कैलिफोर्नियम

From LTRC

कैलिफोर्नियम (Californium) एक संश्लेषित रासायनिक तत्व है; इसका प्रतीक Cf है और परमाणु क्रमांक 98 है। इसे पहली बार 1950 में लॉरेंस बर्कले नेशनल लेबोरेटरी (तत्कालीन यूनिवर्सिटी ऑफ कैलिफोर्निया रेडिएशन लेबोरेटरी) में क्यूरियम पर अल्फा कणों (हीलियम-4 आयनों) की बमबारी करके संश्लेषित किया गया था। यह एक एक्टिनाइड तत्व है, जो संश्लेषित किया जाने वाला छठा ट्रांसयुरेनियम तत्व है, और उन सभी तत्वों में दूसरा सबसे अधिक परमाणु द्रव्यमान वाला तत्व है जिन्हें नग्न आंखों से देखने के लिए पर्याप्त मात्रा में उत्पादित किया गया है (आइंस्टीनियम के बाद)। इसका नाम विश्वविद्यालय और संयुक्त राज्य अमेरिका के राज्य कैलिफोर्निया के नाम पर रखा गया था।

सामान्य दबाव पर इसके दो क्रिस्टलीय रूप मौजूद होते हैं: एक 900 C से ऊपर और एक नीचे। उच्च दबाव पर एक तीसरा रूप भी मौजूद होता है। कमरे के तापमान पर हवा में कैलिफोर्नियम धीरे-धीरे धूमिल हो जाता है। कैलिफोर्नियम यौगिकों में +3 ऑक्सीकरण अवस्था प्रमुख है। कैलिफोर्नियम के बीस ज्ञात आइसोटोप में सबसे स्थिर कैलिफोर्नियम-251 है, जिसकी अर्ध-आयु 898 वर्ष है। इस छोटी अर्ध-आयु का अर्थ है कि यह तत्व पृथ्वी की पपड़ी में महत्वपूर्ण मात्रा में नहीं पाया जाता है।[note 1] 252Cf, जिसकी अर्ध-आयु लगभग 2.645 वर्ष है, सबसे अधिक उपयोग किया जाने वाला आइसोटोप है और इसका उत्पादन संयुक्त राज्य अमेरिका में ओक रिज नेशनल लेबोरेटरी (ORNL) और रूस में रिसर्च इंस्टीट्यूट ऑफ एटॉमिक रिएक्टर्स में किया जाता है।

कैलिफोर्नियम उन कुछ ट्रांसयुरेनियम तत्वों में से एक है जिनके व्यावहारिक उपयोग हैं। इनमें से अधिकांश अनुप्रयोग इस तथ्य का लाभ उठाते हैं कि कैलिफोर्नियम के आइसोटोप के कुछ प्रकार न्यूट्रॉन उत्सर्जित करते हैं। उदाहरण के लिए, कैलिफोर्नियम का उपयोग परमाणु रिएक्टरों को शुरू करने में मदद के लिए किया जा सकता है, और इसका उपयोग न्यूट्रॉन विवर्तन और न्यूट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग करके सामग्रियों का अध्ययन करते समय न्यूट्रॉन के स्रोत के रूप में किया जाता है। इसका उपयोग उच्च द्रव्यमान वाले तत्वों के परमाणु संश्लेषण में भी किया जा सकता है; ओगानेसन (तत्व 118) को कैलिफोर्नियम-249 परमाणुओं पर कैल्शियम-48 आयनों की बमबारी करके संश्लेषित किया गया था। कैलिफोर्नियम के उपयोगकर्ताओं को रेडियोलॉजिकल चिंताओं और कंकाल के ऊतकों में जैव-संचय (bioaccumulating) करके लाल रक्त कोशिकाओं के निर्माण को बाधित करने की तत्व की क्षमता को ध्यान में रखना चाहिए।

विशेषताएँ

भौतिक गुण

कैलिफोर्नियम एक चांदी जैसा सफेद एक्टिनाइड धातु है(Jakubke, 1994, p. 166) जिसका गलनांक 900 ± और अनुमानित क्वथनांक 1743 K है।(Haire, 2006, pp. 1522–1523) शुद्ध धातु आघातवर्धनीय (malleable) होती है और इसे चाकू से आसानी से काटा जा सकता है। निर्वात (vacuum) के संपर्क में आने पर कैलिफोर्नियम धातु 300 C से ऊपर वाष्पित होने लगती है।(Haire, 2006, p. 1526) 51 K से नीचे कैलिफोर्नियम धातु या तो फेरोमैग्नेटिक या फेरीमैग्नेटिक होती है (यह चुंबक की तरह कार्य करती है), 48 और 66 K के बीच यह एंटीफेरोमैग्नेटिक (एक मध्यवर्ती अवस्था) होती है, और 160 K से ऊपर यह पैरामैग्नेटिक (बाहरी चुंबकीय क्षेत्र इसे चुंबकीय बना सकते हैं) होती है।(Haire, 2006, p. 1525) यह लैंथेनाइड धातुओं के साथ मिश्र धातु बनाती है लेकिन परिणामी सामग्रियों के बारे में बहुत कम जानकारी है।(Haire, 2006, p. 1526)

