Плутоний-240

Плутоний-240, ²⁴⁰ Pu
Общий
Символ	²⁴⁰ Pu
Имена	плутоний-240, Pu-240
Протоны	94
Нейтронов	146
Данные о нуклидах
Природное изобилие	0 (Искусственный)
Период полураспада	6561 (7) лет ^[1]
Изотопная масса	240.0538135 (20) ^[2] u
Режимы распада
Режим распада	Энергия распада ( МэВ )
Альфа-распад	5,25575 (14) ^[2]
Изотопы плутония Полная таблица нуклидов

Плутоний-240 (²⁴⁰
Пу
, Pu-240 ) представляет собой изотоп из плутония образуется , когда плутоний-239 захватывает нейтроны . Обнаружение его спонтанного деления привело к его открытию в 1944 году в Лос-Аламосе и имело важные последствия для Манхэттенского проекта . ^[3]

²⁴⁰ Pu подвергается спонтанному делению в виде вторичной моды распада с небольшой, но значительной скоростью. Присутствие плутония- ²⁴⁰ ограничивает использование плутония в ядерной бомбе , потому что поток нейтронов от спонтанного деления преждевременно инициирует цепную реакцию , вызывая раннее высвобождение энергии, которая физически рассеивает активную зону до полного взрыва . ^[4]^[5] Он распадается от альфа-излучения до урана-236 .

Ядерные свойства [ править ]

От 62% до 73% случаев, когда ²³⁹
Пу
захватывает нейтрон , он подвергается делению ; в остальное время он образует²⁴⁰
Пу
. Чем дольше ядерный топливный элемент остается в ядерном реакторе , тем выше относительный процент²⁴⁰
Пу
в топливе становится.

Изотоп ²⁴⁰
Пу
имеет примерно такой же захвата тепловых нейтронов сечение как²³⁹
Пу
(289,5 ± 1,4 против 269,3 ± 2,9 барнса ), ^[6]^[7], но только крошечное сечение деления тепловых нейтронов (0,064 барнса). Когда изотоп²⁴⁰
Пу
захватывает нейтрон, вероятность его превращения в плутоний-241 примерно в 4500 раз выше, чем в случае его деления. В общем, изотопы с нечетным массовым числом с большей вероятностью поглощают нейтрон и могут легче делиться при поглощении нейтрона, чем изотопы с четным массовым числом. Таким образом, даже массовые изотопы имеют тенденцию к накоплению, особенно в тепловом реакторе .

Ядерное оружие [ править ]

Неизбежное присутствие некоторых ²⁴⁰
Пу
в ядре ядерной боеголовки на основе плутония усложняет ее конструкцию, и чистая ²³⁹
Пу
считается оптимальным. ^[8] На это есть несколько причин:

²⁴⁰
Пу
имеет высокую скорость спонтанного деления . Единственный паразитный нейтрон, который вводится, когда активная зона находится в сверхкритическом состоянии , вызовет ее почти мгновенную детонацию, даже до того, как он будет раздавлен до оптимальной конфигурации. Наличие²⁴⁰
Пу
таким образом, случайным образом вызовет шипение с выходом взрывчатого вещества намного ниже потенциального выхода. ^[8]^[5]
Изотопы помимо ²³⁹
Пу
выделяют значительно больше радиации, что затрудняет обращение с ней рабочими. ^[8]
Изотопы помимо ²³⁹
Пу
выделяют больше остаточного тепла, которое может вызвать искажения фазового перехода прецизионного сердечника, если позволить ему накапливаться. ^[8]

Проблема самопроизвольного деления широко изучалась учеными Манхэттенского проекта во время Второй мировой войны. ^[9] Он заблокировал использование плутония в ядерном оружии пушечного типа, в котором сборка делящегося материала в его оптимальную сверхкритическую массовую конфигурацию может занять до миллисекунды, и потребовала разработки оружия имплозивного типа, где сборка происходит за несколько микросекунд. ^[10] Даже с этим дизайном, до теста Тринити было подсчитано, что²⁴⁰
Пу
примесь может вызвать 12% -ную вероятность того, что взрыв не достигнет максимальной мощности. ^[8]

