Плуто́ній-239 — радіоактивний нуклід хімічного елемента плутонію з масовим числом 239. Іноді його відносять до радіоактивного сімейства 4n+3, так званого ряду актинію (хоча, як правило, вважають, що цей ряд починається з природного урану-235, який і утворюється при розпаді практично неіснуючого в природі плутонію-239). Відкритий в 1941 році Гленном Сіборгом, Дж. Кеннеді, та Еміліо Сегре.
В природі зустрічається в надзвичайно малих кількостях в уранових рудах. Радіогенний плутоній-239 утворюється з урану-238 при захопленні нейтронів, які виникають при спонтанному поділі урану ( і ) та в результаті реакцій (α, n) на легких елементах, які входять до складу руд; ще одним джерелом нейтронів є космічне випромінювання.
Активність одного грама цього нукліда становить приблизно 2,3 ГБк.
Утворення та розпад Плутоній-239 утворюється в результаті таких розпадів: β−-розпад нукліда (період напіврозпаду становить 2,356(3) діб):
K-захоплення, здійснюване нуклідом (період напіврозпаду становить 11,9(1) годин):
α-розпад нукліда (період напіврозпаду становить 29,1(1) років):
Розпад плутонію-239 відбувається в таких напрямах: α-розпад в (ймовірність 100 %, енергія розпаду 5 244,51(21) кеВ):
енергія випромінюваних α-частинок: 5 105,5 кеВ (в 11,94 % випадків); 5 144,3 кеВ (в 17,11 % випадків); 5 156,59 кеВ (в 70,77 % випадків)Властивості на сайті МАГАТЕ (IAEA, International Atomic Energy Agency). Спонтанний поділ (ймовірність 3,1(6) %);
Отримання Плутоній-239 утворюється в будь-якому ядерному реакторі, який працює на природному або слабозбагаченому урані, що містить, в основному, ізотоп , при захопленні ним надлишкових нейтронів. При цьому відбуваються такі ядерні реакції:
.
Для промислового виділення плутонію-239 з опроміненого ядерного палива використовують пюрекс-процес.
Ізомери Відомий єдиний ізомер m з такими характеристиками: Надлишок маси: 48 981,5(18) кеВ Енергія збудження: 391,584(3) кеВ Період напіврозпаду: 193(4) нc Спін та парність ядра: 7/2−
Розпад ізомерного стану здійснюється шляхом ізомерного переходу в основний стан..
Використання Плутоній-239 використовують: як ядерне паливо в ядерних реакторах на теплових нейтронах і особливо на швидких нейтронах; при виготовленні ядерної зброї (критична маса для голої кулі з металічного становить приблизно 10 кг, для кулі у водяному відбивачі приблизно 5,2 кгE. D. Clayton, ANOMALIES OF NUCLEAR CRITICALITY, REVISION 6 // Pacific Northwest Laboratory, February 2010. page 79. «N. THE CRITICALITY OF 239Pu-240Pu METAL MIXTURES»: «The critical mass for 239Pu metal is given as 5.2 and 10 kg for water-reflected and bare spheres, respectively.»); як вихідна речовина для отримання трансплутонієвих елементів.
Див. також Ізотопи плутонію Збройовий плутоній
Примітки