मानक वायुमंडलीय दबाव पर इस तत्व के दो क्रिस्टलीय रूप होते हैं: एक दोहरा-हेक्सागोनल क्लोज-पैक्ड रूप जिसे अल्फा (α) कहा जाता है और एक फेस-सेंटर्ड क्यूबिक रूप जिसे बीटा (β) कहा जाता है।[note 2] α रूप 600–800 °C से नीचे 15.10 g/cm³ के घनत्व के साथ मौजूद होता है और β रूप 600–800 °C से ऊपर 8.74 g/cm³ के घनत्व के साथ मौजूद होता है।(O'Neil, 2006, p. 276) 48 GPa के दबाव पर, β रूप परमाणु के 5f इलेक्ट्रॉनों के विस्थानीकरण (delocalization) के कारण ऑर्थोरोम्बिक क्रिस्टल प्रणाली में बदल जाता है, जो उन्हें बंधने के लिए मुक्त कर देता है।(Haire, 2006, p. 1522)[note 3]

किसी सामग्री का बल्क मॉड्यूलस समान दबाव के प्रति उसके प्रतिरोध का एक माप है। कैलिफोर्नियम का बल्क मॉड्यूलस 50 ± 5 GPa है, जो त्रिसंयोजक लैंथेनाइड धातुओं के समान है लेकिन एल्यूमीनियम (70 GPa) जैसी अधिक परिचित धातुओं से छोटा है।(Haire, 2006, p. 1522)

रासायनिक गुण और यौगिक

यह भी देखें: Californium compounds
प्रतिनिधि कैलिफोर्नियम यौगिक(Jakubke, 1994, p. 166)[note 4]
अवस्था यौगिक सूत्र रंग
+2 कैलिफोर्नियम(II) ब्रोमाइड CfBr2 पीला
+2 कैलिफोर्नियम(II) आयोडाइड CfI2 गहरा बैंगनी
+3 कैलिफोर्नियम(III) ऑक्साइड Cf2O3 पीला-हरा
+3 कैलिफोर्नियम(III) फ्लोराइड CfF3 चमकीला हरा
+3 कैलिफोर्नियम(III) क्लोराइड CfCl3 पन्ना हरा
+3 कैलिफोर्नियम(III) ब्रोमाइड CfBr3 पीलापन लिए हुए हरा
+3 कैलिफोर्नियम(III) आयोडाइड CfI3 नींबू पीला
+3 कैलिफोर्नियम(III) पॉलीबोरेट Cf[B6O8(OH)5] हल्का हरा
+4 कैलिफोर्नियम(IV) ऑक्साइड CfO2 काला भूरा
+4 कैलिफोर्नियम(IV) फ्लोराइड CfF4 हरा

कैलिफोर्नियम 4, 3, या 2 की ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करता है। यह आमतौर पर आसपास के परमाणुओं या आयनों के साथ आठ या नौ बंध बनाता है। इसके रासायनिक गुणों के अन्य मुख्य रूप से 3+ संयोजकता वाले एक्टिनाइड तत्वों(Seaborg, 2004) और डिस्प्रोसियम तत्व के समान होने का अनुमान है, जो आवर्त सारणी में कैलिफोर्नियम के ऊपर लैंथेनाइड है।(CRC, 2006, p. 4.8) +4 ऑक्सीकरण अवस्था वाले यौगिक मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट होते हैं और +2 अवस्था वाले यौगिक मजबूत अपचायक एजेंट होते हैं।(Jakubke, 1994, p. 166)

यह तत्व कमरे के तापमान पर हवा में धीरे-धीरे धूमिल हो जाता है, नमी जोड़ने पर दर बढ़ जाती है।(O'Neil, 2006, p. 276) कैलिफोर्नियम हाइड्रोजन, नाइट्रोजन, या चाल्कोजन (ऑक्सीजन परिवार का तत्व) के साथ गर्म करने पर प्रतिक्रिया करता है; सूखे हाइड्रोजन और जलीय खनिज अम्लों के साथ प्रतिक्रियाएं तीव्र होती हैं।(O'Neil, 2006, p. 276)

कैलिफोर्नियम केवल कैलिफोर्नियम(III) धनायन के रूप में जल-घुलनशील है। घोल में +3 आयन को अपचयित या ऑक्सीकृत करने के प्रयास विफल रहे हैं।(CRC, 2006, p. 4.8) यह तत्व एक जल-घुलनशील क्लोराइड, नाइट्रेट, परक्लोरेट, और सल्फेट बनाता है और इसे फ्लोराइड, ऑक्सालेट, या हाइड्रॉक्साइड के रूप में अवक्षेपित किया जाता है।(Seaborg, 2004) कैलिफोर्नियम सहसंयोजक गुण प्रदर्शित करने वाला सबसे भारी एक्टिनाइड है, जैसा कि कैलिफोर्नियम बोरेट में देखा जाता है।[1]

आइसोटोप

मुख्य लेख: Isotopes of californium
सभी परमाणु डेटा जो अन्यथा नहीं बताए गए हैं, मानक स्रोत से हैं:[2]

