Русская Википедия:Плутоний-239
Шаблон:Нуклид Плуто́ний-239 (Шаблон:Lang-en) — 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[1].
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[2]; еще одним источником нейтронов является космическое излучение[3].
Активность одного грамма этого нуклида составляет приблизительно 2,3 ГБк.
Образование и распад
Плутоний-239 образуется в результате следующих распадов:
- <math>\mathrm{^{239}_{93}Np} \rightarrow \mathrm{^{239}_{94}Pu} + e^- + \bar{\nu}_e;</math>
- <math>\mathrm{^{239}_{95}Am} + e^- \rightarrow \mathrm{^{239}_{94}Pu} + \bar{\nu}_e;</math>
- <math>\mathrm{^{243}_{96}Cm} \rightarrow \mathrm{^{239}_{94}Pu} + \mathrm{^{4}_{2}He}.</math>
Распад плутония-239 происходит по следующим направлениям:
- <math>\mathrm{^{239}_{94}Pu} \rightarrow \mathrm{^{235}_{92}U} + \mathrm{^{4}_{2}He};</math>
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)Шаблон:E %)[4];
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:
<math>\mathrm\hbox{n}+{{}^2{}^{38}_{92}U}\rightarrow\mathrm{{}^2{}^{39}_{92}U}\rightarrow\mathrm{{}^2{}^{39}_{93}Np}+ e^- + \bar{\nu}_e</math>
<math>\mathrm{{}^2{}^{39}_{93}Np}\rightarrow\mathrm{{}^2{}^{39}_{94}Pu}+ e^- + \bar{\nu}_e</math>.
Для промышленного выделения плутония-239 из облученного ядерного топлива используют пьюрекс-процесс[3].
Изомеры
Известен единственный изомер 239mPu со следующими характеристиками[4]:
- 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.[4].
Применение
Плутоний-239 используют[3]:
- 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
Примечания
Ссылки
Шаблон:Последовательность изотопов Шаблон:Перевести
- ↑ Шаблон:Книга
- ↑ Шаблон:Книга
- ↑ 3,0 3,1 3,2 Шаблон:Книга
- ↑ 4,0 4,1 4,2 4,3 4,4 4,5 4,6 Ошибка цитирования Неверный тег
<ref>; для сносокNubase2003не указан текст - ↑ Ошибка цитирования Неверный тег
<ref>; для сносокAME2003не указан текст - ↑ Свойства 239Pu на сайте МАГАТЭ (IAEA, International Atomic Energy Agency)Шаблон:Недоступная ссылка
- ↑ E. D. Clayton, ANOMALIES OF NUCLEAR CRITICALITY, REVISION 6 Шаблон:Wayback // 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.»
