Плутоний-239

Плутоний-239 Таблица нуклидов
Общие сведения
Название, символ	Плутоний-239, 239Pu
Нейтронов	145
Протонов	94
Свойства нуклида
Атомная масса	239,0521634(20) а. е. м.
Избыток массы	48 589,9(18) кэВ
Удельная энергия связи (на нуклон)	7 560,311(8) кэВ
Период полураспада	2,411(3)·104 лет
Продукты распада	235U
Родительские изотопы	239Np (β−) 239Am (β+) 243Cm (α)
Спин и чётность ядра	1/2+
Канал распада	Энергия распада
α-распад	5,24451(21) 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.

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; еще одним источником нейтронов является космическое излучение.

Активность одного грамма этого нуклида составляет приблизительно 2,3 ГБк.

Образование и распад

Плутоний-239 образуется в результате следующих распадов:

• β⁻-распад нуклида ²³⁹Np (период полураспада составляет 2,356(3) суток):

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

• K-захват, осуществляемый нуклидом ²³⁹Am (период полураспада составляет 11,9(1) ч):

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

• α-распад нуклида ²⁴³Cm (период полураспада составляет 29,1(1) лет):

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

Распад плутония-239 происходит по следующим направлениям:

• α-распад в ²³⁵U (вероятность 100 %, энергия распада 5 244,51(21) кэВ):

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

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).

• Спонтанное деление (вероятность 3,1(6)·10⁻¹⁰ %);

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:

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

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

Для промышленного получения плутония-239 используют пьюрекс-процесс.

Изомеры

Известен единственный изомер ²³⁹Pu^m со следующими характеристиками:

• 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..

Применение

Плутоний-239 используют:

• 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);
• используется в качестве исходного вещества для получения трансплутониевых элементов.

См. также

• Изотопы плутония
• Оружейный плутоний

Примечания

Легче: плутоний-238	Плутоний-239 является изотопом плутония	Тяжелее: плутоний-240
Изотопы элементов · Таблица нуклидов