कैलिफोर्नियम के बीस आइसोटोप ज्ञात हैं जिनका द्रव्यमान संख्या 237 से 256 तक है; सबसे स्थिर 251Cf (अर्ध-आयु 898 वर्ष), 249Cf (अर्ध-आयु 351 वर्ष), 250Cf (13.08 वर्ष), और 252Cf (2.645 वर्ष) हैं। अन्य सभी आइसोटोप की अर्ध-आयु एक वर्ष से कम है, और इनमें से अधिकांश की अर्ध-आयु 20 मिनट से कम है।

249Cf का निर्माण बर्कलियम-249 के बीटा क्षय से होता है, और भारी कैलिफोर्नियम आइसोटोप बर्कलियम को परमाणु रिएक्टर में तीव्र न्यूट्रॉन विकिरण के अधीन करके बनाए जाते हैं। हालांकि कैलिफोर्नियम-251 की अर्ध-आयु सबसे लंबी है, लेकिन दूसरे न्यूट्रॉन के साथ प्रतिक्रिया (उच्च न्यूट्रॉन क्रॉस सेक्शन) द्वारा इसके तेजी से क्षय होने के कारण इसकी उत्पादन उपज अपेक्षाकृत कम है।(Haire, 2006, p. 1504)

252Cf एक बहुत ही मजबूत न्यूट्रॉन उत्सर्जक है, जो इसे एक अत्यंत खतरनाक रेडियोधर्मी आइसोटोप बनाता है।[3][4][5] 252Cf, 96.9% समय, क्यूरियम-248 में अल्फा क्षय होता है; बाकी 3.1% क्षय सहज विखंडन (spontaneous fission) हैं। एक माइक्रोग्राम 252Cf प्रति सेकंड 2.3 मिलियन न्यूट्रॉन उत्सर्जित करता है (प्रति विखंडन लगभग 3.7 न्यूट्रॉन)।[6] कैलिफोर्नियम के अन्य मुख्य आइसोटोप (248-251) भी क्यूरियम के आइसोटोप में अल्फा क्षय होते हैं, जिसमें विखंडन का अंश बहुत छोटा होता है।

इतिहास

उपकरण के बड़े टुकड़े जिसके पास एक आदमी खड़ा है।
कैलिफोर्नियम को पहली बार संश्लेषित करने के लिए उपयोग किया गया 60 in साइक्लोट्रॉन

कैलिफोर्नियम को पहली बार यूनिवर्सिटी ऑफ कैलिफोर्निया रेडिएशन लेबोरेटरी, बर्कले में भौतिकी शोधकर्ताओं स्टेनली गेराल्ड थॉम्पसन, केनेथ स्ट्रीट जूनियर, अल्बर्ट घियोर्सो, और ग्लेन टी. सीबोर्ग द्वारा लगभग 9 फरवरी, 1950 को बनाया गया था।(Cunningham, 1968, p. 103) यह खोजा जाने वाला छठा ट्रांसयुरेनियम तत्व था; टीम ने 17 मार्च, 1950 को इसकी खोज की घोषणा की।[7][8]

कैलिफोर्नियम का उत्पादन करने के लिए, क्यूरियम-242 (242Cm) के एक माइक्रोग्राम-आकार के लक्ष्य पर बर्कले में 60 in साइक्लोट्रॉन में 35 MeV अल्फा कणों (4He) की बमबारी की गई, जिससे कैलिफोर्नियम-245 (245Cf) और एक मुक्त न्यूट्रॉन (neutron) का उत्पादन हुआ।(Cunningham, 1968, p. 103)[7]

242 + 4 → 245 + 1

तत्व की पहचान करने और उसे अलग करने के लिए, आयन विनिमय और सोखना (adsorption) विधियों का उपयोग किया गया।[7][9] इस प्रयोग में कैलिफोर्नियम के केवल लगभग 5,000 परमाणु उत्पादित हुए,(Seaborg, 1996, p. 82) और इन परमाणुओं की अर्ध-आयु 44 मिनट थी।(Cunningham, 1968, p. 103)

खोजकर्ताओं ने नए तत्व का नाम विश्वविद्यालय और राज्य के नाम पर रखा। यह 95 से 97 तत्वों के लिए उपयोग की जाने वाली परंपरा से एक बदलाव था, जो इस बात से प्रेरणा लेते थे कि आवर्त सारणी में उनके ठीक ऊपर के तत्वों का नाम कैसे रखा गया था।(Weeks, Leichester, 1968, p. 849)[note 5] हालांकि, आवर्त सारणी में तत्व 98 के ठीक ऊपर के तत्व, डिस्प्रोसियम, का एक नाम है जिसका अर्थ है "प्राप्त करने में कठिन", इसलिए शोधकर्ताओं ने अनौपचारिक नामकरण परंपरा को अलग रखने का निर्णय लिया।(Heiserman, 1992, p. 347) उन्होंने कहा कि "हम सबसे अच्छा यह कर सकते हैं कि यह इंगित करें [कि] ... एक सदी पहले खोजकर्ताओं को कैलिफोर्निया तक पहुंचना मुश्किल लगा था"।(Weeks, Leichester, 1968, p. 848)

