Изотопы плутония

Основные изотопы плутония ( ₉₄ Pu)

Изотоп			Разлагаться
	избыток	период полураспада ( т _1/2 )	Режим	продукт
²³⁸ Pu	след	87,74 года	SF	-
²³⁸ Pu	след	87,74 года	α	²³⁴ U
²³⁹ Pu	след	2,41 × 10 ⁴ г	SF	-
²³⁹ Pu	след	2,41 × 10 ⁴ г	α	²³⁵ U
²⁴⁰ Pu	след	6500 л	SF	-
²⁴⁰ Pu	след	6500 л	α	²³⁶ U
²⁴¹ Pu	син	14 лет	β ^-	²⁴¹ утра
²⁴¹ Pu	син	14 лет	SF	-
²⁴² Pu	син	3,73 × 10 ⁵ лет	SF	-
²⁴² Pu	син	3,73 × 10 ⁵ лет	α	²³⁸ U
²⁴⁴ Pu	след	8,08 × 10 ⁷ лет	α	²⁴⁰ U
²⁴⁴ Pu	след	8,08 × 10 ⁷ лет	SF	-

Плутоний ( ₉₄ Pu) является искусственным элементом , за исключением следовых количеств, возникающих в результате захвата нейтронов ураном, и поэтому невозможно указать стандартный атомный вес . Как и все искусственные элементы, в нем нет стабильных изотопов . Он был синтезирован задолго до того, как был обнаружен в природе. Первым синтезированным изотопом был ²³⁸ Pu в 1940 году. Было охарактеризовано 20 радиоизотопов плутония . Наиболее стабильными являются плутоний-244 с периодом полураспада 80,8 миллиона лет, плутоний-242 с периодом полураспада 373 300 лет и плутоний-239.с периодом полураспада 24 110 лет. Все оставшиеся радиоактивные изотопы имеют период полураспада менее 7000 лет. Этот элемент также имеет восемь мета-состояний ; все они имеют период полураспада менее одной секунды.

В изотопах плутония диапазона в атомном весе от 228.0387 у ( ²²⁸ Pu) до 247.074 и ( ²⁴⁷ Pu). Основными режимами распада перед наиболее стабильным изотопом ²⁴⁴ Pu являются спонтанное деление и альфа-излучение ; основной режим после - это бета-излучение . Первичные продукты распада до ²⁴⁴ Pu - изотопы урана и нептуния (без учета продуктов деления ), а первичные продукты распада после - изотопы америция .

Список изотопов [ править ]

