Русская Википедия:Плутоний-238

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Шаблон:Другие значения Шаблон:Нуклид Плуто́ний-238 (Шаблон:Lang-en) — радиоактивный нуклид химического элемента плутония с атомным номером 94 и массовым числом 238. Является первым открытым изотопом плутония. Был открыт в 1940 году Гленом Сиборгом, Дж. Кеннеди, Артуром Валем и Э. М. Макмилланом[1] в результате бомбардировки урана-238 дейтронами[2]:

<math>\mathrm{^{238}_{92}U} (\mathrm{d}, \mathrm{2n}) \mathrm{^{238}_{93}Np} \ \xrightarrow[2,117\ \mathrm{d}]{\beta^-\ 1,292\ \mathrm{MeV} } \ \mathrm{^{238}_{94}Pu} .</math>

Период полураспада плутония-238 составляет 87,7(1) года. Плутоний-238 является практически чистым альфа-излучателем. Активность одного грамма этого нуклида составляет приблизительно 633,7 ГБк.

Один грамм чистого плутония-238 генерирует приблизительно 0,567 Вт мощности.

Образование и распад

Плутоний-238 образуется в результате следующих распадов:

<math>\mathrm{^{238}_{93}Np} \rightarrow \mathrm{^{238}_{94}Pu} + e^- + \bar{\nu}_e;</math>
<math>\mathrm{^{238}_{95}Am} \rightarrow \mathrm{^{238}_{94}Pu} + e^+ + \nu_e;</math>
  • α-распад нуклида 242Cm (период полураспада составляет 162,8(2)[3] суток):
<math>\mathrm{^{242}_{96}Cm} \rightarrow \mathrm{^{238}_{94}Pu} + \mathrm{^{4}_{2}He}.</math>

Распад плутония-238 происходит по следующим направлениям:

<math>\mathrm{^{238}_{94}Pu} \rightarrow \mathrm{^{234}_{92}U} + \mathrm{^{4}_{2}He};</math>

энергия испускаемых α-частиц 5 456,3 кэВ (в 28,98 % случаев) и 5 499,03 кэВ (в 70,91 % случаев)[5].

Получение

Плутоний-238 образуется в любом ядерном реакторе, работающем на природном или малообогащённом уране, содержащем в основном изотоп 238U. При этом происходят следующие ядерные реакции[2][6]:

<math>\mathrm{^{238}_{92}U} (\mathrm{n}, \mathrm{2n}) \mathrm{^{237}_{92}U} \ \xrightarrow[6,75\ \mathrm{d}]{\beta^-\ 518,6\ \mathrm{keV}} \ \mathrm{^{237}_{93}Np} ;</math>
<math>\mathrm{^{235}_{92}U} (\mathrm{n}, \gamma) \mathrm{^{236}_{92}U} (\mathrm{n}, \gamma) \mathrm{^{237}_{92}U} \ \xrightarrow[6,75\ \mathrm{d}]{\beta^-\ 518,6\ \mathrm{keV}} \ \mathrm{^{237}_{93}Np} ;</math>
<math>\mathrm{^{237}_{93}Np} (\mathrm{n}, \gamma) \mathrm{^{238}_{93}Np} \ \xrightarrow[2,117\ \mathrm{d}]{\beta^-\ 1,292\ \mathrm{MeV}} \ \mathrm{^{238}_{94}Pu} .</math>

Весовые количества чистого плутония-238 получают путём облучения нейтронами нептуния-237, который, в свою очередь, добывают из отработанного ядерного топлива[6].

Цена одного килограмма плутония-238 составляет примерно 2,5 млн долларов США[7].

Применение

Плутоний-238 используют в радиоизотопных источниках энергии (например, в РИТЭГах)[6]. Ранее (до появления литиевых батарей[8]) использовались в кардиостимуляторах[9][10].

США использовали РИТЭГ-и с плутонием-238 на примерно 30 космических аппаратах НАСА, включая «Вояджеры» и «Кассини». Так, космический аппарат «Кассини» содержал три РИТЭГ-а с 33 килограммами диоксида плутония-238, которые обеспечивали генерацию 870 ватт электрической мощности[11]. Марсоходы «Кьюриосити» и "Персеверанс" несут РИТЭГ-и MMRTG с Шаблон:Num плутония-238, обеспечивающие 125 Вт электрической мощности[12]. Кроме электрической генерации, РИТЭГ-и своим тепловыделением поддерживают тепловой баланс космических аппаратов и роверов. Также, в аппаратах "Соджорнер", "Спирит" и "Опортьюнити" использовались радиоизотопные источники тепла размером с гальванический элемент типоразмера D для поддержания теплового режима работы электронной аппаратуры, в том числе и цифровых вычислительных машин. Также, атмосферный зонд автоматической межпланетной станции "Галилео" обладал подобными источниками тепла.