कैलिफोर्नियम की वजन योग्य मात्रा पहली बार पूर्वी इडाहो में नेशनल रिएक्टर टेस्टिंग स्टेशन, इडाहो नेशनल लेबोरेटरी में मटेरियल्स टेस्टिंग रिएक्टर पर प्लूटोनियम लक्ष्यों के विकिरण द्वारा उत्पादित की गई थी; इन निष्कर्षों की सूचना 1954 में दी गई थी।[10] इन नमूनों में कैलिफोर्नियम-252 की उच्च सहज विखंडन दर देखी गई। केंद्रित रूप में कैलिफोर्नियम के साथ पहला प्रयोग 1958 में हुआ।(Cunningham, 1968, p. 103) उसी वर्ष प्लूटोनियम-239 के एक नमूने से 249Cf से 252Cf आइसोटोप अलग किए गए, जिसे पांच वर्षों तक परमाणु रिएक्टर में न्यूट्रॉन के साथ विकिरणित किया गया था।(Jakubke, 1994, p. 166) दो साल बाद, 1960 में, यूनिवर्सिटी ऑफ कैलिफोर्निया की लॉरेंस रेडिएशन लेबोरेटरी के बुरिस कनिंघम और जेम्स वॉलमैन ने कैलिफोर्नियम को भाप और हाइड्रोक्लोरिक एसिड के साथ उपचारित करके पहले कैलिफोर्नियम यौगिक—कैलिफोर्नियम ट्राइक्लोराइड, कैलिफोर्नियम(III) ऑक्सीक्लोराइड, और कैलिफोर्नियम ऑक्साइड—बनाए।[11]

ओक रिज, टेनेसी में ORNL में हाई फ्लक्स आइसोटोप रिएक्टर (HFIR) ने 1960 के दशक में कैलिफोर्नियम के छोटे बैचों का उत्पादन शुरू किया।[12] 1995 तक, HFIR नाममात्र रूप से प्रतिवर्ष 500 mg कैलिफोर्नियम का उत्पादन करता था।(Osborne-Lee, 1995, p. 11) 1958 US–UK Mutual Defence Agreement के तहत यूनाइटेड किंगडम द्वारा संयुक्त राज्य अमेरिका को आपूर्ति किया गया प्लूटोनियम कैलिफोर्नियम बनाने के लिए उपयोग किया गया था।[13]

संयुक्त राज्य परमाणु ऊर्जा आयोग ने 1970 के दशक की शुरुआत में औद्योगिक और शैक्षणिक ग्राहकों को $10/माइक्रोग्राम पर 252Cf बेचा,[6] और 1970 से 1990 तक हर साल औसतन 150 mg 252Cf भेजा गया।(Osborne-Lee, 1995, p. 6)[note 6] कैलिफोर्नियम धातु पहली बार 1974 में हेयर और बेबारज़ द्वारा तैयार की गई थी, जिन्होंने उप-माइक्रोमीटर मोटी फिल्मों की माइक्रोग्राम मात्रा प्राप्त करने के लिए लैंथेनम धातु के साथ कैलिफोर्नियम(III) ऑक्साइड को अपचयित किया था।(Haire, 2006, p. 1519)[14][note 7]

घटना

कैलिफोर्नियम के निशान उन सुविधाओं के पास पाए जा सकते हैं जो खनिज पूर्वेक्षण और चिकित्सा उपचार में तत्व का उपयोग करती हैं।(Emsley, 2001, p. 90) यह तत्व पानी में काफी अघुलनशील है, लेकिन यह सामान्य मिट्टी से अच्छी तरह चिपक जाता है; और मिट्टी में इसकी सांद्रता मिट्टी के कणों के आसपास के पानी की तुलना में 500 गुना अधिक हो सकती है।[16]

1980 से पहले वायुमंडलीय परमाणु हथियार परीक्षण से परमाणु फॉलआउट ने पर्यावरण में कैलिफोर्निया की थोड़ी मात्रा का योगदान दिया।[16] परमाणु विस्फोट के बाद हवा से एकत्र की गई रेडियोधर्मी धूल में कैलिफोर्नियम-249, -252, -253, और -254 देखे गए हैं।[17] कैलिफोर्नियम संयुक्त राज्य ऊर्जा विभाग के विरासत स्थलों पर एक प्रमुख रेडियोन्यूक्लाइड नहीं है क्योंकि इसका उत्पादन बड़ी मात्रा में नहीं किया गया था।[16]

कभी माना जाता था कि कैलिफोर्नियम सुपरनोवा में उत्पादित होता है, क्योंकि उनका क्षय 254Cf की 60-दिवसीय अर्ध-आयु से मेल खाता है।[18] हालांकि, बाद के अध्ययनों में कोई कैलिफोर्नियम स्पेक्ट्रा प्रदर्शित करने में विफलता मिली,[19] और सुपरनोवा प्रकाश वक्र अब निकल-56 के क्षय का पालन करने के लिए सोचे जाते हैं।(Ruiz-Lapuente1996, p. 274)

फर्मियम तक के ट्रांसयुरेनिक तत्व, कैलिफोर्नियम सहित, ओक्लो में प्राकृतिक परमाणु विखंडन रिएक्टर में मौजूद होने चाहिए थे, लेकिन तब उत्पादित कोई भी मात्रा लंबे समय तक क्षय हो गई होगी।[20]

