kemilærer

Plutonium-239 er en plutoniumisotop, der bruges til fremstilling af atomvåben. Plutonium-239, sammen med uran-233 og uran-235, er en af de tre vigtigste isotoper, der anvendes som brændstof i atomreaktorer.

Plutonium-239 Nucleus

Der er 145 neutroner og 94 protoner i plutonium-239 isotopen.

Plutonium-239 Symbol

symbolet, der betegner Plutonium-239, er skrevet som 239Pu.

produktion af Plutonium-239

Plutonium-239 blev oprindeligt dannet i begyndelsen af universet. Men at have en halveringstid på kun omkring 24.200 år, naturligt forekommende spor af Plutonium-239 er svært at finde. Spormængder af dette metal dannes stadig i disse dage, når terrestrisk uran-238 reagerer med solstråler. Imidlertid syntetiseres dette metal i dag for det meste kunstigt. Plutonium-239 er fremstillet af uran-238 i atomreaktorer. Denne reaktion er beskrevet nedenfor:

• for det første rammes uran-238 med en højenergi-neutron og omdannes til uran-239 med absorption af en neutron.
• uran-239 ændres derefter til Neptunium-239 ved emission af en elektron og en anti-neutrino– partikel gennem beta (liter -) henfald.
• i sidste fase mister Neptunium-239 en elektron og en anti-neutrino partikel til dannelse af Plutonium-239.

billede 1 – Plutonium-239
kilde – en.- Ja.org

Plutonium-239 egenskaber

egenskaberne af Plutonium-239 er beskrevet nedenfor:

udseende

Plutonium-239 er et fast metal med en lys slivery farve.

kritisk masse

den kritiske masse af dette metal til en ensartet kugle er 11 kg.

kritisk Diameter

den kritiske diameter af Plutonium-239 for en ensartet kugle er 10,2 cm.

Isotopmasse

Isotopmassen af dette metal er 239.0521634 u.

Henfaldstilstand

Plutonium-239 henfalder gennem spontan fission, mens der udsendes alfapartikler.

Henfaldsenergi

under nedbrydning frigiver Plutonium-239 energi tæt på 5.245 MeV.

Forgreningsforhold

nogle radioaktive materialer kan gennemgå nedbrydning ved mere end en metode. Forholdet mellem de forskellige slags partikler produceret fra en sådan nedbrydning kaldes materialets forgreningsforhold. Forgreningsforholdet for Plutonium-239 er 100%.

Datternuklid

under nedbrydning producerer det uran-235 som datternuklid.

magnetisk dipolmoment

magnetisk dipolmoment måler den magnetiske styrke af en strømspole eller en magnet. I radioaktivitet siges det, at de kredsende elektroner i et atom har magnetisk dipolmoment. Det magnetiske dipolmoment for Plutonium-239 er 0,203 liter.

specifik aktivitet

i radioaktivitet er specifik aktivitet antallet af henfald pr. Det er betegnet med symbolet SA. Den specifikke tyngdekraft af Plutonium – 239 er 2,2966 GBK/g.

opløselighed

opløseligheden af Plutonium-239 i vand afhænger af de organiske ligander, der er til stede, såvel som af vandets omkoks og pH.

Plutonium-239 halveringstid

i radioaktivitet defineres halveringstiden som den tidsperiode, som en vis mængde af et radioaktivt element, der gennemgår nedbrydning, skal reduceres med halvdelen. Halveringstiden for Plutonium-239 er 24.200 år.

plutonium-239 radioaktivt henfald

atomkernen i Plutonium-239 er ustabil; det mister derved energi for at nå et stabilt Stadium. Denne proces er kendt som radioaktivt henfald. Plutonium – 239 frigiver energi på omkring 5.245 MeV gennem radioaktivt henfald.