Нуклид ^{[n 1]}	Z	N	Изотопная масса ( Да ) ^{[n 2]}^{[n 3]}	Период полураспада	Режим распада ^{[n 4]}	Дочерний изотоп ^{[n 5]}^{[n 6]}	Спин и четность ^{[n 7]}^{[n 8]}	Изотопное изобилие
Нуклид ^{[n 1]}	Энергия возбуждения			Период полураспада	Режим распада ^{[n 4]}	Дочерний изотоп ^{[n 5]}^{[n 6]}	Спин и четность ^{[n 7]}^{[n 8]}	Изотопное изобилие
²²⁸ Pu	94	134	228.03874 (3)	1,1 (+ 20−5) с	α (99,9%)	²²⁴ U	0+
²²⁸ Pu	94	134	228.03874 (3)	1,1 (+ 20−5) с	β + (0,1%)	²²⁸ нп	0+
²²⁹ Pu	94	135	229.04015 (6)	120 (50) с	α	²²⁵ U	3/2 + #
²³⁰ Pu	94	136	230.039650 (16)	1,70 (17) мин	α	²²⁶ U	0+
²³⁰ Pu	94	136	230.039650 (16)	1,70 (17) мин	β ⁺ (редко)	²³⁰ Нп	0+
²³¹ Pu	94	137	231.041101 (28)	8,6 (5) мин	β ⁺	²³¹ нп	3/2 + #
²³¹ Pu	94	137	231.041101 (28)	8,6 (5) мин	α (редко)	²²⁷ U	3/2 + #
²³² Pu	94	138	232,041187 (19)	33,7 (5) мин	ЭК (89%)	²³² нп	0+
²³² Pu	94	138	232,041187 (19)	33,7 (5) мин	α (11%)	²²⁸ U	0+
²³³ Pu	94	139	233.04300 (5)	20,9 (4) мин	β ⁺ (99,88%)	²³³ нп	5/2 + #
²³³ Pu	94	139	233.04300 (5)	20,9 (4) мин	α (0,12%)	²²⁹ U	5/2 + #
²³⁴ Pu	94	140	234,043317 (7)	8,8 (1) ч	ЭК (94%)	²³⁴ нп	0+
²³⁴ Pu	94	140	234,043317 (7)	8,8 (1) ч	α (6%)	²³⁰ U	0+
²³⁵ Pu	94	141	235.045286 (22)	25,3 (5) мин	β ⁺ (99,99%)	²³⁵ нп	(5/2 +)
²³⁵ Pu	94	141	235.045286 (22)	25,3 (5) мин	α (0,0027%)	²³¹ U	(5/2 +)
²³⁶ Pu	94	142	236.0460580 (24)	2.858 (8) лет	α	²³² U	0+
					SF (1,37 × 10 ^-7 %)	(разные)
					КД (2 × 10 ⁻¹² %)	²⁰⁸ Pb ²⁸ мг
					β ⁺ β ⁺ (редко)	²³⁶ U
²³⁷ Pu	94	143	237.0484097 (24)	45,2 (1) сут	EC	²³⁷ нп	7 / 2−
²³⁷ Pu	94	143	237.0484097 (24)	45,2 (1) сут	α (0,0042%)	²³³ U	7 / 2−
^{237 мл} Pu	145,544 (10) 2 кэВ			180 (20) мс	ЭТО	²³⁷ Pu	1/2 +
^237м2 Pu	2900 (250) кэВ			1,1 (1) мкс
238 Pu	94	144	238.0495599 (20)	87,7 (1) лет	α	²³⁴ U	0+	След ^{[n 9]}
					SF (1,9 × 10 ^-7 %)	(разные)
					КД (1,4 × 10 ⁻¹⁴ %)	²⁰⁶ рт. Ст. ³² Si
					КД (6 × 10 ⁻¹⁵ %)	¹⁸⁰ Yb ³⁰ мг ²⁸ мг
239 Pu ^{[n 10]}^{[n 11]}	94	145	239.0521634 (20)	2,411 (3) × 10 ⁴ г	α	²³⁵ U	1/2 +	След ^{[n 12]}
239 Pu ^{[n 10]}^{[n 11]}	94	145	239.0521634 (20)	2,411 (3) × 10 ⁴ г	SF (3,1 × 10 ^-10 %)	(разные)	1/2 +	След ^{[n 12]}
^{239 мл} Pu	391,584 (3) кэВ			193 (4) нс			7 / 2−
^239м2 Pu	3100 (200) кэВ			7,5 (10) мкс			(5/2 +)
240 Pu	94	146	240.0538135 (20)	6,561 (7) × 10 ³ г	α	²³⁶ U	0+	След ^{[n 13]}
					SF (5,7 × 10 ^-6 %)	(разные)
					КД (1,3 × 10 ^-13 %)	²⁰⁶ Hg ³⁴ Si
241 Pu ^{[n 10]}	94	147	241.0568515 (20)	14.290 (6) лет	β ^- (99,99%)	²⁴¹ утра	5/2 +
					α (0,00245%)	²³⁷ U
					SF (2,4 × 10 ⁻¹⁴ %)	(разные)
^{241 мл} Pu	161,6 (1) кэВ			0,88 (5) мкс			1/2 +
^241м2 Pu	2200 (200) кэВ			21 (3) мкс
242 Pu	94	148	242.0587426 (20)	3.75 (2) × 10 ⁵ лет	α	²³⁸ U	0+
242 Pu	94	148	242.0587426 (20)	3.75 (2) × 10 ⁵ лет	SF (5,5 × 10 ^-4 %)	(разные)	0+
²⁴³ Pu ^{[n 10]}	94	149	243.062003 (3)	4.956 (3) ч	β ^-	²⁴³ утра	7/2 +
^243m Pu	383,6 (4) кэВ			330 (30) нс			(1/2 +)
244 Pu	94	150	244.064204 (5)	8.00 (9) × 10 ⁷ лет	α (99,88%)	²⁴⁰ U	0+	След ^{[n 14]}
					SF (0,123%)	(разные)
					β ^- β ^- (7,3 × 10 ⁻⁹ %)	²⁴⁴ см
²⁴⁵ Pu	94	151	245.067747 (15)	10,5 (1) ч	β ^-	²⁴⁵ утра	(9 / 2-)
²⁴⁶ Pu	94	152	246.070205 (16)	10,84 (2) д	β ^-	^246m Am	0+
²⁴⁷ Pu	94	153	247.07407 (32) #	2,27 (23) д	β ^-	²⁴⁷ утра	1/2 + #