उत्पादन

यह भी देखें: Nuclear fuel cycle

कैलिफोर्नियम का उत्पादन परमाणु रिएक्टरों और पार्टिकल एक्सेलेरेटर में किया जाता है।(Krebs, 2006, pp. 327–328) कैलिफोर्नियम-250 बर्कलियम-249 (249Bk) पर न्यूट्रॉन की बमबारी करके बनाया जाता है, जो न्यूट्रॉन कैप्चर (n,γ) के माध्यम से बर्कलियम-250 (250Bk) बनाता है, जो बदले में, जल्दी से बीटा क्षय (β−) होकर कैलिफोर्नियम-250 (250Cf) में बदल जाता है:(Heiserman, 1992, p. 348)

249(n,γ)250 → 250 + β−

250Cf पर न्यूट्रॉन की बमबारी से 251Cf और 252Cf का उत्पादन होता है।(Heiserman, 1992, p. 348)

न्यूट्रॉन के साथ अमेरिसियम, क्यूरियम, और प्लूटोनियम का लंबे समय तक विकिरण 252Cf की मिलीग्राम मात्रा और 249Cf की माइक्रोग्राम मात्रा का उत्पादन करता है।(Cunningham, 1968, p. 105) 2006 तक, क्यूरियम आइसोटोप 244 से 248 को विशेष रिएक्टरों में न्यूट्रॉन द्वारा विकिरणित किया जाता है ताकि मुख्य रूप से कैलिफोर्नियम-252 का उत्पादन किया जा सके, जिसमें 249 से 255 आइसोटोप की कम मात्रा होती है।(Haire, 2006, p. 1503)

252Cf की माइक्रोग्राम मात्रा अमेरिकी परमाणु नियामक आयोग के माध्यम से व्यावसायिक उपयोग के लिए उपलब्ध है।(Krebs, 2006, pp. 327–328) केवल दो साइटें 252Cf का उत्पादन करती हैं: अमेरिका में ओक रिज नेशनल लेबोरेटरी, और दिमित्रोवग्राद, रूस में रिसर्च इंस्टीट्यूट ऑफ एटॉमिक रिएक्टर्स। 2003 तक, दोनों साइटें प्रति वर्ष क्रमशः 0.25 ग्राम और 0.025 ग्राम 252Cf का उत्पादन करती हैं।(NRC, 2008, p. 33)

महत्वपूर्ण अर्ध-आयु वाले तीन कैलिफोर्नियम आइसोटोप उत्पादित किए जाते हैं, जिसके लिए प्रक्रिया के दौरान परमाणु विखंडन या अल्फा क्षय के बिना यूरेनियम-238 द्वारा कुल 15 न्यूट्रॉन कैप्चर की आवश्यकता होती है।(NRC, 2008, p. 33) 253Cf एक उत्पादन श्रृंखला के अंत में है जो यूरेनियम-238 से शुरू होती है, और इसमें प्लूटोनियम के आइसोटोप, अमेरिसियम, क्यूरियम, और बर्कलियम, और कैलिफोर्नियम आइसोटोप 249 से 253 शामिल हैं (आरेख देखें)।

विभिन्न आइसोटोप दिखाने वाला एक जटिल प्रवाह आरेख।
न्यूट्रॉन विकिरण द्वारा यूरेनियम-238 से कैलिफोर्नियम-252 के उत्पादन की योजना

अनुप्रयोग

पुली पर बड़ी शंक्वाकार संरचना जिसके ऊपर एक आदमी है और दो आधार के पास हैं।
ORNL में निर्मित पचास-टन का शिपिंग कास्क जो 252Cf के 1 ग्राम तक का परिवहन कर सकता है।(Seaborg, 1994, p. 245) सामान्य और काल्पनिक दुर्घटनाओं के मामले में अत्यधिक रेडियोधर्मी सामग्री की रिहाई को रोकने के लिए बड़े और भारी परिरक्षित परिवहन कंटेनरों की आवश्यकता होती है।[21]

न्यूट्रॉन स्रोत

252 के एक मजबूत न्यूट्रॉन उत्सर्जक के रूप में कई विशेष उपयोग हैं; यह प्रति माइक्रोग्राम प्रति मिनट 139 मिलियन न्यूट्रॉन का उत्पादन करता है।[6] यह गुण इसे कुछ परमाणु रिएक्टरों के लिए स्टार्टअप न्यूट्रॉन स्रोत के रूप में(O'Neil, 2006, p. 276) और नमूनों में तत्वों की ट्रेस मात्रा का पता लगाने के लिए न्यूट्रॉन सक्रियण विश्लेषण के लिए एक पोर्टेबल (गैर-रिएक्टर आधारित) न्यूट्रॉन स्रोत के रूप में उपयोगी बनाता है।[22][note 8] कैलिफोर्नियम से न्यूट्रॉन का उपयोग कुछ सर्वाइकल और ब्रेन कैंसर के उपचार के रूप में किया जाता है जहां अन्य विकिरण चिकित्सा अप्रभावी होती है।(O'Neil, 2006, p. 276) इसका उपयोग 1969 से शैक्षिक अनुप्रयोगों में किया गया है जब जॉर्जिया इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी को सवाना रिवर साइट से 252Cf के 119 μg का ऋण मिला था।(Osborne-Lee, 1995, p. 33) इसका उपयोग कोयला और सीमेंट उद्योगों में ऑनलाइन मौलिक कोयला विश्लेषक और थोक सामग्री विश्लेषक के साथ भी किया जाता है।