Минимизация количества ²⁴⁰
Пу
, как и оружейный плутоний (менее 7%²⁴⁰
Пу
) достигается переработкой топлива уже через 90 дней использования. Такие быстрые топливные циклы крайне непрактичны для гражданских энергетических реакторов и обычно выполняются только на специальных реакторах для производства оружейного плутония. Плутоний из отработавшего топлива гражданских энергетических реакторов обычно составляет менее 70%.²³⁹
Пу
и около 26% ²⁴⁰
Пу
остальная часть состоит из других изотопов плутония, что затрудняет его использование для производства ядерного оружия. ^[4]^[8]^[11]^[12] Однако в отношении конструкций ядерного оружия, представленных после 1940-х годов, ведутся серьезные споры о том, в какой степени²⁴⁰
Пу
создает преграду для строительства оружия; см. статью Плутоний реакторного качества .

См. Также [ править ]

Сжечь
Изотопы плутония

Ссылки [ править ]

^ Ауди, Жорж; Берсильон, Оливье; Blachot, Жан; Вапстра, Алдерт Хендрик (декабрь 2003 г.). «Нубазовая оценка ядерных и распадных свойств». Ядерная физика . 729 (1): 3–128. Bibcode : 2003NuPhA.729 .... 3A . CiteSeerX 10.1.1.692.8504 . DOI : 10.1016 / j.nuclphysa.2003.11.001 .
^ a b Audi, Жорж; Вапстра, Алдерт Хендрик; Тибо, Кэтрин (декабрь 2003 г.). «Оценка атомной массы Ame2003». Ядерная физика . 729 (1): 337–676. Bibcode : 2003NuPhA.729..337A . DOI : 10.1016 / j.nuclphysa.2003.11.003 .
^ Farwell, GW (1990). «Эмилио Сегре, Энрико Ферми, Pu-240 и атомная бомба» . Симпозиум, посвященный 50-летию открытия трансурановых элементов .
^ a b ahin, Sümer (1981). «Замечания по проблеме предварительного воспламенения, вызванной плутонием-240 в ядерном устройстве» . Ядерная технология . 54 (1): 431–432. DOI : 10.13182 / NT81-A32795 . Энергетический выход ядерного взрывного устройства уменьшается на один и два порядка, если содержание плутония-240 увеличивается с 5 (почти оружейный плутоний) до 15 и 25% соответственно.
^ a b Боданский, Дэвид (2007). «Ядерные бомбы, ядерная энергия и терроризм» . Ядерная энергия: принципы, практика и перспективы . Springer Science & Business Media. ISBN 978-0-387-26931-3.
^ Mughabghab, SF (2006). Атлас нейтронных резонансов: параметры резонанса и тепловые сечения Z = 1-100 . Амстердам: Эльзевир. ISBN 978-0-08-046106-9.
^ «Данные актинидов: сечения тепловых нейтронов, резонансные интегралы и факторы Весткотта» . Ядерные данные для гарантий . Международное агентство по атомной энергии . Проверено 11 сентября 2016 .
^ Б с д е е Марка, J. Carson; Хиппель, Франк фон; Лайман, Эдвард (30 октября 2009 г.). «Взрывоопасные свойства реакторного плутония» (PDF) . Наука и всеобщая безопасность . 17 (2–3): 170–185. DOI : 10.1080 / 08929880903368690 . ISSN 0892-9882 .
^ Чемберлен, O .; Фарвелл, GW; Сегре, Э. (1954). «Pu-240 и его спонтанное деление». Физический обзор . 94 (1): 156. Полномочный код : 1954PhRv ... 94..156C . DOI : 10.1103 / PhysRev.94.156 .
^ Hoddeson, Лилиан (1993). «Открытие спонтанного деления плутония во время Второй мировой войны». Исторические исследования в физических и биологических науках . 23 (2): 279–300. DOI : 10.2307 / 27757700 . JSTOR 27757700 .
^ Шахин, Зюмер; Лигу, Жак (1980). «Влияние спонтанного деления плутония-240 на выделение энергии в ядерном взрывчатом веществе» . Ядерная технология . 50 (1): 88. DOI : 10,13182 / NT80-A17072 .
^ Şahin, Sümer (1978). «Влияние Pu-240 на время жизни нейтронов в ядерных взрывчатых веществах». Летопись атомной энергетики . 5 (2): 55–58. DOI : 10.1016 / 0306-4549 (78) 90104-4 .