^ ^m Pu - Возбужденный ядерный изомер .
^ () - Неопределенность (1 σ ) дана в сжатой форме в скобках после соответствующих последних цифр.
^ # - Атомная масса с пометкой #: значение и погрешность получены не из чисто экспериментальных данных, а, по крайней мере, частично из тенденций, полученных с помощью массовой поверхности (TMS).
^ Режимы распада:
CD: Распад кластера
EC: Электронный захват
ЭТО: Изомерный переход
SF: Самопроизвольное деление
^ Дочерний символ выделен жирным курсивом - Дочерний продукт почти стабилен.
^ Дочерний символ жирным шрифтом - Дочерний продукт стабильный.
^ () значение спина - указывает вращение со слабыми аргументами присваивания.
^ # - Значения, отмеченные знаком #, получены не только из экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично из трендов соседних нуклидов (TNN).
^ Двойной продукт бета-распада 238 U
^ a b c делящийся нуклид
^ Самый полезный изотоп для ядерного оружия
^ Продукт нейтронного захвата 238 U
^ Промежуточный продукт распада 244 Pu
^ Interstellar, некоторые из них также могут быть первобытными, но такие утверждения оспариваются.

Актиниды против продуктов деления [ править ]

Актиниды и продукты деления по периоду полураспада v т е
Актиниды ^[1] по цепочке распада				Период полураспада ( а )	Продукты деления из ²³⁵ U по выходу ^[2]
4 п	4 п +1	4 п +2	4 п +3		Продукты деления из ²³⁵ U по выходу ^[2]
4 п	4 п +1	4 п +2	4 п +3			4,5–7%	0,04–1,25%	<0,001%
²²⁸ Ра^№				4–6 а	†		¹⁵⁵ Eu^þ
²⁴⁴ см^ƒ	²⁴¹ Pu^ƒ	²⁵⁰ кф	²²⁷ Ас^№	10–29 а		⁹⁰ Sr	⁸⁵ кр	^113м кд^þ
²³² U^ƒ		²³⁸ Pu^ƒ	²⁴³ см^ƒ	29–97 а		¹³⁷ Cs	¹⁵¹ см^þ	^{121 м} Sn
²⁴⁸ кн^[3]	²⁴⁹ Cf^ƒ	^242m Am^ƒ		141–351 а	Никакие продукты деления не имеют период полураспада в диапазоне 100–210 тыс. Лет.
	²⁴¹ Am^ƒ		²⁵¹ Cf^ƒ^[4]	430–900 а
		²²⁶ Ra^№	²⁴⁷ Bk	1,3–1,6 тыс. Лет назад
²⁴⁰ Pu	²²⁹ Чт	²⁴⁶ см^ƒ	²⁴³ Am^ƒ	4,7–7,4 тыс. Лет
	²⁴⁵ см^ƒ	²⁵⁰ см		8,3–8,5 тыс. Лет
			²³⁹ Pu^ƒ	24,1 тыс. Лет назад
		²³⁰ Чт^№	²³¹ Па^№	32–76 тыс. Лет назад
²³⁶ Np^ƒ	²³³ U^ƒ	²³⁴ У^№		150–250 тыс. Лет назад	‡	⁹⁹ Tc^₡	¹²⁶ Sn
²⁴⁸ см		²⁴² Pu		327–375 тыс. Лет назад			⁷⁹ Se^₡
				1,53 млн лет		⁹³ Zr
	²³⁷ Np^ƒ			2,1–6,5 млн лет		¹³⁵ Cs^₡	¹⁰⁷ Pd
²³⁶ U			²⁴⁷ см^ƒ	15–24 млн лет			¹²⁹ I^₡
²⁴⁴ Pu				80 млн лет	... не более 15,7 млн лет ^[5]
²³² Чт^№		²³⁸ У^№	²³⁵ U^ƒ№	0,7–14,1 млрд лет	... не более 15,7 млн лет ^[5]
Легенда для верхнего индекса символов ₡ имеет тепловой захват нейтронов поперечного сечение в диапазоне 8-50 барн ƒ делящегося м метастабильного изомер № прежде всего в природе радиоактивных материалов (NORM) þ нейтронных яда (захват тепловых нейтронов поперечного сечения больше , чем 3k барн) † диапазон 4–97 a: Средноживущий продукт деления ‡ более 200 тыс. Лет назад : Долгоживущий продукт деления