पदार्थों में न्यूट्रॉन का प्रवेश कैलिफोर्नियम को फ्यूल रॉड (ईंधन छड़) स्कैनर जैसे पहचान उपकरणों में उपयोगी बनाता है;(O'Neil, 2006, p. 276) विमान और हथियारों के घटकों की न्यूट्रॉन रेडियोग्राफी ताकि संक्षारण (corrosion), खराब वेल्ड, दरारें और फंसी हुई नमी का पता लगाया जा सके;(Osborne-Lee, 1995, pp. 26–27) और पोर्टेबल मेटल डिटेक्टरों में।[23] न्यूट्रॉन मॉइस्चर गेज (न्यूट्रॉन नमी मापी) तेल के कुओं में पानी और पेट्रोलियम की परतों को खोजने के लिए 252Cf का उपयोग करते हैं, साथ ही सोने और चांदी की खोज के लिए ऑन-द-स्पॉट विश्लेषण हेतु एक पोर्टेबल न्यूट्रॉन स्रोत के रूप में,(CRC, 2006, p. 4.8) और भूजल की गति का पता लगाने के लिए भी इसका उपयोग किया जाता है।[24] 1982 में 252Cf के मुख्य उपयोग रिएक्टर स्टार्ट-अप (48.3%), फ्यूल रॉड स्कैनिंग (25.3%), और सक्रियण विश्लेषण (19.4%) थे।(Osborne-Lee, 1995, p. 12) 1994 तक, अधिकांश 252Cf का उपयोग न्यूट्रॉन रेडियोग्राफी (77.4%) में किया जाने लगा, जिसमें फ्यूल रॉड स्कैनिंग (12.1%) और रिएक्टर स्टार्ट-अप (6.9%) महत्वपूर्ण लेकिन द्वितीयक उपयोग थे।(Osborne-Lee, 1995, p. 12) 2021 में, 252Cf से प्राप्त तीव्र न्यूट्रॉन का उपयोग वायरलेस डेटा ट्रांसमिशन के लिए किया गया था।[25]

अतिभारी तत्व उत्पादन

अक्टूबर 2006 में, शोधकर्ताओं ने घोषणा की कि रूस के दुबना स्थित जॉइंट इंस्टीट्यूट फॉर न्यूक्लियर रिसर्च में 249Cf को कैल्शियम-48 के साथ बमबारी करके ओगानेसन (तत्व 118) के तीन परमाणुओं की पहचान की गई है, जिससे यह अब तक का सबसे भारी तत्व बन गया है। लक्ष्य में 32 सेमी2 क्षेत्र की टाइटेनियम पन्नी पर जमा लगभग 10 मिलीग्राम 249Cf शामिल था।[26][27][28] कैलिफोर्नियम का उपयोग अन्य ट्रांसयुरेनिक तत्वों के उत्पादन के लिए भी किया गया है; उदाहरण के लिए, लॉरेनशियम को पहली बार 1961 में कैलिफोर्नियम पर बोरोन नाभिकों की बमबारी करके संश्लेषित किया गया था।[29]

काल्पनिक परमाणु हथियार

251 का परिकलित क्रांतिक द्रव्यमान (critical mass) बहुत कम, लगभग 5 kg है,[30] इसकी घातकता उच्च है, और विषाक्त पर्यावरणीय विकिरण की अवधि अपेक्षाकृत कम है। कैलिफोर्नियम के कम क्रांतिक द्रव्यमान ने इस तत्व के संभावित उपयोगों के बारे में कुछ अतिरंजित दावों को जन्म दिया।[note 9]

सावधानियां

कैलिफोर्नियम जो कंकाल के ऊतकों में जैव-संचय (bioaccumulates) करता है, वह ऐसा विकिरण छोड़ता है जो शरीर की लाल रक्त कोशिकाओं के निर्माण की क्षमता को बाधित करता है।(Cunningham, 1968, p. 106) अपनी तीव्र रेडियोधर्मिता और पर्यावरण में कम सांद्रता के कारण यह तत्व किसी भी जीव में कोई प्राकृतिक जैविक भूमिका नहीं निभाता है।(Emsley, 2001, p. 90)

कैलिफोर्नियम दूषित भोजन या पेय पदार्थों के सेवन से या तत्व के निलंबित कणों वाली हवा में सांस लेने से शरीर में प्रवेश कर सकता है। एक बार शरीर में जाने के बाद, कैलिफोर्नियम का केवल 0.05% हिस्सा ही रक्तप्रवाह तक पहुंच पाता है। उस कैलिफोर्नियम का लगभग 65% कंकाल में, 25% यकृत (liver) में जमा हो जाता है, और बाकी अन्य अंगों में चला जाता है, या मुख्य रूप से मूत्र के माध्यम से उत्सर्जित हो जाता है। कंकाल और यकृत में जमा कैलिफोर्नियम का आधा हिस्सा क्रमशः 50 और 20 वर्षों में समाप्त हो जाता है। कंकाल में कैलिफोर्नियम धीरे-धीरे पूरी हड्डी में फैलने से पहले हड्डी की सतहों से चिपक जाता है।[16]

