Chemieleerder

Plutonium-239 is een plutoniumisotoop die wordt gebruikt voor de vervaardiging van kernwapens. Plutonium-239, samen met uranium-233 en uranium-235, is een van de drie belangrijkste isotopen gebruikt als brandstof in kernreactoren.

Plutonium-239 kern

de Plutonium-239 isotoop bevat 145 neutronen en 94 protonen.

Plutonium-239 symbool

Het symbool voor Plutonium-239 wordt geschreven als 239Pu.

productie van Plutonium-239

Plutonium-239 werd oorspronkelijk gevormd aan het begin van het heelal. Echter, met een halfwaardetijd van slechts ongeveer 24.200 jaar, natuurlijk voorkomende sporen van Plutonium-239 is moeilijk te vinden. Sporen van dit metaal worden tegenwoordig nog gevormd wanneer aards Uranium-238 reageert met zonnestralen. Tegenwoordig wordt deze metal echter grotendeels kunstmatig gesynthetiseerd. Plutonium-239 wordt geproduceerd uit Uranium-238 in kernreactoren. Deze reactie wordt hieronder beschreven:

  • Ten eerste wordt Uranium-238 met een hoog-energetisch neutron geslagen en met de absorptie van een neutron omgezet in Uranium-239.
  • uraan-239 wordt vervolgens omgezet in Neptunium-239 door de emissie van een elektron en een anti-neutrino– deeltje door beta (β -) – verval.in de laatste fase verliest Neptunium-239 een elektron en een anti-neutrino-deeltje om Plutonium-239 te vormen.

Foto 1-Plutonium-239
bron-nl.wikipedia.org

Plutonium-239 eigenschappen

De eigenschappen van Plutonium-239 worden hieronder beschreven:

uiterlijk

Plutonium-239 is een vast metaal met een heldere, dunne kleur.

kritische massa

De kritische massa van dit metaal voor een uniforme bol bedraagt 11 kg.

kritische Diameter

De kritische diameter van Plutonium-239 voor een uniforme bol bedraagt 10,2 cm.

Isotopenmassa

de Isotopenmassa van dit metaal is 239.0521634 u.

Vervalmodus

Plutonium-239 vervalt door spontane splijting en geeft alfadeeltjes uit.

Vervalenergie

tijdens de ontleding geeft Plutonium-239 energie af in de buurt van 5,245 MeV.

Vertakkingsverhouding

sommige radioactieve materialen kunnen volgens meer dan één methode worden afgebroken. De verhouding tussen de verschillende soorten deeltjes die uit een dergelijke ontleding worden geproduceerd, wordt de vertakkingsverhouding van het materiaal genoemd. De vertakkingsratio voor Plutonium-239 is 100%.

Dochternuclide

tijdens de ontleding produceert het Uranium-235 als dochternuclide.

magnetisch dipoolmoment

magnetisch dipoolmoment meet de magnetische sterkte van een stroomspoel of een magneet. In radioactiviteit, de baan elektronen van een atoom wordt gezegd dat magnetisch dipoolmoment hebben. Het magnetische dipoolmoment van Plutonium-239 is 0,203 µN.

specifieke activiteit

bij radioactiviteit is specifieke activiteit het aantal verval per seconde per hoeveelheid stof, waarbij de hoeveelheid stof de massa of het volume van de stof is. Het wordt aangeduid met het symbool SA. Het soortelijk gewicht van Plutonium-239 is 2,2966 GBq / g.

Oplosbaarheid

De oplosbaarheid van Plutonium-239 in water is afhankelijk van de aanwezige organische liganden en van de redox en pH van het water.

plutonium-239 halfwaardetijd

in radioactiviteit wordt de halfwaardetijd gedefinieerd als de tijd die nodig is om een bepaalde hoeveelheid radioactief element dat wordt afgebroken, met de helft te verminderen. De halfwaardetijd voor Plutonium-239 is 24.200 jaar.

Plutonium-239 radioactief verval

de atoomkern van Plutonium-239 is onstabiel en verliest daardoor energie om een stabiel stadium te bereiken. Dit proces staat bekend als radioactief verval. Plutonium-239 geeft energie vrij van ongeveer 5,245 MeV door radioactief verval.

