Плутоний-244

Плутоний-244 ( ²⁴⁴ Pu) представляет собой изотоп из плутоний , который имеет период полураспада 80 миллионов лет. Это длиннее, чем у любого из других изотопов плутония, и больше, чем у любого другого изотопа актинида, за исключением трех изотопов, которые встречаются в природе: урана-235 (704 миллиона лет), урана-238 (4,468 миллиарда лет) и тория-232.(14,05 миллиарда лет). Хотя исследования противоречат друг другу, учитывая математику распада плутония-244, чрезвычайно небольшое количество все же должно присутствовать в составе Земли, что делает его вероятным, хотя и недоказанным кандидатом на звание самого короткоживущего (или, возможно, второго самого короткоживущего) из первоэлементы .

Точные измерения, начиная с начала 1970-х годов, обнаружили первичный плутоний-244 ^[3], что сделало его самым короткоживущим первичным нуклидом. Количество ²⁴⁴ Pu в предсолнечной туманности (4,57 × 10 ⁹  лет назад) было оценено как 0,8% от количества ²³⁸ U. ^[4] Поскольку возраст Земли составляет около 57 периодов полураспада ²⁴⁴ Pu, количество плутония-244 должно быть очень небольшим; Hoffman et al. оценил его содержание в редкоземельном минерале бастнасите как c ₂₄₄  = 1.0 × 10 ⁻¹⁸ г / г, что соответствовало содержанию в земной коре всего лишь 3 × 10 ^-25 г / г ^[3] (т.е. общая масса плутония-244 в земной коре составляет около 9 г). Поскольку плутоний-244 не может быть легко произведен путем естественного захвата нейтронов в среде с низкой нейтронной активностью урановых руд (см. Ниже), его присутствие нельзя правдоподобно объяснить никакими другими средствами, кроме создания посредством r-процесса нуклеосинтеза в сверхновых . Таким образом, плутоний-244 должен быть вторым самым короткоживущим и самым тяжелым первичным изотопом, который был обнаружен или теоретически предсказан.

Однако обнаружение первичного ²⁴⁴ Pu в 1971 г. не подтверждается недавними более чувствительными измерениями ^[4] с использованием метода ускорительной масс-спектрометрии . В этом исследовании никаких следов плутония-244 в образцах бастназят (не взят из одной и той же шахты , как и в начале исследования) наблюдались, поэтому только верхний предел на ²⁴⁴ был получен содержания Pu: C ₂₄₄ <0,15 × 10 ^{- 18} г / г, что составляет 370 (или меньше) атомов на грамм образца, что по крайней мере в 7 раз ниже, чем содержание, измеренное Hoffman et al.

Живой межзвездный плутоний-244 был обнаружен в метеоритной пыли в морских отложениях, хотя обнаруженные уровни намного ниже, чем можно было бы ожидать при нынешнем моделировании падения из межзвездной среды . ^[5] Важно помнить, однако, что для того, чтобы быть первичным нуклидом - тем, который представляет собой амальгаму, вращающуюся вокруг Солнца, которая в конечном итоге слилась с Землей, - плутоний-244 должен был составлять часть солнечной туманности, скорее чем пополнение внесолнечной метеоритной пылью. Присутствие плутония-244 в составе метеорита не свидетельствует о том, что метеор произошел от пластового диска Солнечной системы.поддерживает гипотезу о том, что Pu-244 был достаточно распространен, чтобы быть частью этого диска, если внесолнечный метеор содержал его в какой-либо другой системе, поддерживаемой гравитацией, но такой метеор не может подтвердить эту гипотезу. Только маловероятное открытие Pu-244 в составе Земли могло сделать это.

В отличие от плутония-238 , плутония-239 , плутония-240 , плутония-241 и плутония-242 , плутоний-244 не производится в больших количествах в ядерном топливном цикле , поскольку при дальнейшем захвате нейтронов плутонием-242 образуется плутоний-243, который имеет короткий период полураспада (5 часов) и быстро бета-распад до америция-243, прежде чем у него появится большая возможность для дальнейшего захвата нейтронов в любых средах, кроме очень высокого нейтронного потока. Теоретически взрыв ядерного оружия может произвести некоторое количество плутония-244 путем быстрого последовательного захвата нейтронов , что может быть отнесено кядерные последствия такого оружия. Однако на сегодняшний день такая трансмутация плутония или урана не была обнаружена в достаточном количестве, чтобы ее можно было идентифицировать, особенно с учетом того, что испытания ядерных боеприпасов на поверхности или в атмосфере избегались только двумя мировыми державами, которые до сих пор имели возможность проводить такие испытания. испытаний по взаимному соглашению в Договоре о частичном запрещении ядерных испытаний 1963 года.

Ссылки [ править ]