Известные изотопы [ править ]

Плутоний-238 имеет период полураспада 87,74 года ^[6] и испускает альфа-частицы . Чистый ²³⁸ Pu для радиоизотопных термоэлектрических генераторов , что мощность некоторых космических аппаратов производится при захвате нейтронов на нептуния-237 , но плутоний из отработанного ядерного топлива , которое может содержать столько же , сколько несколько процентов ²³⁸ Pu, происходящих из ²³⁷ Np, альфа - распада из ²⁴² Cm, или ( n, 2n) реакции.
Плутоний-239 - самый важный изотоп плутония ^{[ необходима цитата ]} с периодом полураспада 24 100 лет. ²³⁹ Pu и ²⁴¹ Pu являются делящимися , что означает, что ядра их атомов могут распадаться , подвергаясь бомбардировке медленно движущимися тепловыми нейтронами, высвобождая энергию, гамма-излучение и другие нейтроны . Следовательно, он может поддерживать цепную ядерную реакцию , ведущую к применению в ядерном оружии и ядерных реакторах . ²³⁹ Pu синтезируется облучением урана-238.с нейтронами в ядерном реакторе, а затем восстанавливается путем ядерной переработки топлива. Дальнейший захват нейтронов производит последовательно более тяжелые изотопы.
Плутоний-240 имеет высокую скорость спонтанного деления, что увеличивает фоновое нейтронное излучение плутония, содержащего его. Плутоний классифицируется по соотношению ²⁴⁰ Pu: оружейное качество (<7%), качество топлива (7-19%) и качество реактора (> 19%). Более низкие классы менее подходят для ядерного оружия и тепловых реакторов, но могут служить топливом для быстрых реакторов .
Плутоний-241 делящийся, но также бета-распад с периодом полураспада 14 лет до америция-241 .
Плутоний-242 не делящийся, не очень плодородная (требуется более 3 захватами нейтронов стать делящийся), имеет низкий захвата нейтронов сечение , и более длительный период полураспада , чем любой из легких изотопов.
Плутоний-244 - самый стабильный изотоп плутония с периодом полураспада около 80 миллионов лет. В ядерных реакторах он не производится в значительной степени, поскольку ²⁴³ Pu имеет короткий период полураспада, но некоторое количество его образуется при ядерных взрывах.

Производство и использование [ править ]

Таблетка плутония-238 , светящаяся от собственного тепла, используется для радиоизотопных термоэлектрических генераторов .

Трансмутационный поток между ²³⁸ Pu и ²⁴⁴ Cm в LWR . ^[7]
Скорость трансмутации не показана и сильно зависит от нуклида.
²⁴⁵ Cm– ²⁴⁸ Cm являются долгоживущими с незначительным распадом.

²³⁹ Pu, A делящийся изотоп , который является вторым наиболее часто используемым ядерным топливо в ядерных реакторах после того, как уран-235 , и наиболее часто используемое топливо в делительной части ядерного оружия , производится из урана-238 при захвате нейтронов с последующим двумя бета - распадами.

²⁴⁰ Pu, ²⁴¹ Pu и ²⁴² Pu производятся путем дальнейшего захвата нейтронов. Изотопы ²³⁹ Pu и ²⁴¹ Pu с нечетной массой имеют примерно 3/4 шанса подвергнуться делению при захвате теплового нейтрона и примерно 1/4 шанса удержать нейтрон и стать следующим более тяжелым изотопом. Изотопы с четной массой являются плодородным материалом, но не делящимися, а также имеют более низкую общую вероятность ( сечение ) захвата нейтронов; поэтому они имеют тенденцию накапливаться в ядерном топливе, используемом в тепловом реакторе, конструкция почти всех атомных электростанций.Cегодня. В плутонии, который второй раз был использован в тепловых реакторах в МОКС-топливе , ²⁴⁰ Pu может быть даже наиболее распространенным изотопом. Все изотопы плутония и другие актиноиды , однако, делящиеся с быстрыми нейтронами . ²⁴⁰ Pu действительно имеет умеренное сечение поглощения тепловых нейтронов, так что производство ²⁴¹ Pu в тепловом реакторе становится значительной долей, равной производству ²³⁹ Pu.

