Kemi elev

Plutonium-239 är en plutoniumisotop som används för att tillverka kärnvapen. Plutonium-239, tillsammans med uran-233 och uran-235, är en av de tre huvudsakliga isotoperna som används som bränsle i kärnreaktorer.

Plutonium-239-kärnan

det finns 145 neutroner och 94 protoner i plutonium-239-isotopen.

Plutonium-239 Symbol

symbolen som betecknar Plutonium-239 är skriven som 239pu.

produktion av Plutonium-239

Plutonium-239 bildades ursprungligen i början av universum. Men med en halveringstid på bara cirka 24 200 år är naturligt förekommande spår av Plutonium-239 svårt att hitta. Spårmängder av denna metall bildas fortfarande idag när terrestriskt uran-238 reagerar med solstrålar. Emellertid syntetiseras denna metall idag mestadels konstgjort. Plutonium – 239 produceras från uran-238 i kärnreaktorer. Denna reaktion beskrivs nedan:

  • för det första slås uran-238 med en högenergi neutron och omvandlas till uran-239 med absorptionen av en neutron.
  • uran – 239 ändras sedan till Neptunium-239 genom utsläpp av en elektron och en anti-neutrino– partikel genom beta-sönderfall.
  • i slutskedet förlorar Neptunium-239 en elektron och en anti-neutrinopartikel för att bilda Plutonium-239.

Bild 1 – Plutonium-239
Källa – sv.wikipedia.org

Plutonium – 239 egenskaper

Plutonium-239 egenskaper beskrivs nedan:

utseende

Plutonium-239 är en fast metall med en ljus slivery färg.

kritisk massa

den kritiska massan för denna metall för en enhetlig sfär är 11 kg.

kritisk Diameter

den kritiska diametern för Plutonium – 239 för en enhetlig sfär är 10,2 cm.

Isotopmassa

Isotopmassan för denna metall är 239.0521634 u.

Sönderfallsläge

Plutonium-239 sönderfaller genom spontan fission medan alfapartiklar emitteras.

Sönderfallsenergi

under sönderdelning frigör Plutonium-239 energi nära 5,245 MeV.

Förgreningsförhållande

vissa radioaktiva material kan sönderfalla med mer än en metod. Förhållandet mellan de olika typerna av partiklar som produceras från sådan sönderdelning kallas materialets förgreningsförhållande. Förgreningsförhållandet för Plutonium-239 är 100%.

Dotternuklid

under sönderdelning producerar den uran-235 som en dotternuklid.

magnetiskt dipolmoment

magnetiskt dipolmoment mäter magnetstyrkan hos en strömspole eller en magnet. I radioaktivitet sägs de kretsande elektronerna i en atom ha magnetiskt dipolmoment. Det magnetiska dipolmomentet för Plutonium-239 är 0,203 occurn.

specifik aktivitet

i radioaktivitet är specifik aktivitet antalet sönderfall per sekund per mängd ämne, där mängden ämne är antingen ämnets massa eller volym. Den betecknas med symbolen SA. Den specifika vikten av Plutonium – 239 är 2,2966 GBq/g.

löslighet

lösligheten av Plutonium – 239 i vatten beror på de organiska liganderna som finns såväl som på redox och pH i vattnet.

Plutonium-239 halveringstid

i radioaktivitet definieras halveringstiden som den tidsperiod som en viss mängd av ett radioaktivt element genomgår sönderdelning för att minskas med hälften. Halveringstiden för Plutonium – 239 är 24 200 år.

Plutonium – 239 radioaktivt sönderfall

atomkärnan i Plutonium-239 är instabil; det förlorar därmed energi för att nå ett stabilt Stadium. Denna process är känd som radioaktivt sönderfall. Plutonium – 239 frigör energi på cirka 5.245 MeV genom radioaktivt sönderfall.

