Кіріспе
Плутоний изотопы – плутоний изотопы. Плутоний-239 (239Pu немесе Pu 239) – плутонийдің изотопы. Плутоний-239 ядролық қару жасау үшін қолданылатын басты бөлінетін изотоп болып табылады, алайда уран-235 де сол мақсатта қолданылады. Плутоний-239, уран-235 және уран-233-пен қатар, жылулық спектрлі ядролық реакторларда отын ретінде пайдалануға жарамды үш негізгі изотоптың бірі. Плутоний-239-ның жартылай ыдырау периоды 24 110 жылды құрайды.
an isotope of plutonium
Plutonium 239 (239Pu or Pu 239) is an isotope of plutonium. Plutonium 239 is the primary fissile isotope used for the production of nuclear weapons, although uranium 235 is also used for that purpose. Plutonium 239 is also one of the three main isotopes demonstrated usable as fuel in thermal spectrum nuclear reactors, along with uranium 235 and uranium 233. Plutonium 239 has a half life of 24,110 years.
Жоғары сапалы плутоний
Радиоактивтілігі төмен "суперсапалы" ядролық отын АҚШ Әскери-теңіз күштерінің ядролық қаруының алғашқы кезеңінде, Әуе күштерінің нұсқаларында қолданылатын дәстүрлі плутонийдың орнына пайдаланылады. "Суперсапалы" – өнеркәсіптік тілде 239Pu-дың ерекше жоғары үлесін (>95%) қамтитын плутоний қорытпасы, 240Pu-дың өте аз мөлшерін қалдырады, ол – жоғары спонтанды бөліну изотопы (жоғарыда қараңыз). Мұндай плутоний, отын таяқшаларының өте қысқа мерзімге сәулеленуінен алынады, бұл мегаватт-күн/тоннамен өлшенеді. Мұндай төмен сәулелену уақыты қосымша нейтронды ұстау мөлшерін шектейді, демек таяқшада 240Pu сияқты басқа изотоптардың жиналуын азайтады, соның салдарынан, өндіру әлдеқайда қымбатқа түседі, белгілі бір мөлшерде плутоний алу үшін көп таяқшаларды сәулелендіру және өңдеу қажет болады. Плутоний 240, бөлінуден кейін нейтрон шығарумен қатар, гамма-сәуле шығарады, сондықтан сақталған ядролық қарулардан таралатын сәулеленудің үлкен бөлігіне жауапты. Патрульде немесе портода болсын, су асты кемелерінің экипажы торпедалық бөлімдерде және зымыран түтікшелерінде сақталатын ядролық қаруларға өте жақын жерде тұрып, жұмыс істейді, бұл Әуе күштерінің зымырандарындағы әсер ету мерзіміне қарағанда едәуір ұзаққа созылады. Сәулелену әсерін азайту қажеттілігі, көптеген теңіз ядролық қаруларында қолданылатын премиум суперсапалы қорытпаның қосымша шығындарын ақтайды. Суперсапалы плутоний W80 жарылғыш бөлігінде қолданылады.
Ядролық реакторларда
238U бар кез келген жұмыс істейтін ядролық реакторда ядролық отынға 239 плутоний жиналады. Қару сақтауға арналған плутоний өндіретін реакторлардан айырмашылығы, коммерциялық ядролық электр станциялары әдетте жоғары жану деңгейінде жұмыс істейді, бұл сәулеленген реактор отынында плутонийдің маңызды мөлшерінің жиналуына мүмкіндік береді. 239 плутоний реактордың ядросында жұмыс кезінде де, сондай-ақ отын жинағының қызмет мерзімі біткеннен кейін реактордан алынған пайдаланылған ядролық отында да кездеседі (әдетте бірнеше жыл). Пайдаланылған ядролық отынның құрамында әдетте 0,8% 239 плутоний болады. Реактор отынындағы 239 плутоний уран-235 сияқты нейтрондарды сіңіріп, бөлінуге қабілетті. 239 плутоний реактордың ядросында жұмыс кезінде үнемі пайда болатындықтан, пайдаланылған отынды қайта өңдемей-ақ электр станцияларында ядролық отын ретінде қолдануға болады; 239 плутоний өндірілген осы отын таяқшаларында бөлінеді. 239 плутонийдің бөлінуі әдеттегі коммерциялық ядролық электр станциясында өндірілетін жалпы энергияның үштен бірінен астамын құрайды. Реактор отыны қызмет мерзімі ішінде 0,8% 239 плутонийден көп жинақтауы мүмкін еді, егер 239 плутонийдің бір бөлігі бөліну арқылы үнемі "жанып" тұрмаса. Жаңа ядролық отынға 239 плутонийдің шағын пайызы мақсатты түрде қосылуы мүмкін. Мұндай отын MOX (аралас оксид) деп аталады, себебі оның құрамында уран диоксиді (UO2) және плутоний диоксиді (PuO2) қоспасы бар. 239 плутонийдің қосылуы отындағы уранды байыту қажеттілігін азайтады.
Қауіптер
Плутоний-239 уран-235-ке айналу үшін альфа бөлшектерін шығарады. Альфа-эмиттер ретінде плутоний-239 сыртқы сәулелену көзі ретінде аса қауіпті емес, бірақ оны жұтып қойса немесе шаң түрінде дем алса, өте қауіпті және қатерлі ісік тудырушы болып табылады. Плутоний оксидінің бір фунт (454 грамм) шаңы екі миллион адамға қатерлі ісік ауруын тудыруы мүмкін. Дегенмен, жұтылған плутонийдің қауіптілігі әлдеқайда төмен, себебі оның өте аз бөлігі асқазан-ішек жолы арқылы сіңіріледі; 800 мг радиация тұрғысынан денсаулыққа елеулі қауіп төндірмейді. Плутоний ауыр металл ретінде химиялық тұрғыдан да улы. Қосымша Плутоний # Сақтық шараларын қараңыз. Ядролық қару жасау үшін қару сапасындағы плутоний (90% -дан астам 239Pu) қолданылады және бұл мақсатта басқа бөлінетін материалдарға қарағанда көптеген артықшылықтары бар. 239Pu-ның төмен пайыздық үлесі сенімді қару дизайнын жасауды қиындатады немесе мүмкін емес етеді; бұл қажетсіз 240Pu-ның спонтанды бөлінуіне (және осылайша нейтрон өндірісіне) байланысты.