²⁴¹ Pu имеет период полураспада 14 лет и имеет несколько более высокое сечение тепловых нейтронов, чем ²³⁹ Pu, как для деления, так и для поглощения. В то время как ядерное топливо используется в реакторе, ядро ²⁴¹ Pu с гораздо большей вероятностью будет делиться или захватывать нейтрон, чем распадаться. ^На долю ²⁴¹ Pu приходится значительная часть делений в топливе тепловых реакторов, которое использовалось в течение некоторого времени. Однако в отработавшем ядерном топливе, которое не подвергается быстрой ядерной переработке, а вместо этого охлаждается в течение многих лет после использования, большая часть или большая часть плутония- ²⁴¹ будет бета-распадом до америция-241 , одного из второстепенных актинидов., сильный альфа-излучатель и его трудно использовать в тепловых реакторах.

²⁴² Pu имеет особенно низкое сечение захвата тепловых нейтронов; и требуется три поглощения нейтронов, чтобы стать другим делящимся изотопом (либо кюрий- ^245, либо ²⁴¹ Pu) и деление. Даже в этом случае существует вероятность того, что любой из этих двух делящихся изотопов не сможет расщепиться, а вместо этого поглотит четвертый нейтрон, превратившись в кюрий-246 (на пути к еще более тяжелым актинидам, таким как калифорний , который является излучателем нейтронов путем спонтанного деления и его трудно подобрать. ручка) или снова становится ²⁴² Pu; поэтому среднее количество нейтронов, поглощенных до деления, даже превышает 3. Следовательно, ²⁴² Pu особенно не подходит для рециркуляции в тепловом реакторе и его лучше использовать в быстром реакторе.где он может быть расщеплен напрямую. Однако низкое поперечное сечение ²⁴² Pu означает, что относительно небольшая его часть будет преобразована в течение одного цикла в тепловом реакторе. Период полураспада ²⁴² Pu примерно в 15 раз больше периода полураспада ²³⁹ Pu; следовательно, он составляет 1/15 радиоактивности и не является одним из основных источников радиоактивности ядерных отходов . Гамма-излучение ²⁴² Pu также слабее, чем у других изотопов. ^[8]

²⁴³ Pu имеет период полураспада всего 5 часов, бета-распад превращается в америций-243 . Поскольку у ²⁴³ Pu мало возможностей захватить дополнительный нейтрон перед распадом, ядерный топливный цикл не производит долгоживущего ²⁴⁴ Pu в значительных количествах.

²³⁸ Pu обычно не производится в таких больших количествах в ядерном топливном цикле, но некоторая его часть производится из нептуния-237 путем захвата нейтронов (эту реакцию также можно использовать с очищенным нептунием для производства ²³⁸ Pu, относительно свободного от других изотопов плутония, для использования в радиоизотопные термоэлектрические генераторы ), реакцией (n, 2n) быстрых нейтронов на ²³⁹ Pu или альфа-распадом кюрия- 242, который образуется при захвате нейтронов из ²⁴¹ Am. Он имеет значительное сечение деления тепловых нейтронов, но с большей вероятностью захватит нейтрон и превратится в ²³⁹ Pu.

Производство [ править ]

Плутоний-240, -241 и -242 [ править ]

Деления сечение для ²³⁹ Pu составляет 747,9 барна для тепловых нейтронов, в то время как сечение активации 270,7 барна (отношение приближается к 11 делений на каждые 4 захватов нейтронов). Высшие изотопы плутония образуются при длительном использовании уранового топлива. Для использованного топлива с высоким выгоранием концентрации изотопов с более высоким выгоранием будут выше, чем в топливе с низким выгоранием, которое перерабатывается для получения плутония оружейного качества .

Образование ²⁴⁰ Pu, ²⁴¹ Pu и ²⁴² Pu из ²³⁸ U
Изотоп	Тепловых нейтронов сечение ^[9] (барн)		Режим распада	Период полураспада
Изотоп	Захватывать	Деление	Режим распада	Период полураспада
238 U	2,683	0,000	α	4,468 x 10 ⁹ лет
239 U	20,57	14.11	β ^-	23,45 мин.
239 нп	77,03	-	β ^-	2.356 дней
239 Pu	270,7	747,9	α	24 110 лет
240 Pu	287,5	0,064	α	6561 год
241 Pu	363,0	1012	β ^-	14,325 лет
242 Pu	19,16	0,001	α	373 300 лет

Плутоний-239 [ править ]

Плутоний-239 - один из трех расщепляющихся материалов, используемых для производства ядерного оружия и в некоторых ядерных реакторах в качестве источника энергии. Другими делящимися материалами являются уран-235 и уран-233 . Плутоний-239 практически отсутствует в природе. Его получают путем бомбардировки урана-238 нейтронами в ядерном реакторе. Уран-238 присутствует в большом количестве в топливе реакторов; следовательно, в этих реакторах непрерывно производится плутоний-239. Поскольку плутоний-239 сам может расщепляться нейтронами для высвобождения энергии, плутоний-239 обеспечивает часть выработки энергии в ядерном реакторе.