यदि यह तत्व शरीर के अंदर चला जाए तो यह सबसे अधिक खतरनाक होता है। इसके अलावा, कैलिफोर्नियम-249 और कैलिफोर्नियम-251 गामा किरण उत्सर्जन के माध्यम से बाहरी रूप से ऊतकों को नुकसान पहुंचा सकते हैं। हड्डी और यकृत में कैलिफोर्नियम द्वारा उत्सर्जित आयनकारी विकिरण कैंसर का कारण बन सकता है।[16]

नोट्स

  1. ↑ पृथ्वी का निर्माण 4.5 अरब वर्ष पहले हुआ था, और इसके भीतर प्राकृतिक न्यूट्रॉन उत्सर्जन की सीमा जो अधिक स्थिर तत्वों से कैलिफोर्नियम का उत्पादन कर सके, अत्यंत सीमित है।
  2. ↑ एक डबल हेक्सागोनल क्लोज-पैक्ड (dhcp) यूनिट सेल में दो हेक्सागोनल क्लोज-पैक्ड संरचनाएं होती हैं जो एक सामान्य हेक्सागोनल तल साझा करती हैं, जिससे dhcp को ABACABAC अनुक्रम मिलता है।(Szwacki, 2010, p. 80)
  3. ↑ तीन कम द्रव्यमान वाले ट्रांसप्लूटोनियम तत्व—अमेरिसियम, क्यूरियम, और बर्कलियम—को अपने 5f इलेक्ट्रॉनों को विस्थानीकृत करने के लिए बहुत कम दबाव की आवश्यकता होती है।(Haire, 2006, p. 1522)
  4. ↑ अन्य +3 ऑक्सीकरण अवस्थाओं में सल्फाइड और मेटालोसिन शामिल हैं।(Cotton, Wilkinson, Murillo, Bochmann, 1999, p. 1163)
  5. ↑ यूरोपियम, छठे आवर्त में तत्व 95 के ठीक ऊपर, उस महाद्वीप के नाम पर रखा गया था जिस पर इसे खोजा गया था, इसलिए तत्व 95 का नाम अमेरिसियम रखा गया। तत्व 96 का नाम मैरी क्यूरी और पियरे क्यूरी के लिए क्यूरियम रखा गया, जो गैडोलीनियम के नामकरण के अनुरूप था, जिसे वैज्ञानिक और इंजीनियर जोहान गैडोलिन के नाम पर रखा गया था। टर्बियम का नाम उस गांव के नाम पर रखा गया था जिसमें इसे खोजा गया था, इसलिए तत्व 97 का नाम बर्कलियम रखा गया।(Weeks, Leichester, 1968, p. 848)
  6. ↑ परमाणु नियामक आयोग ने परमाणु ऊर्जा आयोग की जगह ली जब 1974 का ऊर्जा पुनर्गठन अधिनियम लागू किया गया। कैलिफोर्नियम-252 की कीमत NRC द्वारा कई बार बढ़ाई गई थी और 1999 तक $60 प्रति माइक्रोग्राम थी; इस कीमत में एनकैप्सुलेशन और परिवहन की लागत शामिल नहीं है।[6]
  7. ↑ 1975 में, एक अन्य पेपर ने कहा कि पिछले वर्ष तैयार की गई कैलिफोर्नियम धातु हेक्सागोनल यौगिक Cf2O2S और फेस-सेंटर्ड क्यूबिक यौगिक CfS थी।[15] 1974 के काम की पुष्टि 1976 में हुई और कैलिफोर्नियम धातु पर काम जारी रहा।(Haire, 2006, p. 1519)
  8. ↑ 1990 तक, कैलिफोर्नियम-252 ने अपने छोटे आकार और कम गर्मी और गैस उत्पादन के कारण प्लूटोनियम-बेरिलियम न्यूट्रॉन स्रोतों की जगह ले ली थी।(Seaborg, 1990, p. 318)
  9. ↑ जुलाई 1961 के पॉपुलर साइंस पत्रिका के संस्करण में "फैक्ट्स एंड फैलेसीज ऑफ वर्ल्ड वॉर III" शीर्षक वाले एक लेख में लिखा था, "एक कैलिफोर्नियम परमाणु बम पिस्तौल की गोली से बड़ा नहीं होना चाहिए। आप 10 टन टीएनटी की शक्ति के साथ संपर्क पर विस्फोट करने वाली गोलियां चलाने के लिए हाथ में पकड़ी जाने वाली सिक्स-शूटर बना सकते हैं।"[31]

