ไอโซโทปของพลูโทเนียม
From Wikipedia, the free encyclopedia
พลูโทเนียม (Pu) ไม่มีไอโซโทปที่เสถียร จึงไม่มีมวลอะตอมพื้นฐาน
- พลูโทเนียม-238 มีครึ่งชีวิต 87.74 ปี[1] และปล่อยอนุภาคแอลฟาออกมา Pu-238 บริสุทธิ์สำหรับเครื่องผลิตไฟฟ้าด้วยความร้อนจากไอโซโทปรังสีซึ่งเป็นแหล่งพลังงานของยานอวกาศถูกสร้างโดยการจับยึดนิวตรอนบนเนปทูเนียม-237 แต่พลูโทเนียมจากกากเชื้อเพลิงนิวเคลียร์สามารถประกอบด้วย Pu-238 สองสามเปอร์เซ็นจาก 237Np, การสลายให้อนุภาคแอลฟาของ 242Cm, หรือปฏิกิริยา (n,2n)
- พลูโทเนียม-239 เป็นไอโซโทปของพลูโทเนียมที่สำคัญมาก มีครึ่งชีวิต 24,100 ปี Pu-239 และ Pu-241 เป็นวัสดุฟิสไซล์ซึ่งหมายความว่านิวเคลียสอะตอมสามารถแตกตัวจากการชนด้วยนิวตรอนความร้อนเคลื่อนที่ช้า จะปลดปล่อยพลังงาน, รังสีแกมมา และ นิวตรอนจำนวนมากออกมา ทำให้สามารถเกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ทางนิวเคลียร์ นำไปสู่การประยุกต์ใช้ในอาวุธนิวเคลียร์และเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ Pu-239 สามารถสังเคราะห์จากการฉายรังสียูเรเนียม-238ด้วยนิวตรอนในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ นอกจากนี้ยังพบในการนำสารกัมมันตภาพรังสีมาใช้ใหม่ (nuclear reprocessing) ของเชื้อเพลิง อนึ่ง การจับยึดนิวตรอนจะสร้างไอโซปโทปที่หนักกว่าได้
- พลูโทเนียม-240 มีอัตราการเกิดฟิชชันเกิดเองสูง การแผ่นิวตรอนพื้นหลังที่สูงขึ้นของพลูโทเนียมจะมาจากไอโซโทปนี้ การแบ่งเกรดพลูโทเนียมจะยึดเอาการมีอยู่ของ Pu-240 เป็นเกณฑ์: เกรดอาวุธ (< 7%), เกรดเชื้อเพลิง (7–19%) และ เกรดเครื่องปฏิกรณ์ (> 19%) เกรดที่ต่ำนั้นไม่เหมาะสำหรับอาวุธนิวเคลียร์และเครื่องปฏิกรณ์อุณหภาพ (thermal reactor) แต่สามารถเป็นเชื้อเพลิงเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบเร็ว (fast reactor) Pu-240 ไม่เป็นวัสดุฟิสไซล์ แต่เป็นวัสดุต้นกำเนิด (fertile material) เช่นเดียวกับ U-238.
- พลูโทเนียม-241 เป็นวัสดุฟิสไซล์ มีครึ่งชีวิต 14 ปี แต่เกิดการสลายให้อนุภาคบีตาไปเป็นอะเมริเซียม-241
- พลูโทเนียม-242 ไม่เป็นวัสดุฟิสไซล์ และยิ่งไม่เป็นต้นกำเนิด (ต้องการจับยึดนิวตรอนมากกว่า 3 นิวตรอนจึงจะกลายเป็นวัสดุฟิสไซล์) มีค่าภาคตัดขวางของนิวตรอน (Neutron cross-section) ต่ำ และมีครึ่งชีวิตยาวกว่าไอโซโทปที่เบากว่า
- พลูโทเนียม-244 เป็นไอโซโทปของพลูโทเนียมที่เสถียรที่สุด มีครึ่งชีวิต 80 ล้านปี ยาวนานพอที่จะพบได้ในธรรมชาติ