نبتونيوم Np

الاكتشاف

في منتصف ثلاثينيات القرن العشرين قذفت مجموعة إنريكو فيرمي اليورانيوم بالنيوترونات واعتقدت أنها صنعت العنصر 93. غير أن معظم ما صنعوه فعلًا تبيّن أنه شظايا انشطار، وهو سوء فهم لم يتضح إلا حين عُرف الانشطار نفسه عام 1938.

تعرّف إدوين ماكميلان وفيليب أبلسون على العنصر 93 الحقيقي عام 1940 في مختبر الإشعاع في بيركلي بكاليفورنيا. فقد شعّعا اليورانيوم بنيوترونات السيكلوترون، وتتبعا نشاطًا جديدًا بعمر نصف يبلغ نحو 2.4 يوم نشأ من اضمحلال بيتا لليورانيوم-239. ولم تطابق كيمياؤه اليورانيوم ولا أي ناتج انشطار. كان ذلك النبتونيوم-239، وبه دُفع الجدول الدوري إلى ما بعد اليورانيوم لأول مرة.

بدأ ماكميلان البحث عن العنصر 94 أيضًا، لكنه استُدعي إلى أبحاث الرادار في زمن الحرب، فتولى فريق غلين سيبورغ العمل. وتقاسم ماكميلان وسيبورغ جائزة نوبل في الكيمياء عام 1951 لعملهما على العناصر ما بعد اليورانيوم. ولأن المفاعلات تنتجه باطّراد، أصبح النبتونيوم متاحًا لاحقًا بكميات بالكيلوغرام.

أصل التسمية

كان اليورانيوم قد سُمّي نسبة إلى أورانوس، فأخذ خلفه اسم نبتون، الكوكب التالي بعدًا عن الشمس. ونبتون بدوره إله البحر عند الرومان. والرمز Np يستخدم أول حرفين. واستمر النمط الكوكبي مع البلوتونيوم.

أهم الاستخدامات

• صنع البلوتونيوم-238: يحوّل تشعيع النبتونيوم-237 في مفاعل، عبر النبتونيوم-238، إلى بلوتونيوم-238، الذي تشغّل حرارة اضمحلاله الثابتة المولّدات الكهروحرارية بالنظائر المشعة على المركبات الفضائية المسافرة بعيدًا عن الشمس.
• كشف النيوترونات: ينشطر النبتونيوم-237 حين تصيبه نيوترونات سريعة، لذا يُستخدم في كواشف تقيس تدفق النيوترونات العالية الطاقة.
• بحوث دورة الوقود: النبتونيوم أحد المكونات الطويلة العمر في النفايات النووية، ويدرس الباحثون طرق فصله أو «حرقه» في مفاعلات متقدمة.

النظائر

ليس للنبتونيوم نظائر مستقرة. وأطولها عمرًا، النبتونيوم-237، عمر النصف له نحو 2.14 مليون سنة، وهو قصير بالمقاييس الجيولوجية، لذا اختفى أي نبتونيوم بدائي منذ زمن بعيد، وسلسلة الاضمحلال التي تبدأ منه، سلسلة النبتونيوم، منقرضة في الطبيعة فعليًا. أما النبتونيوم-239، النظير المكتشف أولًا، فعمر النصف له نحو 2.4 يوم، ويضمحل ببيتا إلى البلوتونيوم-239، وهذه بالضبط طريقة توليد المفاعلات للبلوتونيوم. وتتكون كميات ضئيلة من النبتونيوم باستمرار في خامات اليورانيوم بفعل النيوترونات الطبيعية.

في الحياة اليومية

لا دور للنبتونيوم في الحياة اليومية. فكل ما على الأرض منه تقريبًا يأتي من المفاعلات ومن تجارب الأسلحة في الغلاف الجوي في القرن العشرين. وهو مُطلِق لألفا قد يتراكم في العظام والكبد إذا دخل الجسم، لذا لا يُتعامل معه إلا في منشآت متخصصة. والفلز كثيف على نحو لافت، نحو 20 غرامًا لكل سنتيمتر مكعب.