chemie

Plutonium-239 je izotop plutonia používaný k výrobě jaderných zbraní. Plutonium-239 je spolu s uranem-233 a Uranem-235 jedním ze tří hlavních izotopů používaných jako palivo v jaderných reaktorech.

jádro plutonia-239

v izotopu plutonia-239 je 145 neutronů a 94 protonů.

Plutonium-239 Symbol

symbol označující Plutonium-239 se zapisuje jako 239Pu.

výroba plutonia-239

Plutonium-239 byla původně vytvořena na začátku vesmíru. Nicméně, s poločasem pouze kolem 24 200 let, přirozeně se vyskytující stopy plutonia-239 je těžké najít. Stopová množství tohoto kovu se stále tvoří v těchto dnech, kdy suchozemský uran-238 reaguje se slunečními paprsky. Tento kov je však v dnešní době většinou syntetizován uměle. Plutonium-239 se vyrábí z uranu-238 v jaderných reaktorech. Tato reakce je popsána níže:

• nejprve je uran-238 zasažen vysokoenergetickým neutronem a je přeměněn na uran-239 absorpcí neutronu.
• Uran-239 se pak mění na Neptunium-239 emisí elektronu a anti-neutrinové částice rozpadem beta (β–).
• v konečné fázi ztrácí Neptunium-239 elektron a částici proti neutrinu za vzniku plutonia-239.

Obrázek 1 – Plutonium-239
Zdroj – cs.Wikipedie.org

Plutonia-239 Vlastnosti

vlastnosti Plutonia-239 jsou popsány níže:

Vzhled

Plutonia-239 je pevný kov s jasně slivery barvy.

kritická hmotnost

kritická hmotnost tohoto kovu pro jednotnou kouli je 11 kg.

kritický průměr

kritický průměr plutonia-239 pro jednotnou kouli je 10,2 cm.

hmotnost izotopu

hmotnost izotopu tohoto kovu je 239.0521634 u.

režim rozpadu

Plutonium-239 se rozpadá spontánním štěpením při emitování alfa částic.

energie rozpadu

během rozkladu uvolňuje Plutonium-239 energii blízkou 5,245 MeV.

větvící poměr

některé radioaktivní materiály mohou projít rozkladem více než jednou metodou. Poměr mezi různými druhy částic vyrobených z takového rozkladu se nazývá poměr větvení materiálu. Poměr větvení pro Plutonium-239 je 100%.

dceřiný nuklid

při rozkladu produkuje uran-235 jako dceřiný nuklid.

magnetický dipólový Moment

magnetický dipólový moment měří magnetickou sílu proudové cívky nebo magnetu. V radioaktivitě mají oběžné elektrony atomu magnetický dipólový moment. Magnetický dipólový moment plutonia-239 je 0,203 µN.

Konkrétní Činnosti

V radioaktivity, specifická aktivita je počet rozpadů za sekundu na množství látky, kde množství látky je buď hmotnost nebo objem látky. Označuje se symbolem SA. Měrná hmotnost plutonia-239 je 2,2966 GBq / g.

Rozpustnost

rozpustnost Plutonia-239 ve vodě závisí na organické ligandy přítomné stejně jako na redox a pH vody.

Plutonia-239 Half-Life

radioaktivita, poločas rozpadu je definován jako doba, přijatá určité množství radioaktivního prvku prochází rozkladu být snížena o polovinu. Poločas rozpadu plutonia-239 je 24 200 let.

Plutonia-239 Radioaktivní Rozpad

atomové jádro Plutonia-239 je nestabilní; tím ztrácí energii k dosažení stabilní fáze. Tento proces je známý jako radioaktivní rozpad. Plutonium-239 uvolňuje energii kolem 5.245 MeV radioaktivním rozpadem.