संदर्भ

  1. ↑ (May 1, 2014). Unusual structure, bonding and properties in a californium borate. Nature Chemistry. 6 (5) 387–392. doi:10.1038/nchem.1896.
  2. ↑ NUBASE2020
  3. ↑ Hicks, D. A.. (1955). Multiplicity of Neutrons from the Spontaneous Fission of Californium-252. Physical Review. 97 (2) 564–565. doi:10.1103/PhysRev.97.564.
  4. ↑ Hicks, D. A.. (1955). "Spontaneous-Fission Neutrons of Californium-252 and Curium-244". Physical Review. 98 (5) 1521–1523. doi:10.1103/PhysRev.98.1521.
  5. ↑ Hjalmar, E.. (1955). "Energy Spectrum of Neutrons from Spontaneous Fission of Californium-252". Physical Review. 100 (5) 1542–1543. doi:10.1103/PhysRev.100.1542.
  6. ↑ 6.0 6.1 6.2 6.3 Martin, R. C.. (1999). Production, Distribution, and Applications of Californium-252 Neutron Sources. Applied Radiation and Isotopes. 53 (4–5) 785–92. doi:10.1016/S0969-8043(00)00214-1.
  7. ↑ 7.0 7.1 7.2 (1950). Chemical Properties of Californium. Journal of the American Chemical Society. 72 (10) 4832. doi:10.1021/ja01166a528.
  8. ↑ Glenn Theodore Seaborg. (1990). Journal of Glenn T. Seaborg, 1946–1958: January 1, 1950 – December 31, 1950. 80. Lawrence Berkeley Laboratory, University of California.
  9. ↑ (1950). Element 98. Physical Review. 78 (3) 298. doi:10.1103/PhysRev.78.298.2.
  10. ↑ Diamond, H.. (1954). "Identification of Californium Isotopes 249, 250, 251, and 252 from Pile-Irradiated Plutonium". Physical Review. 94 (4) 1083. doi:10.1103/PhysRev.94.1083.
  11. ↑ (December 1960). "Element 98 Prepared". Science News Letter. 78 (26).
  12. ↑ The High Flux Isotope Reactor. Oak Ridge National Laboratory.
  13. ↑ (September 4, 2001). Plutonium and Aldermaston – an Historical Account. 30. UK Ministry of Defence.
  14. ↑ (1974). "Crystal Structure and Melting Point of Californium Metal". Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry. 36 (6) 1295. doi:10.1016/0022-1902(74)80067-9.
  15. ↑ Zachariasen, W.. (1975). "On Californium Metal". Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry. 37 (6) 1441–1442. doi:10.1016/0022-1902(75)80787-1.
  16. ↑ 16.0 16.1 16.2 16.3 16.4 (August 2005). Human Health Fact Sheet: Californium. Argonne National Laboratory.
  17. ↑ (1956). "Transplutonium Elements in Thermonuclear Test Debris". Physical Review. 102 (1) 180–182. doi:10.1103/PhysRev.102.180.
  18. ↑ Baade, W.. (August 1956). Supernovae and Californium 254. Publications of the Astronomical Society of the Pacific. 68 (403) 296–300. doi:10.1086/126941.
  19. ↑ Conway, J. G.. (February 1, 1962). Emission Spectrum of Californium. Journal of the Optical Society of America. 52 (2) 222. doi:10.1364/josa.52.000222.
  20. ↑ Emsley, John. (2011). "Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements". Oxford University Press. ISBN 978-0-19-960563-7.
  21. ↑ Shuler, James. (2008). DOE Certified Radioactive Materials Transportation Packagings. 1. United States Department of Energy.
  22. ↑ Martin, R. C.. (September 24, 2000). Applications and Availability of Californium-252 Neutron Sources for Waste Characterization.
  23. ↑ (October 25, 2000). Will You be 'Mine'? Physics Key to Detection. Pacific Northwest National Laboratory.
  24. ↑ Davis, S. N.. (2006). "Ground-Water Tracers – A Short Review". Ground Water. 18 (1) 14–23. doi:10.1111/j.1745-6584.1980.tb03366.x.
  25. ↑ Joyce, Malcolm J.. (2022). "Wireless information transfer with fast neutrons". Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 1021 (1). doi:10.1016/j.nima.2021.165946.
  26. ↑ (2006). "Synthesis of the isotopes of elements 118 and 116 in the californium-249 and 245Cm+48Ca fusion reactions". Physical Review C. 74 (4) 044602–044611. doi:10.1103/PhysRevC.74.044602.
  27. ↑ Sanderson, K.. (October 17, 2006). "Heaviest element made – again". Nature News. doi:10.1038/news061016-4.
  28. ↑ Schewe, P.. (October 17, 2006). Elements 116 and 118 Are Discovered. Physics News Update.
  29. ↑ (April 1961). "Element 103 Synthesized". Science News-Letter. 79 (17) 259. doi:10.2307/3943043.
  30. ↑ Evaluation of nuclear criticality safety data and limits for actinides in transport. 16. Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire.
  31. ↑ (July 1961). Facts and Fallacies of World War III. Popular Science. 179 (1) 92–95, 178–181."force of 10 tons of TNT" on page 180.

ग्रंथसूची

बाहरी कड़ियाँ

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स्रोत: अंग्रेज़ी विकिपीडिया के "Californium" लेख पर आधारित। मूल लेख: https://en.wikipedia.org/wiki/Californium यह लेख स्वचालित रूप से तैयार किया गया है।

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