Внешние ссылки [ править ]

Банк данных по опасным веществам NLM - радиоактивный плутоний

Зажигалка: плутоний-239	Плутоний-240 является изотопом из плутония	Тяжелее: плутоний-241
Продукт распада : кюрий-244 ( α ) нептуний-240 ( β -)	Цепочка распада плутония-240	Распадается на: уран-236 ( α )

[1] Ауди, Жорж; Берсильон, Оливье; Blachot, Жан; Вапстра, Алдерт Хендрик (декабрь 2003 г.). «Нубазовая оценка ядерных и распадных свойств». Ядерная физика . 729 (1): 3–128. Bibcode : 2003NuPhA.729 .... 3A . CiteSeerX 10.1.1.692.8504 . DOI : 10.1016 / j.nuclphysa.2003.11.001 .

[Ame2003-2] Audi, Жорж; Вапстра, Алдерт Хендрик; Тибо, Кэтрин (декабрь 2003 г.). «Оценка атомной массы Ame2003». Ядерная физика . 729 (1): 337–676. Bibcode : 2003NuPhA.729..337A . DOI : 10.1016 / j.nuclphysa.2003.11.003 .

[3] Farwell, GW (1990). «Эмилио Сегре, Энрико Ферми, Pu-240 и атомная бомба» . Симпозиум, посвященный 50-летию открытия трансурановых элементов .

[:1-4] , Sümer (1981). «Замечания по проблеме предварительного воспламенения, вызванной плутонием-240 в ядерном устройстве» . Ядерная технология . 54 (1): 431–432. DOI : 10.13182 / NT81-A32795 . Энергетический выход ядерного взрывного устройства уменьшается на один и два порядка, если содержание плутония-240 увеличивается с 5 (почти оружейный плутоний) до 15 и 25% соответственно.

[:2-5] Боданский, Дэвид (2007). «Ядерные бомбы, ядерная энергия и терроризм» . Ядерная энергия: принципы, практика и перспективы . Springer Science & Business Media. ISBN 978-0-387-26931-3.

[6] Mughabghab, SF (2006). Атлас нейтронных резонансов: параметры резонанса и тепловые сечения Z = 1-100 . Амстердам: Эльзевир. ISBN 978-0-08-046106-9.

[7] «Данные актинидов: сечения тепловых нейтронов, резонансные интегралы и факторы Весткотта» . Ядерные данные для гарантий . Международное агентство по атомной энергии . Проверено 11 сентября 2016 .

[:0-8] Б с д е е Марка, J. Carson; Хиппель, Франк фон; Лайман, Эдвард (30 октября 2009 г.). «Взрывоопасные свойства реакторного плутония» (PDF) . Наука и всеобщая безопасность . 17 (2–3): 170–185. DOI : 10.1080 / 08929880903368690 . ISSN 0892-9882 .

[9] Чемберлен, O .; Фарвелл, GW; Сегре, Э. (1954). «Pu-240 и его спонтанное деление». Физический обзор . 94 (1): 156. Полномочный код : 1954PhRv ... 94..156C . DOI : 10.1103 / PhysRev.94.156 .

[10] Hoddeson, Лилиан (1993). «Открытие спонтанного деления плутония во время Второй мировой войны». Исторические исследования в физических и биологических науках . 23 (2): 279–300. DOI : 10.2307 / 27757700 . JSTOR 27757700 .

[11] Шахин, Зюмер; Лигу, Жак (1980). «Влияние спонтанного деления плутония-240 на выделение энергии в ядерном взрывчатом веществе» . Ядерная технология . 50 (1): 88. DOI : 10,13182 / NT80-A17072 .

[12] Şahin, Sümer (1978). «Влияние Pu-240 на время жизни нейтронов в ядерных взрывчатых веществах». Летопись атомной энергетики . 5 (2): 55–58. DOI : 10.1016 / 0306-4549 (78) 90104-4 .

[1]