Plutonia-239 Rozkladu Rovnice

následující rovnice ukazuje, alfa rozkladu Plutonia-239:

94239Pu → 92235U + 24He

Tady je jádro helia 24He má atomové číslo 2 a nukleonové číslo 4. Helium zde označuje alfa částici. Proto tuto rovnici můžeme také zapsat jako

94239Pu → 92235U + α

Plutonia-239 Rozpadové

proces rozpadu Plutonia-239 produkuje Uran-235 jako dcera nuklid. Olovo-207 je stabilní prvek produkovaný na konci tohoto alfa rozpadového řetězce. Kompletní rozpadové je vyjádřena v následující reakce:

Plutonia-239 → Uranu-235 → Thorium-231 → Protaktinium-231 → Actinium-227 → Thorium-227 → Radium-233 → Radon-219 → Polonium-215 → Olovo-211 → Bismut-211 → Thalia-207 → Olovo-207

Plutonia-239 Štěpné Reakce

Plutonia-239 prochází štěpné reakce, kdy je bombardována rychlé nebo pomalé neutrony. Když je tento izotop absorbován pomalým neutronem, štěpná reakce produkuje více než dva neutrony. Kontinuální řetězová reakce je zahájena v případě, že jeden z těchto výsledných neutronů štěpí další jádro plutonia.

plutonium-239 použití

Plutonium-239 s vysokou úrovní čistoty lze vyrábět ve velkém množství. Díky svým vlastnostem je široce používán v jaderných reaktorech a při výrobě jaderných zbraní. Různá použití Pu-239 jsou diskutována níže:

• Plutonium-239 získané z demontovaných jaderných zbraní i z jaderných reaktorů je důležitým zdrojem energie pro výrobu elektřiny. Téměř asi 10 milionů kilowatthodin elektřiny je vyrobeno jedním kilogramem Pu-239.
• téměř třetina energie, která se vyrábí v komerční atomové elektrárně, pochází z štěpení plutonia. Štěpná reakce plutonia-239 může být držena ve stejných palivových tyčích, kde se vyrábí.
• Malé porce Pu-239 může být přidán do nově vyrobeného jaderného paliva na výrobu MOX paliva nebo směsného paliva, které obsahuje směs oxidu plutoničitého a oxidu uranu.
• Plutonium-239 je důležitý štěpný materiál používaný při výrobě jaderných zbraní. Implozní systémy jsou postaveny pomocí Pu-239.

kontaminace a zdravotní rizika Plutonium-239

Plutonium-239 je nebezpečná karcinogenní látka. V důsledku mnoha jaderných experimentů za posledních 50 let bylo v atmosféře uvolněno téměř 10 000 kilogramů této látky. Uvolnění ze zbraní a další náhodné úniky způsobily mnoho místních kontaminací. Pu-239 je obtížné sledovat a detekovat, jakmile je uvolněn v atmosféře nebo byl absorbován v těle.

u zvířat bylo zjištěno, že vysoká expozice této látce způsobuje onemocnění dýchacích cest, sníženou životnost a dokonce i rakovinu.

Pu-239 účinky alfa záření

karcinogenní účinek Pu-239 pochází z jeho alfa (α) záření. Alfa částice jsou těžší než beta a gama částice a cestovat na krátkou vzdálenost v živé tkáni, zatímco opakovaně bít tkáně a buňky v okolí.

Uvnitř těla, Plutonia-239 je většinou uloženo v měkkých tkáních, např. v játrech, kostní dřeni, na povrchu kostí, stejně jako jiné non-kalcifikované kosti oblastech.

gama záření plutonia-239 je slabé; proto je k vyvolání účinků gama záření zapotřebí velké množství této látky.

Pu-239 účinky na lidské tělo

náhodné požití materiálu je poměrně nízké, stejně jako rizika s ním spojená. Hlavní zdravotní nebezpečí z této látky pochází z vdechování této látky, která může způsobit poškození tkání průdušek a plic. Může se také náhodně vstřebat do krevního oběhu odřeninami a řezy. Vklady Pu-239 mohou v konečném důsledku způsobit rakovinu v dlouhodobém horizontu.

poločas této látky v těle se liší podle toho, kde je uložena. V lidských játrech má poločas 20 let a v kostech je kolem 50 let.

ze všech izotopů plutonia je Plutonium-239 nejpoužívanějším. Přestože je považován za jednu z nejvíce karcinogenních ze všech radioaktivních látek, našel široké využití v jaderných reaktorech a při výrobě elektřiny.