Плутоний-239

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, Джоном Кеннеди, Артуром Валем и Эмилио Сегре[3].

Плутоний-239
Название, символ Плутоний-239, 239Pu
Нейтронов 145
Свойства нуклида
Атомная масса 239,0521634(20)[1] а. е. м.
Дефект 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
Таблица нуклидов
Логотип Викисклада Медиафайлы на Викискладе

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

Плутоний-239 образуется в результате следующих распадов:

 
  • e-захват, осуществляемый нуклидом 239Am (период полураспада составляет 11,9(1)[2] ч):
 
 

Распад плутония-239 происходит по следующим направлениям:

 

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

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:

 

 .

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

Изомеры править

Известен единственный изомер 239mPu 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

Плутоний-239 используют[5]:

См. также править

Примечания править

  1. 1 2 3 4 5 Audi G., Wapstra A. H., Thibault C. The AME2003 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references (англ.) // Nuclear Physics A. — 2003. — Vol. 729. — P. 337—676. — doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003. — Bibcode2003NuPhA.729..337A.
  2. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Audi G., Bersillon O., Blachot J., Wapstra A. H. The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties // Nuclear Physics A. — 2003. — Т. 729. — С. 3—128. — doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. — Bibcode2003NuPhA.729....3A. 
  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). — 3400 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) (недоступная ссылка)
  7. E. D. Clayton, ANOMALIES OF NUCLEAR CRITICALITY, REVISION 6 Архивная копия от 24 сентября 2015 на Wayback Machine // 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.»

Ссылки править