Кольцо из электролитически очищенного плутония оружейного качества чистотой 99,96%. Этого кольца массой 5,3 кг достаточно плутония для использования в эффективном ядерном оружии. Форма кольца необходима для отклонения от сферической формы и избежания критичности .

Образование ²³⁹ Pu из ²³⁸ U ^[10]
Элемент	Изотоп	Сечение захвата тепловых нейтронов (сарай)	Деление тепловыми нейтронами Поперечное сечение (амбар)	режим распада	Период полураспада
U	238	2,68	5 · 10 ⁻⁶	α	4,47 х 10 ⁹ лет
U	239	22	15	β ^-	23 мин.
Np	239	30	1	β ^-	2.36 дней
Пу	239	271	750	α	24 110 лет

Плутоний-238 [ править ]

В плутонии обычных реакторов, производящих плутоний, есть небольшие количества ²³⁸ Pu. Однако разделение изотопов было бы довольно дорогим по сравнению с другим методом: когда атом ²³⁵ U захватывает нейтрон, он превращается в возбужденное состояние ²³⁶ U. Некоторые из возбужденных ядер ²³⁶ U подвергаются делению, но некоторые распадаются до основного состояния. из ²³⁶ U, испуская гамма - излучение. Дальнейший захват нейтронов создает ²³⁷ U, который имеет период полураспада 7 дней и, таким образом, быстро распадается до ²³⁷ Np. Поскольку почти весь нептуний производится таким образом или состоит из быстро распадающихся изотопов, получается почти чистый ²³⁷Np путем химического разделения нептуния. После этого химического разделения ²³⁷ Np снова облучают реакторными нейтронами, чтобы превратить его в ²³⁸ Np, который распадается до ²³⁸ Pu с периодом полураспада 2 дня.

Образование ²³⁸ Pu из ²³⁵ U
Элемент	Изотоп	Тепловые нейтроны сечение	режим распада	Период полураспада
U	235	99	α	703 800 000 лет
U	236	5,3	α	23 420 000 лет
U	237	-	β ^-	6.75 дней
Np	237	165 (захват)	α	2144000 лет
Np	238	-	β ^-	2,11 дней
Пу	238	-	α	87,7 года

²⁴⁰ Pu как препятствие для ядерного оружия [ править ]

Плутоний-240 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 . Это предотвращает участие большей части активной зоны в цепной реакции и снижает мощность бомбы.

Плутоний, состоящий более чем на 90% из ²³⁹ Pu, называется плутонием оружейного качества ; плутоний из отработавшего ядерного топлива промышленных реакторов обычно содержит не менее 20% ²⁴⁰ Pu и называется плутонием реакторного качества . Однако в современном ядерном оружии используется форсирование термоядерного синтеза , которое смягчает проблему преддетонации; если яма может произвести ядерное оружие мощностью даже в доли килотонны , что достаточно для начала дейтерий-тритиевого синтеза , в результате всплеск нейтронов расщепит достаточно плутония, чтобы обеспечить выход в десятки килотонн.

Загрязнение ²⁴⁰ Pu является причиной, по которой плутониевое оружие должно использовать метод имплозии . Теоретически чистый ²³⁹ Pu может быть использован в ядерном оружии пушечного типа , но достичь такого уровня чистоты непомерно сложно. Загрязнение ²⁴⁰ Pu оказалось неоднозначным благом для конструкции ядерного оружия . Хотя это вызвало задержки и головную боль во время Манхэттенского проекта из-за необходимости разработки технологии имплозии, те же самые трудности в настоящее время являются препятствием для распространения ядерного оружия . Имплозивные устройства также по своей природе более эффективны и менее подвержены случайной детонации, чем оружие пушечного типа.