Производство

В США производство изотопа плутония-238 было остановлено в 1988 году (Саванна Ривер)[13]. Министерство энергетики США подписало в 1992 году пятилетний договор о покупке изотопа у России в объёме 10 кг и возможностью увеличения поставок не более чем до 40 кг. В рамках договора заключалось несколько контрактов, соглашение продлевалось. В 2009 году поставки были прерваны из-за реструктуризации российской ядерной промышленности[14].

Начиная с 1993 года, большинство РИТЭГов на американских космических аппаратах используют изотоп, приобретаемый у России. По состоянию на 2005 год было закуплено примерно 16,5 кг[15][16].

В 2009 Министерство энергетики США запросило финансирование на возобновление производства изотопа на территории США[17][18]. Стоимость проекта оценивалась в 75—90 миллионов долларов за пять лет[19] Финансирование проекта разделено между Министерством энергетики и NASA[19]. Конгресс предоставил NASA по 10 миллионов в 2011 и 2012 годах[19], но отказал в финансировании Министерству энергетики[19].

В 2013 году Национальная лаборатория Оук-Ридж (штат Теннеси) начала производство плутония-238 с проектной мощностью в 1,5—2 килограмма изотопа в год[20][21][22].

См. также

Примечания

Шаблон:Примечания

Ссылки

Шаблон:Последовательность изотопов

Партнерские ресурсы
Криптовалюты
Магазины
Хостинг
Разное

  1. ↑ Шаблон:Книга
  2. ↑ 2,0 2,1 Шаблон:Книга
  3. ↑ 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 Ошибка цитирования Неверный тег <ref>; для сносок Nubase2003 не указан текст
  4. ↑ Ошибка цитирования Неверный тег <ref>; для сносок AME2003 не указан текст
  5. ↑ Свойства 238Pu на сайте МАГАТЭ (IAEA, International Atomic Energy Agency)Шаблон:Недоступная ссылка
  6. ↑ 6,0 6,1 6,2 Шаблон:Книга
  7. ↑ Шаблон:Cite news
  8. ↑ http://www.nrc-cnrc.gc.ca/eng/dimensions/issue7/pacemaker.html Шаблон:Wayback «Eventually, modern lithium-ion batteries replaced the plutonium ones. Lithium-ion batteries are still used to power pacemakers today»
  9. ↑ Шаблон:Cite web
  10. ↑ Шаблон:Cite web
  11. ↑ Plutonium. Шаблон:Wayback World Nuclear Association.
  12. ↑ Mars rover fueled by Russian plutonium Шаблон:Wayback // fuelfix.com, August 21, 2012
  13. ↑ Шаблон:Cite web
  14. ↑ Plutonium-238 Production for NASA Radioisotope Power Systems // Cryptome, Federal Register Volume 78, Number 6 (January 9, 2013), [FR Doc No: 2013-00239
  15. ↑ Шаблон:Cite web
  16. ↑ Шаблон:Cite web
  17. ↑ Шаблон:Cite web
  18. ↑ Greenfieldboyce, Nell. «The Plutonium Problem: Who Pays For Space Fuel?» Шаблон:Wayback NPR, 8 November 2011
  19. ↑ 19,0 19,1 19,2 19,3 Шаблон:Cite web
  20. ↑ РИТЭГ: «сердца» космических роботов, или оружие террористов? Шаблон:Wayback // Голос Америки, 27.08.2013
  21. ↑ NASA отказалось от эффективного ядерного источника энергии — усовершенствованного радиоизотопного термоэлектрического генератора Стирлинга (ASRG — Advanced Stirling Radioisotope Generator) Шаблон:Wayback // Популярная механика, 25 ноября 2013
  22. ↑ U.S. To Restart Plutonium Production for Deep Space Exploration Шаблон:Wayback // Universe Today, March 20, 2013
Источник — http://wikihandbk.com/ruwiki/index.php?title=Русская_Википедия:Плутоний-238&oldid=10603529