wd wp Пошук: ⬜

Плутоній-239

Плутоній-239 (англ.: plutonium-239) — радыеактыўны нуклід хімічнага элемента плутонію з атамным нумарам 94 і масавым лікам 239. Часам лічыцца, што ён уваходзяць у радыеактыўнае сямейства 4n+3, т.зв. рад актынію (хоць звычайна лічаць, што гэты рад пачынаецца з прыроднага ўрану-235, які і ўзнікае пры распадзе плутонію-239, які практычна адсутнічае ў прыродзе). Быў адкрыты ў 1941 годзе Гленам Сібаргам, Дж. Кенэдзі, Артурам Валем і Э. Сегрэ[3].

У прыродзе сустракаецца ў надзвычай малых колькасцях ва ўранавых рудах. Радыягенны плутоній-239 утвараецца з ўрану-238 пры захопе нейтронаў, якія ўзнікаюць пры спантаным дзяленні ўрану (235U і 238U) і ў выніку рэакцый (α, n) на лёгкіх элементах, якія ўваходзяць у склад руд[4]; яшчэ адной крыніцай нейтронаў з’яўляецца касмічнае выпраменьванне[5].

Актыўнасць аднаго грама гэтага нукліда складае прыблізна 2,3 ГБк.

Утварэнне і распад

Плутоній-239 утвараецца ў выніку наступных распадаў:

• β−-распад нукліда 239Np (перыяд паўраспаду складае 2,356(3)[2] сутак):

93

239

N p

→

94

239

P u

e

−

ν ¯

e

;

{\displaystyle \mathrm {^{239}_{93}Np} \rightarrow \mathrm {^{239}_{94}Pu} +e^{-}+{\bar {\nu }}_{e};}

• K-захоп электрона нуклідам 239Am (перыяд паўраспаду складае 11,9(1)[2] гад):

95

239

A m

e

−

→

94

239

P u

ν ¯

e

;

{\displaystyle \mathrm {^{239}_{95}Am} +e^{-}\rightarrow \mathrm {^{239}_{94}Pu} +{\bar {\nu }}_{e};}

• α-распад нукліда 243Cm (перыяд паўраспаду складае 29,1(1)[2] гадоў):

96

243

C m

→

94

239

P u

2

4

H e

.

{\displaystyle \mathrm {^{243}_{96}Cm} \rightarrow \mathrm {^{239}_{94}Pu} +\mathrm {^{4}_{2}He} .}

Распад плутонію-239 адбываецца па наступных кірунках:

• α-распад у 235U (верагоднасць 100 %[2], энергія распаду 5 244,51(21) кэВ[1]):

94

239

P u

→

92

235

U

2

4

H e

;

{\displaystyle \mathrm {^{239}_{94}Pu} \rightarrow \mathrm {^{235}_{92}U} +\mathrm {^{4}_{2}He} ;}

энергія выпраменьвання α-часціц

5 105,5 кэВ (у 11,94 % выпадкаў); 5 144,3 кэВ (у 17,11 % выпадкаў); 5 156,59 кэВ (у 70,77 % выпадкаў)[6].

• Спантанае дзяленне (імавернасць 3,1(6)×10-10 %)[2];

Атрыманне

Плутоній-239 утвараецца ў любым ядзерным рэактары, які працуе на прыродным ці малаабагачаным уране, што змяшчае галоўным чынам ізатоп 238U, пры захопе ім лішніх нейтронаў. Пры гэтым адбываюцца наступныя ядзерныя рэакцыі:

n

2

92

38

U

→

2

92

39

U

→

2

93

39

N p

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}}

2

93

39

N p

→

2

94

39

P u

e

−

ν ¯

e

{\displaystyle \mathrm {{}^{2}{}_{93}^{39}Np} \rightarrow \mathrm {{}^{2}{}_{94}^{39}Pu} +e^{-}+{\bar {\nu }}_{e}}

.

Для прамысловага выдзялення плутонію-239 з апрамененага ядзернага паліва выкарыстоўваюць п’юрэкс-працэс[5].

Ізамеры

Вядомы адзіны ізамер 239Pum з наступнымі характарыстыкамі[2]:

• Лішак масы: 48 981,5(18) кэВ
• Энергія ўзбуджэння: 391,584(3) кэВ
• Перыяд паўраспаду: 193(4) нc
• Спін і цотнасць ядра: 7/2-

Распад ізамернага стану ажыццяўляецца шляхам ізамернага пераходу ў асноўны стан[2].

Ужыванне

Плутоній-239 выкарыстоўваюць[5]:

• у якасці ядзернага паліва ў ядзерных рэактарах на цеплавых і асабліва на хуткіх нейтронах;
• пры вырабе ядзернай зброі (крытычная маса для голага шара з металічнага 239Pu складае прыкладна 10 кг, для шара ў вадзяным адбівальніку прыкладна 5,2 кг[7]);
• выкарыстоўваецца ў якасці зыходнага рэчыва для атрымання трансплутоніевых элементаў.

Зноскі

1. 1 2 3 4 5 Audi G., Wapstra A. H., Thibault C. The AME2003 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references(англ.)  // Nuclear Physics A. — 2003. — Т. 729. — С. 337—676. — DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003 — Bibcode: 2003NuPhA.729..337A
2. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 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 — Bibcode: 2003NuPhA.729….3A
3. ↑ Волков В.А., Вонский Е.В., Кузнецова Г.И. Выдающиеся химики мира. — м: Высшая Школа, 1991. — С. 407. — 656 с.
4. ↑ 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.
5. 1 2 3 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.
6. ↑ Уласцівасці 239Pu на сайце МАГАТЭ (IAEA, International Atomic Energy Agency)(недаступная спасылка)
7. ↑ 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.»

Тэмы гэтай старонкі (3):
Катэгорыя·Ізатопы плутонію
Катэгорыя·Вікіпедыя·Артыкулы з непрацоўнымі спасылкамі
Катэгорыя·Вікіпедыя·Артыкулы з пераазначэннем значэння з Вікідадзеных