Plutonium-239

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 12 augusti 2021; kontroller kräver 5 redigeringar .

Plutonium-239

Namn, symbol

Plutonium-239, 239 Pu

Neutroner

145

Nuklidegenskaper

Atomisk massa

239.0521634(20) [1] a. äta.

massdefekt

48 589,9(18) [1] k eV

Specifik bindningsenergi (per nukleon)

7 560.311(8) [1] keV

Halva livet

2.411(3)⋅10 4 [2] år

Förfall produkter

235 U

Föräldraisotoper

239 Np ( β - )
239 Am ( ε )
243 Cm ( α )

Spinn och paritet av kärnan

1/2 + [2]

Decay kanal	Förfallande energi
α-sönderfall	5.24451(21) [ 1] MeV
SF

Tabell över nuklider

Mediafiler på Wikimedia Commons

Plutonium-239 ( eng. plutonium-239 ) är en radioaktiv nuklid av det kemiska grundämnet plutonium med atomnummer 94 och massnummer 239. Den anses ibland vara en del av den radioaktiva familjen 4n + 3 , kallad aktiniumserien (även om denna serie anses vanligtvis börja med naturligt uran-235, som inträffar under sönderfallet av plutonium-239, som är praktiskt taget frånvarande i naturen). Den upptäcktes 1941 av Glen Seaborg , J. Kennedy, Arthur Wahl och E. Segre [3] .

Det förekommer naturligt i extremt små mängder i uranmalmer . Radiogent plutonium-239 bildas från uran-238 under infångning av neutroner som uppstår vid spontan klyvning av uran ( 235 U och 238 U) och som ett resultat av reaktioner (α, n) på lätta grundämnen som utgör malmer [4] ; en annan neutronkälla är kosmisk strålning [5] .

Aktiviteten för ett gram av denna nuklid är ungefär 2,3 GBq .

Bildning och förfall

Plutonium-239 bildas som ett resultat av följande sönderfall:

β − -sönderfall av nuklid 239 Np (halveringstid är 2,356(3) [2] dagar):

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

e-infångning av nuklid 239 Am (halveringstid är 11,9(1) [2] h):

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

α-sönderfall av nukliden 243 Cm (halveringstid är 29,1(1) [2] år):

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

Förfallet av plutonium-239 sker på följande sätt:

α-sönderfall i 235 U (sannolikhet 100 % [2] , sönderfallsenergi 5 244,51(21) keV [1] ):

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

energin hos utsända α-partiklar

5 105,5 keV (i 11,94 % av fallen); 5 144,3 keV (i 17,11 % av fallen); 5 156,59 keV (i 70,77 % av fallen) [6] .

Spontan fission (sannolikhet 3,1(6)⋅10 −10 %) [2] ;

Får

Plutonium-239 bildas i vilken kärnreaktor som helst som arbetar på naturligt eller låganrikat uran , som huvudsakligen innehåller isotopen 238 U , när den fångar överskott av neutroner. I detta fall sker följande kärnreaktioner:

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

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

För industriell separation av plutonium-239 från bestrålat kärnbränsle används Purex-processen [5] .

Isomerer

Den enda kända isomeren 239m Pumed följande egenskaper [2] :

Överskottsmassa: 48981,5(18) keV
Excitationsenergi: 391,584(3) keV
Halveringstid: 193(4) ns
Spinn och paritet av kärnan: 7/2 −

Nedbrytningen av det isomera tillståndet utförs genom isomer övergång till grundtillståndet. [2] .

Applikation

Plutonium-239 används [5] :

som kärnbränsle i termiska och särskilt snabba neutronreaktorer ;
vid tillverkning av kärnvapen ( den kritiska massan för en blottad kula av metalliskt 239 Pu är cirka 10 kg, för en boll i en vattenreflektor cirka 5,2 kg [7] );
används som utgångsmaterial för framställning av transplutoniumelement .

Se även

Anteckningar

↑ 1 2 3 4 5 Audi G. , Wapstra AH , Thibault C. The AME2003 atomic mass evaluation (II). Tabeller, grafer och referenser (engelska) // Kärnfysik A . - 2003. - Vol. 729 . - s. 337-676 . - doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003 . - .
↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Audi G. , Bersillon O. , Blachot J. , Wapstra AH NUBASE-utvärderingen av kärn- och förfallsegenskaper // Kärnfysik A . - 2003. - T. 729 . - S. 3-128 . - doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001 . - .
↑ Volkov V.A. , Vonsky E.V., Kuznetsova G.I. Världens framstående kemister . - M . : Högre skola, 1991. - S. 407 . — 656 sid.
↑ Milyukova M.S., Gusev N.I., Sentyurin I.G., Sklyarenko I.S. Analytical chemistry of plutonium. - M . : "Nauka", 1965. - S. 12. - 454 sid. — (Analytisk kemi av grundämnen). - 3400 exemplar.
↑ 1 2 3 Redaktion: Knunyants I.L. (Chiefred.). Kemisk uppslagsverk: i 5 vol. - M .: Bolshaya Rossiiskaya entsiklopediya, 1992. - T. 3. - S. 580-582. — 639 sid. — 50 000 exemplar. - ISBN 5-85270-039-8.
↑ Properties of 239 Pu på IAEA:s webbplats (International Atomic Energy Agency) (otillgänglig länk)
↑ ED Clayton, ANOMALIES OF NUCLEAR CRITICALITY, REVISION 6 Arkiverad 24 september 2015 på Wayback Machine // Pacific Northwest Laboratory, februari 2010. sida 79. "N. KRITIKALITET FÖR 239Pu-240Pu METALLBLANDNINGAR": "Den kritiska massan för 239Pu metall anges som 5,2 och 10 kg för vattenreflekterade respektive nakna sfärer."

Länkar

Rökdetektor "RID-1". Radioaktiv rökdetektor. Plutonium-239 Arkiverad 20 januari 2020 på Wayback Machine (video)