Плутоний-239

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Плутоний-239
Общие сведения
Название, символ Плутоний-239, 239Pu
Нейтронов 145
Протонов 94
Свойства нуклида
Атомная масса 239,0521634(20)[1] а. е. м.
Избыток 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]
Канал распада Энергия распада
α-распад 5,24451(21)[1] МэВ
SF

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.

Образование и распад[править | править вики-текст]

Плутоний-239 образуется в результате следующих распадов:

\mathrm{^{239}_{93}Np} \rightarrow \mathrm{^{239}_{94}Pu} + e^- + \bar{\nu}_e;
  • K-захват, осуществляемый нуклидом 239Am (период полураспада составляет 11,9(1)[2] ч):
\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):
\mathrm{^{243}_{96}Cm} \rightarrow \mathrm{^{239}_{94}Pu} + \mathrm{^{4}_{2}He}.


Распад плутония-239 происходит по следующим направлениям:

\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].

Получение[править | править вики-текст]

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:

\mathrm\hbox{n}+{{}^2{}^{38}_{92}U}\rightarrow\mathrm{{}^2{}^{39}_{92}U}\rightarrow\mathrm{{}^2{}^{39}_{93}Np}+ e^- + \bar{\nu}_e

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

Для промышленного выделения плутония-239 из облученного ядерного топлива используют пьюрекс-процесс[5].

Изомеры[править | править вики-текст]

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[править | править вики-текст]

Плутоний-239 используют[5]:

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. 1 2 3 4 5 G. Audi, A.H. Wapstra, and C. Thibault (2003). «The AME2003 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references.». Nuclear Physics A 729: 337—676. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003.
  2. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot and A. H. Wapstra (2003). «The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties». Nuclear Physics A 729: 3–128. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001.
  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. Свойства 239Pu на сайте МАГАТЭ (IAEA, International Atomic Energy Agency)
  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.»
Легче:
плутоний-238
Плутоний-239 является
изотопом плутония
Тяжелее:
плутоний-240
Изотопы элементов · Таблица нуклидов