Chemistry Learner

Plutonium-239 on plutoniumin isotooppi, jota käytetään ydinaseiden valmistukseen. Plutonium-239 on uraani-233: n ja uraani-235: n ohella yksi ydinreaktoreiden polttoaineena käytettävistä kolmesta pääasiallisesta isotoopista.

Plutonium-239 ytimen

Plutonium-239-isotoopissa on 145 neutronia ja 94 protonia.

Plutonium-239-symboli

plutonium-239: ää ilmaiseva symboli kirjoitetaan 239Pu.

plutonium-239: n tuotanto

Plutonium-239 syntyi alun perin maailmankaikkeuden alussa. Luonnossa esiintyviä jälkiä Plutonium-239: stä on kuitenkin vaikea löytää, koska sen puoliintumisaika on vain noin 24 200 vuotta. Pieniä määriä tätä metallia muodostuu vielä näinä päivinä, kun maan uraani – 238 reagoi auringonsäteiden kanssa. Kuitenkin, tämä metalli nykyään enimmäkseen syntetisoidaan keinotekoisesti. Plutonium-239: ää valmistetaan ydinreaktoreissa uraani-238: sta. Tämä reaktio on kuvattu alla:

  • ensinnäkin uraani-238: aan isketään korkeaenerginen neutroni ja se muutetaan uraani-239: ksi neutronin absorptiolla.
  • uraani-239 muuttuu neptunium-239: ksi elektronin ja antineutriinohiukkasen emissiossa beeta (β -)– hajoamisen kautta.
  • loppuvaiheessa Neptunium-239 menettää elektronin ja antineutriinohiukkasen muodostaen Plutonium-239: n.

Kuva 1 – Plutonium-239
Source – en.wikipedia.org

Plutonium-239 ominaisuudet

plutonium-239: n ominaisuudet on kuvattu alla:

ulkonäkö

Plutonium-239 on kiinteä metalli, jolla on kirkas slivery-väri.

kriittinen massa

tämän metallin kriittinen massa yhtenäisellä pallolla on 11 kg.

kriittinen halkaisija

plutonium-239: n kriittinen halkaisija yhtenäisellä pallolla on 10,2 cm.

Isotooppimassa

tämän metallin Isotooppimassa on 239.0521634 u.

Hajoamistila

Plutonium-239 hajoaa spontaanissa fissiossa emittoidessaan alfahiukkasia.

Hajoamisenergia

hajoamisen aikana Plutonium-239 vapauttaa energiaa lähes 5,245 MeV.

Haarautumissuhde

jotkut radioaktiiviset aineet voivat hajota useammalla kuin yhdellä menetelmällä. Tällaisesta hajoamisesta syntyvien Erilaisten hiukkasten välistä suhdetta kutsutaan materiaalin haarautumissuhteeksi. Plutonium-239: n haarautumissuhde on 100%.

Tytärnuklidi

hajotessaan se tuottaa uraani-235: tä tytärnuklidina.

magneettinen dipolimomentti

magneettinen dipolimomentti mittaa virtakäämin tai magneetin magneettista voimakkuutta. Radioaktiivisuudessa atomin kiertävillä elektroneilla sanotaan olevan magneettinen dipolimomentti. Plutonium-239: n magneettinen dipolimomentti on 0,203 µN.

Ominaisaktiivisuus

radioaktiivisuudessa ominaisaktiivisuus on hajoamisten määrä sekunnissa ainetta kohden, jolloin aineen määrä on joko aineen massa tai tilavuus. Sitä merkitään tunnuksella SA. Plutonium-239: n ominaispaino on 2,2966 GBq/g.

Liukoisuus

Plutonium-239: n liukoisuus veteen riippuu sen sisältämistä orgaanisista ligandeista sekä veden redoxista ja pH: sta.

Plutonium-239: n puoliintumisaika

radioaktiivisuudessa puoliintumisaika määritellään ajanjaksoksi, jonka tietty määrä hajoavaa radioaktiivista alkuainetta laskee puoleen. Plutonium-239: n puoliintumisaika on 24 200 vuotta.

Plutonium-239: n radioaktiivinen hajoaminen

Plutonium-239: n atomiydin on epästabiili; näin se menettää energiaa saavuttaakseen vakaan vaiheen. Tätä prosessia kutsutaan radioaktiiviseksi hajoamiseksi. Plutonium – 239 vapauttaa radioaktiivisen hajoamisen kautta energiaa noin 5,245 MeV.