Ссылки [ править ]

Изотопные массы из:
- Ауди, Жорж; Берсильон, Оливье; Blachot, Жан; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), " Оценка ядерных свойств и свойств распада N UBASE " , Nuclear Physics A , 729 : 3–128, Bibcode : 2003NuPhA.729 .... 3A , doi : 10.1016 / j.nuclphysa.2003.11 0,001
Изотопные составы и стандартные атомные массы из:
- де Лаэтер, Джон Роберт ; Бёльке, Джон Карл; Де Бьевр, Поль; Хидака, Хироши; Пайзер, Х. Штеффен; Росман, Кевин-младший; Тейлор, Филип DP (2003). «Атомный вес элементов. Обзор 2000 (Технический отчет IUPAC)» . Чистая и прикладная химия . 75 (6): 683–800. DOI : 10.1351 / pac200375060683 .
- Визер, Майкл Э. (2006). «Атомный вес элементов 2005 (Технический отчет IUPAC)» . Чистая и прикладная химия . 78 (11): 2051–2066. DOI : 10,1351 / pac200678112051 . Выложите резюме .
Данные о периоде полураспада, спине и изомерах выбраны из следующих источников.
- Ауди, Жорж; Берсильон, Оливье; Blachot, Жан; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), " Оценка ядерных свойств и свойств распада N UBASE " , Nuclear Physics A , 729 : 3–128, Bibcode : 2003NuPhA.729 .... 3A , doi : 10.1016 / j.nuclphysa.2003.11 0,001
- Национальный центр ядерных данных . «База данных NuDat 2.x» . Брукхейвенская национальная лаборатория .
- Холден, Норман Э. (2004). «11. Таблица изотопов». В Лиде, Дэвид Р. (ред.). CRC Справочник по химии и физике (85-е изд.). Бока-Ратон, Флорида : CRC Press . ISBN 978-0-8493-0485-9.

^ Плюс радий (элемент 88). Хотя на самом деле он является субактинидом, он непосредственно предшествует актинию (89) и следует за трехэлементным промежутком нестабильности после полония (84), где нет нуклидов с периодом полураспада не менее четырех лет (самый долгоживущий нуклид в промежутке - радон-222 с периодом полураспада менее четырех суток ). Самый долгоживущий изотоп радия, 1600 лет, поэтому заслуживает включения этого элемента в этот список.
^ В частности, отделения U-235 тепловыми нейтронами , например, в типичном ядерном реакторе .
^ Milsted, J .; Фридман, AM; Стивенс, CM (1965). «Альфа-период полураспада берклия-247; новый долгоживущий изомер берклия-248». Ядерная физика . 71 (2): 299. Bibcode : 1965NucPh..71..299M . DOI : 10.1016 / 0029-5582 (65) 90719-4 .
«Изотопные анализы выявили вид с массой 248 в постоянной численности в трех образцах, проанализированных в течение примерно 10 месяцев. Это было приписано изомеру Bk ²⁴⁸ с периодом полураспада более 9 [лет]. Рост Cf не наблюдался. ²⁴⁸ , и нижний предел для β ^- периода полураспада может быть установлен на уровне примерно 10 ⁴ [лет]. Альфа-активность, связанная с новым изомером, не обнаружена; период полураспада альфа, вероятно, превышает 300 [лет] ]. "
^ Это самый тяжелый нуклид с периодом полураспада не менее четырех лет до " моря нестабильности ".
^ Исключая " классически стабильные " нуклиды с периодом полураспада, значительно превышающим²³² Th; например, в то время как^113m Cd имеет период полураспада всего четырнадцать лет, период полураспада¹¹³ Cd составляет почти восемь квадриллионов лет.
^ Makhijani, Арджун; Сет, Анита (июль 1997 г.). «Использование оружейного плутония в качестве реакторного топлива» (PDF) . Энергия и безопасность . Такома Парк, доктор медицины: Институт энергетических и экологических исследований . Дата обращения 4 июля 2016 .
^ Сасахара, Акихиро; Мацумура, Тецуо; Николау, Гиоргос; Папайоанну, Дмитрий (апрель 2004 г.). «Оценка источников нейтронов и гамма-излучения для отработавшего топлива с высоким уровнем выгорания UO2 и MOX-топлива LWR» . Журнал ядерной науки и технологий . 41 (4): 448–456. DOI : 10,3327 / jnst.41.448 . Архивировано из оригинала на 2010-11-19.
^ "Результаты изотопного состава плутония в известных образцах с использованием кода анализа гамма-спектроскопии моментального снимка и процедуры подбора спектра Робвина" (PDF) .
^ Интерактивная карта нуклидов Национального центра ядерных данных
Перейти ↑ Miner 1968 , p. 541

[1] Pu - Возбужденный ядерный изомер .