Plutonium-239 Henfaldsligning

følgende ligning viser alfa-dekomponeringen af Plutonium-239:

94239pu liter 92235u + 24he

Her har heliumkernen 24he atomnummer 2 og masse nummer 4. Helium betegner her alfapartiklen. Derfor kan denne ligning også skrives som

94239pu-Prip 92235U + -Prip

Plutonium-239 henfaldskæde

henfaldsprocessen for Plutonium-239 producerer uran-235 som datternuklid. Bly – 207 er det stabile element, der produceres i slutningen af denne Alfa-henfaldskæde. Den fuldstændige forfald kæden er udtrykt i følgende reaktion:

Plutonium-239 → Uran-235 → Thorium-231 → Protactiniumforbindelser-231 → Actinium-227 → Thorium-227 → Radium-233 → Radon-219 → Polonium-215 → Bly-211 → Bismuth-211 → Thallium-207 → Bly-207

Plutonium-239 Fission Reaktion

Plutonium-239 gennemgår fission reaktion, når det bliver bombarderet med hurtige eller langsomme neutroner. Når en langsom neutron absorberes af denne isotop, producerer den fissile reaktion mere end to neutroner. En kontinuerlig kædereaktion initieres i tilfælde af, at en af disse resulterende neutroner nedbryder en anden plutoniumkerne.

Plutonium-239 bruger

Plutonium-239 med høje renhedsniveauer kan produceres i store mængder. På grund af dets egenskaber anvendes det i vid udstrækning i atomkraftreaktorer og til produktion af atomvåben. De forskellige anvendelser af Pu-239 diskuteres nedenfor:

• Plutonium-239 indsamlet fra afmonterede atomvåben såvel som fra atomreaktorer er en vigtig energikilde til at generere elektricitet. Næsten omkring 10 millioner kiloatt-timers elektricitet produceres af et kilo Pu-239.næsten en tredjedel af den energi, der produceres i et kommercielt atomkraftværk, kommer fra plutoniumfissioner. Fissionsreaktion af Plutonium – 239 kan holdes i de samme brændstofstænger, hvor den produceres.
• små portioner af Pu-239 kan tilsættes til nyfremstillet nukleart brændsel for at producere MOKSBRÆNDSTOF eller blandet iltebrændstof, som indeholder en kombination af plutoniumilte og uranilte.Plutonium-239 er et vigtigt fissilt materiale, der anvendes til fremstilling af atomvåben. Implosion systemer er bygget ved hjælp af Pu-239.

plutonium-239 kontaminering og sundhedsrisici

Plutonium-239 er et farligt kræftfremkaldende stof. På grund af mange nukleare eksperimenter i de sidste 50 år er næsten 10.000 kg af dette stof frigivet i atmosfæren. Frigivelse fra våben og andre utilsigtede frigivelser har forårsaget meget lokal forurening. Pu – 239 er svært at spore og opdage, når det er frigivet i atmosfæren eller er blevet absorberet i kroppen.

hos dyr har det vist sig, at høj eksponering for dette stof forårsager luftvejssygdomme, nedsat levetid og endda kræft.

Pu-239 Alfastrålingseffekter

den kræftfremkaldende virkning af Pu-239 kommer fra dens alfa-stråling. Alfapartikler er tungere end beta-og gamma-partiklerne og rejser en kort afstand inden for levende væv, mens de gentagne gange rammer væv og celler i nærheden.

inde i kroppen deponeres Plutonium-239 for det meste i blødt væv, f.eks. leveren, knoglemarven, på knogleoverflader såvel som andre ikke-forkalkede knogleområder.

gammastråling af Plutonium-239 er svag; derfor kræves en høj mængde af dette stof for at forårsage gammastrålingseffekter.

Pu-239 virkninger i menneskekroppen

utilsigtet indtagelse af materialet er ret lavt, ligesom de risici, der er forbundet med det. Den største sundhedsfare fra dette stof kommer fra indånding af dette stof, som kan forårsage skade på vævene i bronchiale rør og lunger. Det kan også ved et uheld blive absorberet i blodstrømmen gennem slid og nedskæringer. Indskud af Pu-239 kan i sidste ende forårsage kræft i det lange løb.

halveringstiden for dette stof i kroppen varierer, hvor det deponeres. I menneskelig lever har den en halveringstid på 20 år, og i knoglerne er den omkring 50 år.

af alle isotoper af plutonium er Plutonium-239 den mest anvendte. Selvom det anses for at være et af de mest kræftfremkaldende af alle radioaktive stoffer, har det fundet udbredt anvendelse i atomreaktorer og i produktionen af elektricitet.