Плуто́ний-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, Джозефом Кеннеди, Артуром Валем и Эмилио 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):
e-захват, осуществляемый нуклидом 239Am (период полураспада составляет 11,9(1) ч):
α-распад нуклида 243Cm (период полураспада составляет 29,1(1) лет):
Распад плутония-239 происходит по следующим направлениям: α-распад в 235U (вероятность 100 %, энергия распада 5 244,51(21) кэВ):
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)Свойства 239Pu на сайте МАГАТЭ (IAEA, International Atomic Energy Agency). Спонтанное деление (вероятность 3,1(6) %);
Получение Плутоний-239 образуется в любом ядерном реакторе, работающем на природном или малообогащённом уране, содержащем в основном изотоп 238U, при захвате этим изотопом избыточных нейтронов. При этом происходят следующая последовательность ядерных реакций и радиоактивных распадов:
Для промышленного выделения плутония-239 из облученного ядерного топлива используют пьюрекс-процесс.
Изомеры Известен единственный изомер 239mPu 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 кгE. 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.»); используется в качестве исходного вещества для получения трансплутониевых элементов.
См. также Изотопы плутония Оружейный плутоний Соглашение об утилизации плутония Плутоний-239 (фильм)
Примечания
Ссылки Дымоизвещатель «РИД-1». Радиоактивный датчик дыма. Плутоний-239 (видео)
Категория:Изотопы плутония Категория:Мёссбауэровские изотопы