[2] () - Неопределенность (1 σ ) дана в сжатой форме в скобках после соответствующих последних цифр.

[TMS-3] # - Атомная масса с пометкой #: значение и погрешность получены не из чисто экспериментальных данных, а, по крайней мере, частично из тенденций, полученных с помощью массовой поверхности (TMS).

[4] Режимы распада:
CD: Распад кластера
EC: Электронный захват
ЭТО: Изомерный переход
SF: Самопроизвольное деление

[5] Дочерний символ выделен жирным курсивом - Дочерний продукт почти стабилен.

[6] Дочерний символ жирным шрифтом - Дочерний продукт стабильный.

[7] () значение спина - указывает вращение со слабыми аргументами присваивания.

[TNN-8] # - Значения, отмеченные знаком #, получены не только из экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично из трендов соседних нуклидов (TNN).

[9] Двойной продукт бета-распада 238 U

[f-10] делящийся нуклид

[11] Самый полезный изотоп для ядерного оружия

[12] Продукт нейтронного захвата 238 U

[13] Промежуточный продукт распада 244 Pu

[14] Interstellar, некоторые из них также могут быть первобытными, но такие утверждения оспариваются.

[15] Плюс радий (элемент 88). Хотя на самом деле он является субактинидом, он непосредственно предшествует актинию (89) и следует за трехэлементным промежутком нестабильности после полония (84), где нет нуклидов с периодом полураспада не менее четырех лет (самый долгоживущий нуклид в промежутке - радон-222 с периодом полураспада менее четырех суток ). Самый долгоживущий изотоп радия, 1600 лет, поэтому заслуживает включения этого элемента в этот список.

[16] ^ В частности, отделения U-235 тепловыми нейтронами , например, в типичном ядерном реакторе .

[17] Milsted, J .; Фридман, AM; Стивенс, CM (1965). «Альфа-период полураспада берклия-247; новый долгоживущий изомер берклия-248». Ядерная физика . 71 (2): 299. Bibcode : 1965NucPh..71..299M . DOI : 10.1016 / 0029-5582 (65) 90719-4 .
«Изотопные анализы выявили вид с массой 248 в постоянной численности в трех образцах, проанализированных в течение примерно 10 месяцев. Это было приписано изомеру Bk ²⁴⁸ с периодом полураспада более 9 [лет]. Рост Cf не наблюдался. ²⁴⁸ , и нижний предел для β ^- периода полураспада может быть установлен на уровне примерно 10 ⁴ [лет]. Альфа-активность, связанная с новым изомером, не обнаружена; период полураспада альфа, вероятно, превышает 300 [лет] ]. "

[18] Это самый тяжелый нуклид с периодом полураспада не менее четырех лет до " моря нестабильности ".

[19] Исключая " классически стабильные " нуклиды с периодом полураспада, значительно превышающим²³² Th; например, в то время как^113m Cd имеет период полураспада всего четырнадцать лет, период полураспада¹¹³ Cd составляет почти восемь квадриллионов лет.

[20] Makhijani, Арджун; Сет, Анита (июль 1997 г.). «Использование оружейного плутония в качестве реакторного топлива» (PDF) . Энергия и безопасность . Такома Парк, доктор медицины: Институт энергетических и экологических исследований . Дата обращения 4 июля 2016 .

[21] Сасахара, Акихиро; Мацумура, Тецуо; Николау, Гиоргос; Папайоанну, Дмитрий (апрель 2004 г.). «Оценка источников нейтронов и гамма-излучения для отработавшего топлива с высоким уровнем выгорания UO2 и MOX-топлива LWR» . Журнал ядерной науки и технологий . 41 (4): 448–456. DOI : 10,3327 / jnst.41.448 . Архивировано из оригинала на 2010-11-19.

[22] "Результаты изотопного состава плутония в известных образцах с использованием кода анализа гамма-спектроскопии моментального снимка и процедуры подбора спектра Робвина" (PDF) .

[23] Интерактивная карта нуклидов Национального центра ядерных данных

[Miner1968p541-24] Перейти ↑ Miner 1968 , p. 541

CD:	Распад кластера
EC:	Электронный захват
ЭТО:	Изомерный переход
SF:	Самопроизвольное деление