Plutonium-239 Vervalvergelijking

de volgende vergelijking toont de Alfa-ontleding van Plutonium-239:

94239Pu → 92235U + 24He

Hier heeft de heliumkern 24He atoomnummer 2 en massagetal 4. Helium hier staat voor het alfadeeltje. Daarom kan deze vergelijking ook geschreven worden als

94239Pu → 92235U + α

Plutonium-239 Vervalketen

het vervalproces van Plutonium-239 produceert Uranium-235 als dochternuclide. Lood-207 is het stabiele element dat wordt geproduceerd aan het einde van deze Alfavervalketen. De volledige vervalketen wordt uitgedrukt in de volgende reactie:

Plutonium-239 → Uranium-235 → Thorium-231 → Protactinium-231 → Actinium-227 → Thorium-227 → Radium-233 → Radon-219 → Polonium-215 → lood-211 → Bismut-211 → Thallium-207 → lood-207

Plutonium-239 splijtingsreactie

Plutonium-239 ondergaat een splijtingsreactie wanneer het wordt gebombardeerd met snelle of langzame neutronen. Wanneer een langzaam neutron door deze isotoop wordt geabsorbeerd, produceert de splijtbare reactie meer dan twee neutronen. Een continue kettingreactie wordt in gang gezet indien een van deze resulterende neutronen een andere plutoniumkern afbreekt.

gebruik

Plutonium-239 met een hoge zuiverheidsgraad kan in grote hoeveelheden worden geproduceerd. Vanwege zijn eigenschappen wordt het veelvuldig gebruikt in kernreactoren en bij de productie van kernwapens. De verschillende toepassingen van Pu-239 worden hieronder besproken: Plutonium-239, afkomstig uit afgedankte kernwapens en uit kernreactoren, is een belangrijke energiebron voor de opwekking van elektriciteit. Bijna 10 miljoen kilowattuur elektriciteit wordt geproduceerd door een kilogram Pu-239.bijna een derde van de energie die in een commerciële kerncentrale wordt geproduceerd, is afkomstig van plutoniumfissies. De splijtingsreactie van Plutonium-239 kan in dezelfde splijtstofstaven worden gehouden waar deze wordt geproduceerd.

  • kleine porties Pu-239 kunnen aan nieuw vervaardigde splijtstof worden toegevoegd om MOX-brandstof of gemengde oxide-brandstof te produceren, die een combinatie van plutoniumoxide en uraniumoxide bevat.Plutonium-239 is een belangrijk splijtbaar materiaal dat wordt gebruikt bij de vervaardiging van kernwapens. Implosie systemen zijn gebouwd met behulp van Pu-239.
  • Plutonium-239 verontreiniging en gezondheidsrisico ‘ s

    Plutonium-239 is een gevaarlijke kankerverwekkende stof. Door vele nucleaire experimenten in de afgelopen 50 jaar is bijna 10.000 kilo van deze stof in de atmosfeer vrijgekomen. Het vrijkomen van wapens en andere toevallige lozingen hebben veel lokale besmettingen veroorzaakt. Pu-239 is moeilijk op te sporen en te detecteren als het eenmaal in de atmosfeer is losgelaten of in het lichaam is opgenomen.

    bij dieren is gebleken dat hoge blootstelling aan deze stof aandoeningen van de luchtwegen, verminderde levensduur en zelfs kanker veroorzaakt.

    Pu-239 alfastraling Effecten

    het carcinogene effect van Pu-239 komt van de Alfa (α) straling. Alfadeeltjes zijn zwaarder dan de bèta-en gammadeeltjes en reizen een korte afstand binnen levend weefsel terwijl herhaaldelijk raken de weefsels en cellen in de buurt.

    in het lichaam wordt Plutonium-239 meestal afgezet in zachte weefsels, bijvoorbeeld de lever, het beenmerg, op botoppervlakken en andere niet-verkalkte botgebieden.

    gammastraling van Plutonium-239 is zwak; daarom is een grote hoeveelheid van deze stof nodig om gammastraling-effecten te veroorzaken.

    Pu-239 effecten in het menselijk lichaam

    accidentele inname van het materiaal is vrij laag, evenals de risico ‘ s die eraan verbonden zijn. Het belangrijkste gevaar voor de gezondheid van deze stof komt door het inademen van deze stof die schade kan veroorzaken aan de weefsels van de luchtwegen en longen. Het kan ook per ongeluk worden geabsorbeerd in de bloedstroom door schaafwonden en snijwonden. Afzettingen van Pu-239 kunnen uiteindelijk op lange termijn kanker veroorzaken.

    De halfwaardetijd van deze stof in het lichaam is afhankelijk van de plaats waar de stof wordt afgezet. In de menselijke lever heeft het een halfwaardetijd van 20 jaar en in de botten is het ongeveer 50 jaar.

    van alle plutoniumisotopen wordt Plutonium-239 het meest gebruikt. Hoewel het wordt beschouwd als een van de meest kankerverwekkende van alle radioactieve stoffen, wordt het op grote schaal gebruikt in kernreactoren en bij de opwekking van elektriciteit.

    Posted on

    Geef een antwoord

    Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd.