Kaliforniyum

Özellikler

Kaliforniyum, sembolü "Cf" ve atom numarası 98 olan radyoaktif bir kimyasal elementtir. Element, ilk olarak 1950'de Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı'nda (Kaliforniya Üniversitesi Radyasyon Laboratuvarı), küriyum elementinin, helyum-4 iyonları ile çarpıştırılmasıyla sentezlenmiştir. Sentezlenen altıncı transuranyum elementi olan kaliforniyum, aktinit grubuna aittir. Çıplak gözle görülebilecek miktarlarda üretilmiş elementler arasında en yüksek atomik kütleye sahip ikinci elementtir. Kaliforniyumun bilinen yirmi izotopundan en kararlı olanı, yarı ömrü 898 yıl olan kaliforniyum-251'dir. Kaliforniyum, erime noktası 900°C ve kaynama noktası 1.470°C olan gümüş-beyaz renkli aktinit bir metalidir.^[1] Saf hali yumuşaktır ve bıçakla kolayca kesilebilir.

Bulunma Sıklığı ve Üretimi

Kaliforniyum elementinin izleri, maden arama ve tıbbi tedavilerde bu elementi kullanan tesislerin yakınlarında bulunabilir. Element suda çözünmez, ancak toprağa iyi yapışır ve bu nedenle topraktaki konsantrasyonu, o toprağı çevreleyen sudan 500 kat daha fazla olabilir.^[2] 1980 yılından önce yapılan nükleer testlerden sonra yapılan analizlerde, test esnasında çevreye az miktarda kaliforniyum elementinin salındığı ortaya çıkmıştır. Nükleer bir patlamadan sonra havadan toplanan radyoaktif tozlarda kütle numaraları 249, 252, 253 ve 254 olan kaliforniyum izotopları gözlenmiştir.^[3] Amerikyumdan fermiyuma, kaliforniyum da dahil olmak üzere transuranyum elementler, Oklo'daki doğal nükleer füzyon reaktöründe ortaya çıkmıştır.

Kaliforniyum, nükleer reaktörlerde ve parçacık hızlandırıcılarda üretilir. Kaliforniyum-250 üretmek için, berkelyum-249 izotopu nötronlarla çarpıştırılır ve nötron yakalama yöntemiyle berkelyum-250 izotopuna dönüştürülür. Bu dönüşüm sırasında kaliforniyum-250 açığa çıkar. Kaliforniyum-250'nin nötronlarla çarpıştırılması sonucunda ise kaliforniyum-251 ve kaliforniyum-252 izotopları üretilir.^[4] Günümüzde yalnızca iki tesis kaliforniyum-252 üretir. Bunlar, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı ve Rusya'nın Dimitrovgrad şehrindeki Atomik Reaktörler Araştırma Enstitüsü'dür. 2003 yılından günümüze bu iki tesis, her yıl sırasıyla 0.25 gram ve 0.025 gram kaliforniyum-252 üretmektedir.^[5]

Uygulama ve Kullanım Alanları

Kaliforniyum-252, güçlü bir nötron yayıcı olarak bir dizi özel uygulamaya sahiptir ve her mikrogram taze kaliforniyum dakikada 139 milyon nötron üretir.^[6] Bu özellik, kaliforniyumun bazı nükleer reaktörlerde bir nötron başlangıç kaynağı olarak kullanılmasını sağlar.^[7] Kaliforniyumun ürettiği nötronlar, herhangi bir radyasyon tedavisinin etkisiz olduğu bazı rahim ağzı ve beyin kanseri hastaların tedavisinde kullanılır.^[8] Georgia Teknoloji Enstitüsü'nün Savannah Nehri Fabrikasından aldığı 119 μg kaliforniyum-252, 1969 yılından beri eğitim uygulamalarında kullanılmaktadır.^[9]

Tarihi

Kaliforniyum ilk olarak 1950 yılında Berkeley, Kaliforniya'da Stanley Thompson, Kenneth Street Jr., Albert Ghiorso ve Glenn Seaborg'dan oluşan bir ekip tarafından üretilmiştir. Ekip, küriyum-242 izotopu ile alfa parçacıklarını çarpıştırarak kaliforniyum üretmiştir. İşlem sonrasında, 44 dakikalık bir yarı ömre sahip kaliforniyum-245 izotopu oluşmuştur. Yoğun bir şekilde radyoaktif bir element olan küriyum ile çalışan ekibin deney için gerekli olan birkaç miligramı toplaması üç yıl almıştır ancak buna rağmen sadece birkaç mikrogram küriyum kullanılmıştır. Çabaları sonucunda ekip, yaklaşık 5.000 adet kaliforniyum atomu üretmiştir. Bu miktar kaliforniyumun gerçekten yeni bir element olduğunu göstermeye yetmiştir.^[10]

Etimolojisi

Kaliforniyum elementi adını, ilk üretildiği yer olan Kaliforniya Üniversitesi ve ABD'nin Kaliforniya eyaletinden almıştır.

Önlem ve Güven

Güçlü nötron emisyonları nedeniyle, kaliforniyum son derece radyoaktiftir ve bu element ile çalışırken oluşabilecek sağlık tehlikelerinin dikkate alınması gerekir. Eğer gerekli önlemler alınmazsa kaliforniyum-252 izotopu, vücuda yutma yoluyla girebilir veya havada asılı duran element parçacıkları solunabilir. Vücudun içinde %65'i iskelet üzerinde, %25'i karaciğerde ve geri kalanı diğer organlarda birikir veya vücuttan atılır. Kemik üzerindeki ve karaciğerdeki materyalden gelen iyonlaştırıcı radyasyon kansere neden olabilir. Ayrıca gama ışını emisyonu yoluyla dış doku hasarına da neden olabilir. Vücutta biriktikten sonra, iskeletten çıkarılması 50 yıl, karaciğerden çıkarılması ise 20 yıl alabilir.^[11]