Plütonyum-239

Plütonyum-239 (²³⁹Pu veya Pu-239 ), plütonyumun bir izotopudur. Plütonyum-239, nükleer silah üretiminde kullanılan birincil fisil izotoptur ancak uranyum-235 de bu amaç için kullanılır. Plütonyum-239 aynı zamanda uranyum-235 ve uranyum-233 ile birlikte termal spektrumlu nükleer reaktörlerde yakıt olarak kullanılabilen üç ana izotoptan biridir. Plütonyum-239'un yarı ömrü 24.110 yıldır.^[1]

Nükleer özellikleri

Plütonyum-239'un nükleer özellikleri ve yüksek oranda zenginleştirilmiş silah sınıfı uranyum-235'ten daha ucuza daha fazla miktarlarda neredeyse saf ²³⁹Pu üretme kabiliyeti, nükleer silahlarda ve nükleer santrallerde kullanılmasına yol açtı. Bir nükleer santralin reaktöründe bir uranyum-235 atomunun fisyonu iki ila üç nötron üretir ve bu nötronlar plütonyum-239 ve diğer izotopları üretmek için uranyum-238 tarafından emilebilir. Plütonyum-239 ayrıca bir reaktördeki uranyum-235 ile birlikte nötronları ve fisyonu da emebilir.

Tüm yaygın nükleer yakıtlar arasında ²³⁹Pu en küçük kritik kütleye sahiptir. Küresel şekildeki sıkıştırılmamış kritik kütle yaklaşık 11 kg (24,2 lbs) ve 10,2 cm (4") çapındadır. Uygun tetikleyiciler, nötron reflektörleri, patlama geometrisi kulllanılıp sıkıştırılırsa kritik kütle bunun yarısından az olabilir.

Bir ²³⁹Pu atomunun bölünmesi 207,1 MeV = 3,318 × 10 ⁻¹¹ J, yani 19,98 TJ/mol = 83,61 TJ/kg,^[2] veya yaklaşık 23 gigawatt saat/kg üretir.

radyasyon kaynağı (²³⁹Pu'nun termal fisyonu)	açığa çıkan ortalama enerji [MeV cinsinden] ^[2]
Fisyon parçalarının kinetik enerjisi	175.8
Ani nötronların kinetik enerjisi	5.9
Ani γ ışınlarıyla taşınan enerji	7.8
Toplam anlık enerji	189.5
β− parçacıklarının enerjisi	5.3
Antinötrinoların enerjisi	7.1
Gecikmiş γ ışınlarının enerjisi	5.2
Çürüyen fisyon ürünlerinin toplamı	17.6
Ani nötronların ışınımsal yakalanmasıyla açığa çıkan enerji	11.5
Termal spektrumlu bir reaktörde açığa çıkan toplam ısı (anti-nötrinolar katkıda bulunmaz)	211.5

Üretimi

Plütonyum uranyum-238'den yapılır. ²³⁹Pu normalde nükleer reaktörlerde, yakıt çubuklarında bulunan uranyum izotoplarından birinin bir atomunun dönüştürülmesiyle oluşturulur. Bazen ²³⁸U'luk bir atom nötron radyasyonuna maruz kaldığında çekirdeği bir nötronu yakalayarak onu ²³⁹U'ya dönüştürür. Bu, daha düşük kinetik enerjiyle daha kolay gerçekleşir (Çünkü ²³⁸Ufisyon aktivasyonu 6,6 MeV'dir). ²³⁹U daha sonra hızla iki ^β bozunumuna uğrar - bu bir elektron ve bir anti-nötrinonun emisyonunun ( ${\bar {\nu }}_{e}$ ), bir proton bırakmasıdır - ilk β ^- bozunması ²³⁹U'yu neptunyum-239'a dönüştürür ve ikinci β ^- bozunması ²³⁹Np'yi ²³⁹ Pu'ya dönüştürür:

{\ce {{}^{238}_{92}U + {}^{1}_{0}n -> {}^{239}_{92}U ->[\beta^-][23.5\ {\ce {min}}] {}^{239}_{93}Np ->[\beta^-][2.356\ {\ce {d}}] {}^{239}_{94}Pu}}

Fisyon aktivitesi nispeten nadir gerçekleşir, bu nedenle önemli miktarda maruz kaldıktan sonra bile ²³⁹Pu hala büyük miktarda ²³⁸U (ve muhtemelen diğer uranyum izotoplarıyla), oksijenle, orijinal malzemenin diğer bileşenleriyle ve fisyon ürünleriyle karışır ancak yakıtın reaktörde birkaç gün maruz kalması durumunda ²³⁹Pu, yüksek saflıkta ²³Pu metali elde etmek için malzemenin geri kalanından kimyasal olarak ayrılabilir.

Kaynakça

^ "Physical, Nuclear, and Chemical Properties of Plutonium". Institute for Energy and Environmental Research. 22 Temmuz 2014 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 20 Kasım 2015.
^ ^a ^b "Table of Physical and Chemical Constants, Sec 4.7.1: Nuclear Fission". Kaye & Laby Online. 5 Mart 2010 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 1 Şubat 2009.

Dış bağlantılar

[1] "Physical, Nuclear, and Chemical Properties of Plutonium". Institute for Energy and Environmental Research. 22 Temmuz 2014 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 20 Kasım 2015.

[kayelaby-2] "Table of Physical and Chemical Constants, Sec 4.7.1: Nuclear Fission". Kaye & Laby Online. 5 Mart 2010 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 1 Şubat 2009.

[1]

[2]