Plutonium-239: n Hajoamisyhtälö

seuraava yhtälö osoittaa plutonium-239: n alfahajoamisen:

94239pu → 92235u + 24he

tässä heliumydin 24he on saanut järjestysluvun 2 ja massan 4. Helium tarkoittaa tässä alfahiukkasta. Näin ollen tämä yhtälö voidaan kirjoittaa myös seuraavasti:

94239pu → 92235u + α

Plutonium-239 Hajoamisketju

plutonium-239: n hajoamisprosessi tuottaa uraani-235: n tytärnuklidiksi. Lyijy-207 on vakaa alkuaine, joka tuotetaan tämän alfahajoamisketjun lopussa. Täydellinen hajoamisketju ilmenee seuraavassa reaktiossa:

Plutonium-239 → uraani-235 → Torium-231 → protaktinium-231 → aktinium-227 → Torium-227 → Radium-233 → Radon-219 → Polonium-215 → Lyijy-211 → vismutti-211 → tallium-207 → Lyijy-207

Plutonium-239 fissioreaktio

plutonium-239 käy läpi fissioreaktion, kun sitä pommitetaan nopeilla tai hitailla neutroneilla. Kun tämä isotooppi absorboi hitaan neutronin, fissiili reaktio tuottaa enemmän kuin kaksi neutronia. Jatkuva ketjureaktio käynnistyy, jos yksi näistä syntyneistä neutroneista hajottaa toisen plutoniumytimen.

Plutonium-239 käyttää

plutonium-239: ää, jonka puhtausaste on korkea, voidaan valmistaa suuria määriä. Ominaisuuksiensa vuoksi sitä käytetään laajasti ydinreaktoreissa ja ydinaseiden valmistuksessa. Pu-239: n eri käyttötarkoituksia käsitellään seuraavassa:

  • irrotetuista ydinaseista sekä ydinreaktoreista kerätty Plutonium-239 on tärkeä energianlähde sähkön tuottamiseksi. Kilo Pu-239: ää tuottaa sähköä lähes 10 miljoonaa kilowattituntia.
  • lähes kolmannes kaupallisen atomivoimalan tuottamasta energiasta tulee plutoniumin fissioista. Plutonium-239: n fissioreaktio voidaan pitää samoissa polttoainesauvoissa, joissa sitä valmistetaan.
  • pieniä osia Pu-239: ää voidaan lisätä vasta valmistettuun ydinpolttoaineeseen MOX-polttoaineen tai sekaoksidipolttoaineen valmistamiseksi, joka sisältää plutoniumoksidin ja uraanioksidin yhdistelmää.
  • Plutonium-239 on tärkeä halkeamiskelpoinen aine, jota käytetään ydinaseiden valmistuksessa. Imploosiojärjestelmät on rakennettu Pu-239: llä.

Plutonium-239 saastuminen ja terveysriskit

Plutonium-239 on vaarallinen karsinogeeninen aine. Viimeisten 50 vuoden aikana tehtyjen monien ydinkokeiden vuoksi tätä ainetta on vapautunut ilmakehään lähes 10 000 kiloa. Aseista vapautuminen ja muut onnettomuudet ovat aiheuttaneet paljon paikallisia saasteita. Pu-239: ää on vaikea jäljittää ja havaita, kun se on vapautunut ilmakehässä tai imeytynyt elimistöön.

eläimillä on havaittu, että suuri altistuminen tälle aineelle aiheuttaa hengitystiesairauksia, eliniän lyhenemistä ja jopa syöpää.

Pu-239 Alfasäteilyn vaikutukset

Pu-239: n karsinogeeninen vaikutus tulee sen alfa (α) – säteilystä. Alfahiukkaset ovat raskaampia kuin beeta-ja gammahiukkaset ja kulkevat lyhyen matkan elävässä kudoksessa osuen toistuvasti lähellä oleviin kudoksiin ja soluihin.

kehon sisällä Plutonium-239: ää kertyy enimmäkseen pehmytkudoksiin, esimerkiksi maksaan, luuytimeen, luun pinnoille sekä muille kalkkeutumattomille luualueille.

plutonium-239: n gammasäteily on heikkoa, joten suuri määrä tätä ainetta tarvitaan gammasäteilyvaikutusten aiheuttamiseen.

Pu-239 vaikutukset ihmiskehossa

aineen vahingossa nauttiminen on melko vähäistä samoin kuin siihen liittyvät riskit. Tämän aineen suurin terveysvaara tulee tämän aineen hengittämisestä, joka voi aiheuttaa vaurioita keuhkoputken ja keuhkojen kudoksiin. Se voi myös vahingossa imeytyä verenkiertoon hiertymien ja viiltojen kautta. Pu-239: n esiintymät voivat lopulta pitkällä aikavälillä aiheuttaa syöpää.

tämän aineen puoliintumisaika elimistössä vaihtelee sen deposition mukaan. Ihmisen maksassa sen puoliintumisaika on 20 vuotta ja luissa noin 50 vuotta.

kaikista plutoniumin isotoopeista eniten käytetty on Plutonium-239. Vaikka sitä pidetään yhtenä syöpää aiheuttavimmista kaikista radioaktiivisista aineista, sitä on käytetty laajalti ydinreaktoreissa ja sähköntuotannossa.

Posted on

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.