Plutonium-239 Sönderfallsekvation

följande ekvation visar alfa-sönderdelning av Plutonium-239:

94239Pu 22235u + 24he

Här har heliumkärnan 24he atomnummer 2 och massnummer 4. Helium betecknar här alfapartikeln. Därför kan denna ekvation också skrivas som

94239Pu 22235u + 9223u + 93u + 23u + 9U + 9U + 9U + 9U + 9U + 9U

Plutonium-239 sönderfallskedja

sönderfallsprocessen av Plutonium-239 producerar uran-235 som dotternuklid. Bly – 207 är det stabila elementet som produceras i slutet av denna Alfa-sönderfallskedja. Den fullständiga förfall kedja uttrycks i följande reaktion:

Plutonium-239 → Uran-235 → Torium-231 → Protactinium-231 → Aktinium-227 → Torium-227 → Radium-233 → Radon-219 → Polonium-215 → Leda-211 → Vismut-211 → Tallium-207 → Bly-207

Plutonium-239 Fission Reaktion

Plutonium-239 som genomgår fission reaktion när det är bombarderas av snabba eller långsamma neutroner. När en långsam neutron absorberas av denna isotop producerar den klyvbara reaktionen mer än två neutroner. En kontinuerlig kedjereaktion initieras om en av dessa resulterande neutroner bryter ner en annan plutoniumkärna.

Plutonium – 239 använder

Plutonium-239 med höga renhetsnivåer kan produceras i stora mängder. På grund av dess egenskaper används den i stor utsträckning i kärnkraftsreaktorer och vid produktion av kärnvapen. De olika användningarna av Pu-239 diskuteras nedan:

  • Plutonium-239 som samlats in från demonterade kärnvapen såväl som från kärnreaktorer är en viktig energikälla för att generera el. Nästan cirka 10 miljoner kilowattimmar el produceras av ett kilo Pu-239.
  • nästan en tredjedel av den energi som produceras i ett kommersiellt atomkraftverk kommer från plutoniumfissioner. Fissionsreaktion av Plutonium – 239 kan hållas i samma bränslestavar där den produceras.
  • små delar av Pu-239 kan läggas till nytillverkat kärnbränsle för att producera MOX-bränsle eller blandat oxidbränsle, som innehåller en kombination av plutoniumoxid och uranoxid.
  • Plutonium – 239 är ett viktigt klyvbart material som används vid tillverkning av kärnvapen. Implosionssystem är byggda med Pu-239.

plutonium-239 kontaminering och hälsorisker

Plutonium-239 är ett farligt cancerframkallande ämne. På grund av många nukleära experiment under de senaste 50 åren har nästan 10 000 kg av detta ämne släppts ut i atmosfären. Utsläpp från vapen och andra oavsiktliga utsläpp har orsakat mycket lokala föroreningar. Pu – 239 är svår att spåra och upptäcka när den släpps ut i atmosfären eller har absorberats i kroppen.

hos djur har det visat sig att hög exponering för detta ämne orsakar luftvägssjukdomar, minskad livslängd och till och med cancer.

Pu-239 Alfastrålningseffekter

den cancerframkallande effekten av Pu-239 kommer från dess alfa-strålning (GHz). Alfapartiklar är tyngre än beta-och gamma-partiklarna och reser ett kort avstånd inom levande vävnad medan de upprepade gånger träffar vävnaderna och cellerna i närheten.

inuti kroppen deponeras Plutonium-239 mestadels i mjuka vävnader, t.ex. levern, benmärgen, på benytor såväl som andra icke-förkalkade benområden.

gammastrålning av Plutonium – 239 är svag; därför krävs en hög mängd av detta ämne för att orsaka gammastrålningseffekter.

Pu-239 effekter i människokroppen

oavsiktligt intag av materialet är ganska lågt liksom riskerna med det. Den huvudsakliga hälsorisken från detta ämne kommer från inandning av detta ämne som kan orsaka skador på vävnaderna i bronkialrören och lungorna. Det kan också av misstag absorberas i blodflödet genom skrubbsår och skärsår. Insättningar av Pu-239 kan i slutändan orsaka cancer på lång sikt.

halveringstiden för detta ämne i kroppen varierar beroende på var det deponeras. I mänsklig lever har den en halveringstid på 20 år och i benen är den cirka 50 år.

av alla isotoper av plutonium är Plutonium-239 den mest använda. Även om det anses vara en av de mest cancerframkallande av alla radioaktiva ämnen, har den funnit utbredd användning i kärnreaktorer och vid elproduktion.

Posted on

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras.