Kaliforniyum nedir? Kaliforniyum elementi ne işe yarar, özellikleri nelerdir?

Ankara'da yapılan bir operasyon sonunda ele geçirilen ve değeri 70 milyon doları bulunan kaliforniyum merak uyandırdı. Bu kadar büyük bir değeri olan elementin ne işe yaradığı, hangi sektörlerde nasıl kullanıldığı merak uyandırdı?

KALİFORNİYUM NEDİR?

Kaliforniyum, sembolü Cf ve atom numarası 98 olan radyoaktif metalik bir kimyasal elementtir. İlk kez Şubat 1950'de Kaliforniya Üniversitesi, Berkeley'deki laboratuvarda küriyumun alfa parçacıkları (helyum iyonları) ile bombardıman edilmesiyle üretildi. Aktinit serisinin dokuzuncu üyesi ve sentezlenen altıncı uranyum ötesi elementtir. Yüksek atom ağırlığına sahip elementler içinde, aynştaynyumun ardından çıplak gözle görülebilecek miktarı üretilebilen ikinci elementtir. Element, keşfedildiği Kaliforniya Üniversitesi ve Kaliforniya eyaletinin onuruna bu şekilde isimlendirildi.

Kaliforniyum normal basınç altında biri 900 °C'nin üstünde ve diğeri 900 °C'nin altında olmak üzere iki farklı kristal yapıda bulunur. Yüksek basınçta üçüncü bir kristal yapı söz konusudur. Kaliforniyum oda sıcaklığında hava ile temas ederse yavaşça matlaşır. Bilinen yirmi izotop içinde kaliforniyum-251 898 yıllık yarı ömrü ile elementin en kararlı izotopudur. Bu kısa yarı ömür elementin yerkabuğunda bulunmadığı anlamını da taşır. Yarı ömrü 2,64 yıl olan kaliforniyum-252 en yaygın olarak kullanılan izotoptur ve ABD'de Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı'nda ve Rusya'da da Atom Reaktörleri Araştırma Enstitüsü'nde üretilmektedir.

Kaliforniyum pratik uygulaması olan birkaç uranyum ötesi elementten biridir. Bu uygulamaların çoğunda belli başlı kaliforniyum izotoplarının nötron yayma özelliğinden faydalanılır. Örneğin nükleer reaktörlerin başlatılmasında kaliforniyum kullanılabilir. Ayrıca nötron saçılması ve nötron spektroskopisiyle madde araştırmalarında da nötron kaynağı olarak kullanılır. Bunların dışında kaliforniyum daha yüksek atom ağırlığına sahip elementlerin sentezinde de kullanılır: ununoktiyum (118. element) kaliforniyum-249 atomunun kalsiyum-48 iyonları ile bombardıman edilmesiyle sentezlendi. Kaliforniyumun kullanımı esnasında radyolojik endişeler de dikkate alınmalıdır. Ayrıca elementin iskelet dokudaki biyoakümülasyonu kırmızı kan hücrelerinin oluşumunu bozar.

KALİFORNİYUMUN KULLANIM ALANLARI

Her bir mikrogramından dakikada 139 milyon nötron yayılan kaliforniyum, güçlü bir nötron yayıcı olarak birçok özel uygulamada kendine yer bulur. Bu özelliği kaliforniyumu bazı reaktörler için kullanışlı bir başlangıç nötron kaynağı yapar. Element ayrıca bazı numunelerde eser miktarda bulunan elementlerin miktarının belirlenmesi için yapılan nötron aktivasyon analizinde taşınabilir (reaktör tabanlı olmayan) nötron kaynağı olarak kullanılır. Kaliforniyumun nötronları, diğer radyoterapi türlerinin etkisiz olduğu belli rahim ağzı ve beyin tümörlerinin tedavisinde de kullanılır. Element Georgia Teknoloji Enstitüsü'nün 1969'da Savannah River Santrali'nden 119 µg kaliforniyum-252 almasından bu yana eğitim uygulamalarında da kullanılmaktadır. Kömür ve çimento endüstrilerinde de kömür analizi ve bulk modülü analizlerinde kullanım alanına sahiptir.

Malzemelere nötron nüfuzu kaliforniyumu yakıt çubuğu tarayıcıları; uçak ve silah parçalarındaki korozyon, kötü kaynaklar ve rutubetin tespitinde kullanılan nötron radyografisi; ve taşınabilir metal dedektörler için oldukça kullanışlı yapar. Nötron nem ölçme cihazları petrol kuyularındaki su ve petrol tabakalarının tayininde kaliforniyum-252'yi kullanır. Taşınabilir nötron kaynağı olduğundan altın ve gümüş madenlerindeki yerinde analiz aşamasında ve yeraltı suyu hareketlerinin tespitinde kullanılmaktadır.

TEHLİKESİ

İskelet dokuda biriken kaliforniyum, radyasyon yayarak vücudun kırmızı kan hücresi üretme kabiliyetini bozar.[74] Element yüksek radyoaktifliği ve doğada düşük yoğunlukta bulunması sebebiyle herhangi bir organizma üzerinde doğal biyolojik bir rol oynamaz.

Kaliforniyum vücuda kontamine yiyecek veya içeceklerin sindirilmesiyle veya elementin asılı kaldığı havanın solunmasıyla girebilir. Vücuda girmesinin ardından kaliforniyumun sadece %0,05'i kan dolaşımına karışır. Yaklaşık %65'i iskelette, %25'i karaciğerde birikir geri kalanı da ya diğer organlarda birikir ya da, büyük oranda idrarla olmak üzere, dışarı atılır. İskelet ve karaciğerde biriken kaliforniyumun yarısı sırasıyla elli ve yirmi yılda gider. İskeletteki kaliforniyum kemik boyunca yayılmadan önce kemik yüzeyine bağlanır.

Elementin vücuda alınması en tehlikeli durum olmakla birlikte, kaliforniyum-249 ve kaliforniyum-251 gama ışınımı yoluyla vücut dışından da doku yıkımına sebep olabilir. Kemikte ve karaciğerde kaliforniyumun saldığı iyonize radyasyon kansere sebebiyet verebilir.