]

Jetzt haben Wissenschaftler am Los Alamos National Laboratory und Japans Advanced Science Research Center nach jahrzehntelanger Suche, es geknackt. Koutroulakis und Hiroshi Yasuoka führte eine Gruppe, die Plutonium Kohlendioxid gekühlt, um eine nahezu Absolute Null verwendet, um das verräterische Signal von Plutonium zu finden.

"Sie können Sonde Plutonium-Verbindungen, denen Sie vorher, nicht möglich war", sagte Thomas Albrecht-Schmitt, Professor für Chemie und Biochemie an der Universität

von Notre Dame, Wer überprüft die Journal-Artikel aber nicht in der aktuellen Studie beteiligt. "Ich sah den Titel davon und mein Kiefer hit the Floor; Ich war einer derjenigen, die dies tun wollte. Das wirklich tolle ist, sie haben es zu arbeiten."

Suche nach einem Plutonium-Fingerabdruck

Magnetische Kernresonanz-Spektroskopie funktioniert indem man eine Probe in ein starkes Magnetfeld, das letztlich dreht sich die Spins von geladenen Teilchen in der Probe. Wenn die Atome das Magnetfeld ausgeschaltet ist "relax" und die Spins zeigen in zufällige Richtungen wieder. Während sie entspannen, geben sie Signale, die charakteristisch für bestimmte Atome.

Diese charakteristische Signale sind "chemische Verschiebungen," genannt, um die Häufigkeit im Vergleich zu einer Referenzfrequenz verschiebt. Die bekannte Struktur eines Moleküls können Wissenschaftler die Struktur von anderen ähnlichen herausfinden.

Aber Plutonium ist schwieriger, um auf diese Weise zu messen. Zunächst einmal ist Plutonium-239 schwer zu handhaben, dass hochradioaktives. Dann gibt es das Signal, das das Element in der NMR-Maschine abgibt. Plutonium chemische Verschiebung ist tausend Mal größer als die leichteren Elemente, d. h. des Raumes, den Sie suchen in "spike" von Radio Energy größer ist. Darüber hinaus entspannt sich Plutonium sehr schnell, in nur Nanosekunden, wenn das magnetische Feld abgestellt wird. Zum Vergleich: entspannen die meisten Elemente innerhalb von Mikrosekunden.

Um diese Probleme zu lösen, Yasuoka Koutroulakis Plutonium Kohlendioxid und verwendet lief das NMR-Gerät durch eine Vielzahl von Signalfrequenzen, die Plutonium NMR Signatur aufdecken könnte. Um die Entspannung zu 100 Sekunden zu verlangsamen, sie die Probe bis 4 Grad Kelvin abgekühlt, kalt genug, um Helium zu verflüssigen.

Die Methode könnte helfen Wissenschaftler herausfinden, wie man Atommüll zu entsorgen, sagte Albrecht Schmitt. "Es gibt eine Menge von Plutonium Schrott und reift auf seltsame Art und Weise," sagte er.

Jedoch ist weitere Arbeiten erforderlich Testeinsatz die Methode auf andere Plutonium-Verbindungen, obwohl diese Methode Nachweis von Plutonium, erleichtert sagte der Forscher.

Anmerkung des Herausgebers: dieser Artikel wurde aktualisiert, um korrigieren Sie die Schreibweise des Vornamens des Hiroshi Yasuoka.