Plütonyum-240 - Plutonium-240
| Genel | |
|---|---|
| Sembol | 240 Pu |
| İsimler | plütonyum-240, Pu-240 |
| protonlar | 94 |
| nötronlar | 146 |
| nüklid verileri | |
| Doğal bolluk | 0 (Yapay) |
| Yarım hayat | 6561(7) yıl |
| izotop kütlesi | 240.0538135(20) u |
| Çürüme modları | |
| çürüme modu | Bozunma enerjisi ( MeV ) |
| Alfa bozunması | 5.25575(14) |
|
Plütonyum izotopları Tam nüklid tablosu | |
Plütonyum-240 (240
Pu
, Pu-240 ) bir bir izotop arasında plütonyum oluşturduğu zaman plütonyum-239 yakalar bir nötron . Kendiliğinden fisyonunun tespiti, 1944'te Los Alamos'ta keşfine yol açtı ve Manhattan Projesi için önemli sonuçlar doğurdu .
240 Pu, küçük ama önemli bir oranda ikincil bozunma modu olarak kendiliğinden fisyona uğrar. 240 Pu'nun varlığı, bir nükleer bombada plütonyumun kullanımını sınırlar , çünkü kendiliğinden fisyondan kaynaklanan nötron akışı, zincir reaksiyonunu erken başlatır ve tam patlamaya ulaşılmadan önce çekirdeği fiziksel olarak dağıtan erken bir enerji salınımına neden olur . Alfa emisyonu ile uranyum- 236'ya bozunur .
nükleer özellikler
Zamanın yaklaşık %62 ila %73'ü 239
Pu
bir nötron yakalar , fisyona uğrar ; zamanın geri kalanında oluşur240
Pu
. Bir nükleer yakıt elemanı bir nükleer reaktörde ne kadar uzun süre kalırsa , nispi yüzdesi o kadar büyük olur.240
Pu
yakıtta olur.
izotop 240
Pu
ile yaklaşık olarak aynı termal nötron yakalama kesitine sahiptir .239
Pu
(289.5 ± 1.4'e karşı 269.3 ± 2.9 ahır ), ancak yalnızca küçük bir termal nötron fisyon kesiti (0.064 ahır). izotop ne zaman240
Pu
bir nötron yakalarsa, plütonyum-241 haline gelme olasılığı fisyondan yaklaşık 4500 kat daha fazladır . Genel olarak, tek kütle numaralı izotopların bir nötronu emmesi daha olasıdır ve nötron emilimi üzerine çift kütle numaralı izotoplardan daha kolay fisyona girebilir. Bu nedenle, kütle izotopları bile, özellikle bir termal reaktörde birikme eğilimindedir .
Nükleer silahlar
Bazılarının kaçınılmaz varlığı 240
Pu
plütonyum tabanlı bir nükleer savaş başlığı çekirdeğinde, tasarımını karmaşıklaştırır ve saf 239
Pu
optimal kabul edilir. Bu birkaç nedenden dolayı:
-
240
Pu
yüksek oranda kendiliğinden fisyona sahiptir . Çekirdek süper kritik durumdayken sokulan tek bir başıboş nötron, optimal bir konfigürasyona ezilmeden önce bile neredeyse anında patlamasına neden olacaktır. Varlığı240
Pu
bu nedenle , potansiyel verimin çok altında patlayıcı bir verimle rastgele fışkırmalara neden olur . - İzotopların yanı sıra 239
Pu
önemli ölçüde daha fazla radyasyon yayar ve bu da işçiler tarafından ele alınmasını zorlaştırır. - İzotopların yanı sıra 239
Pu
daha fazla bozunma ısısı üretir, bu da birikmesine izin verilirse hassas çekirdeğin faz değişikliği bozulmalarına neden olabilir.
Kendiliğinden fisyon sorunu, II. Dünya Savaşı sırasında Manhattan Projesi bilim adamları tarafından kapsamlı bir şekilde incelenmiştir . Bölünebilir malzemenin optimal süperkritik kütle konfigürasyonuna birleştirilmesinin tamamlanmasının bir milisaniyeye kadar sürebildiği tabanca tipi nükleer silahlarda plütonyum kullanımını engelledi ve montajın gerçekleştiği iç patlama tarzı silahların geliştirilmesini gerekli kıldı. birkaç mikrosaniye. Hatta bu tasarım ile, bu önceden tahmin edilmiştir Trinity testi olduğunu240
Pu
kirlilik, patlamanın maksimum verimine ulaşamaması için %12 şansa neden olur.
miktarının en aza indirilmesi 240
Pu
, silah dereceli plütonyumda olduğu gibi (%7'den az240
Pu
) sadece 90 günlük kullanımdan sonra yakıtın yeniden işlenmesiyle elde edilir . Bu tür hızlı yakıt çevrimleri, sivil güç reaktörleri için oldukça pratik değildir ve normalde sadece özel silah plütonyum üretim reaktörleri ile gerçekleştirilir. Kullanılmış sivil güç reaktör yakıtından elde edilen plütonyum tipik olarak %70'in altında239
Pu
ve yaklaşık %26 240
Pu
, geri kalanı diğer plütonyum izotoplarından oluşuyor ve bu da nükleer silah üretimi için kullanılmasını zorlaştırıyor. Bununla birlikte, 1940'lardan sonra ortaya çıkan nükleer silah tasarımları için, bu silahların ne kadar etkili olduğu konusunda hatırı sayılır bir tartışma olmuştur.240
Pu
silah yapımı için bir engel teşkil eder; Reaktör dereceli plütonyum makalesine bakın .
Ayrıca bakınız
Referanslar
Dış bağlantılar