Плутоний-239
| Плутоний-239 | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Название, символ | Плутоний-239, 239Pu | ||||||
| Нейтронов | 145 | ||||||
| Свойства нуклида | |||||||
| Атомная масса | 239,0521634(20)[1] а. е. м. | ||||||
| Дефект массы | 48 589,9(18)[1] кэВ | ||||||
| Удельная энергия связи (на нуклон) | 7 560,311(8)[1] кэВ | ||||||
| Период полураспада | 2,411(3)⋅104[2] лет | ||||||
| Продукты распада | 235U | ||||||
| Родительские изотопы | 239Np (β−) 239Am (ε) 243Cm (α) | ||||||
Спин и чётность ядра | 1/2+[2] | ||||||
| |||||||
| Таблица нуклидов | |||||||
Плуто́ний-239 (англ. plutonium-239) — радиоактивный нуклид химического элемента плутония с атомным номером 94 и массовым числом 239. Иногда считается входящим в радиоактивное семейство 4n+3, называемое рядом актиния (хотя обычно этот ряд считают начинающимся с природного урана-235, который и возникает при распаде практически отсутствующего в природе плутония-239). Был открыт в 1941 году Гленом Сиборгом, Дж. Кеннеди, Артуром Валем и Э. Сегре[3].
В природе встречается в чрезвычайно малых количествах в урановых рудах. Радиогенный плутоний-239 образуется из урана-238 при захвате нейтронов, возникающих при спонтанном делении урана (235U и 238U) и в результате реакций (α, n) на лёгких элементах, входящих в состав руд[4]; еще одним источником нейтронов является космическое излучение[5].
Активность одного грамма этого нуклида составляет приблизительно 2,3 ГБк.
Содержание
1 Образование и распад
2 Получение
3 Изомеры
4 Применение
5 См. также
6 Примечания
7 Ссылки
Образование и распад |
Плутоний-239 образуется в результате следующих распадов:
β−-распад нуклида 239Np (период полураспада составляет 2,356(3)[2] суток):
- 93239Np→94239Pu+e−+ν¯e;{displaystyle mathrm {^{239}_{93}Np} rightarrow mathrm {^{239}_{94}Pu} +e^{-}+{bar {nu }}_{e};}
e-захват, осуществляемый нуклидом 239Am (период полураспада составляет 11,9(1)[2] ч):
- 95239Am+e−→94239Pu+ν¯e;{displaystyle mathrm {^{239}_{95}Am} +e^{-}rightarrow mathrm {^{239}_{94}Pu} +{bar {nu }}_{e};}
α-распад нуклида 243Cm (период полураспада составляет 29,1(1)[2] лет):
- 96243Cm→94239Pu+24He.{displaystyle mathrm {^{243}_{96}Cm} rightarrow mathrm {^{239}_{94}Pu} +mathrm {^{4}_{2}He} .}
Распад плутония-239 происходит по следующим направлениям:
α-распад в 235U (вероятность 100 %[2], энергия распада 5 244,51(21) кэВ[1]):
- 94239Pu→92235U+24He;{displaystyle mathrm {^{239}_{94}Pu} rightarrow mathrm {^{235}_{92}U} +mathrm {^{4}_{2}He} ;}
энергия испускаемых α-частиц
- 5 105,5 кэВ (в 11,94 % случаев);
- 5 144,3 кэВ (в 17,11 % случаев);
- 5 156,59 кэВ (в 70,77 % случаев)[6].
Спонтанное деление (вероятность 3,1(6)⋅10−10 %)[2];
Получение |
Плутоний-239 образуется в любом ядерном реакторе, работающем на природном или малообогащённом уране, содержащем в основном изотоп 238U, при захвате им избыточных нейтронов. При этом происходят следующие ядерные реакции:
n+29238U→29239U→29339Np+e−+ν¯e{displaystyle mathrm {hbox{n}} +{{}^{2}{}_{92}^{38}U}rightarrow mathrm {{}^{2}{}_{92}^{39}U} rightarrow mathrm {{}^{2}{}_{93}^{39}Np} +e^{-}+{bar {nu }}_{e}}
29339Np→29439Pu+e−+ν¯e{displaystyle mathrm {{}^{2}{}_{93}^{39}Np} rightarrow mathrm {{}^{2}{}_{94}^{39}Pu} +e^{-}+{bar {nu }}_{e}}
Для промышленного выделения плутония-239 из облученного ядерного топлива используют пьюрекс-процесс[5].
Изомеры |
Известен единственный изомер 239Pum со следующими характеристиками[2]:
- Избыток массы: 48 981,5(18) кэВ
- Энергия возбуждения: 391,584(3) кэВ
- Период полураспада: 193(4) нc
- Спин и чётность ядра: 7/2−
Распад изомерного состояния осуществляется путём изомерного перехода в основное состояние.[2].
Применение |
Плутоний-239 используют[5]:
- в качестве ядерного топлива в ядерных реакторах на тепловых и особенно на быстрых нейтронах;
- при изготовлении ядерного оружия (критическая масса для голого шара из металлического 239Pu составляет примерно 10 кг, для шара в водяном отражателе примерно 5,2 кг[7]);
- используется в качестве исходного вещества для получения трансплутониевых элементов.
См. также |
- Изотопы плутония
- Оружейный плутоний
- Соглашение об утилизации плутония
Примечания |
↑ 12345 Audi G., Wapstra A. H., Thibault C. The AME2003 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references (англ.) // Nuclear Physics A. — 2003. — Vol. 729. — P. 337—676. — DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003. — .
↑ 123456789 Audi G., Bersillon O., Blachot J., Wapstra A. H. The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties // Nuclear Physics A. — 2003. — Т. 729. — С. 3—128. — DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. — .
↑ Волков В.А., Вонский Е.В., Кузнецова Г.И. Выдающиеся химики мира. — М.: Высшая Школа, 1991. — С. 407. — 656 с.
↑ Милюкова М. С., Гусев Н. И., Сентюрин И. Г., Скляренко И. С. Аналитическая химия плутония. — М.: «Наука», 1965. — С. 12. — 454 с. — (Аналитическая химия элементов). — 3 400 экз.
↑ 123 Редкол.:Кнунянц И.Л. (гл. ред.). Химическая энциклопедия: в 5 т. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1992. — Т. 3. — С. 580-582. — 639 с. — 50 000 экз. — ISBN 5—85270—039—8.
↑ Свойства 239Pu на сайте МАГАТЭ (IAEA, International Atomic Energy Agency)
↑ E. D. Clayton, ANOMALIES OF NUCLEAR CRITICALITY, REVISION 6 // Pacific Northwest Laboratory, February 2010. page 79. «N. THE CRITICALITY OF 239Pu-240Pu METAL MIXTURES»: «The critical mass for 239Pu metal is given as 5.2 and 10 kg for water-reflected and bare spheres, respectively.»
Ссылки |
Дымоизвещатель «РИД-1». Радиоактивный датчик дыма. Плутоний-239 (видео)
 | В другом языковом разделе есть более полная статья Plutonium-239 (англ.). |
