Loading AI tools
ізотоп плутонію З Вікіпедії, вільної енциклопедії
Плутоній-240 (240Pu або Pu-240) — ізотоп плутонію, який утворюється, коли плутоній-239 захоплює нейтрон. Виявлення його спонтанного поділу призвело до його відкриття в 1944 році в Лос-Аламосі та мало важливі наслідки для Манхеттенського проекту[3].
Плутоній-240 | |
---|---|
![]() Плутоній-240 | |
Загальні відомості | |
Назва, символ | Плутоній-240,240Pu |
Нейтронів | 146 |
Протонів | 94 |
Властивості ізотопу | |
Природна концентрація | Trace[en] |
Період напіврозпаду | 6561(7) років[1] |
Атомна маса | 240.0538135(20)[2] а.о.м |
Канал розпаду | Енергія розпаду |
Альфа-розпад | 5.25575(14)[2] МеВ |
240Pu піддається спонтанному поділу як вторинний спосіб розпаду з невеликою, але значною швидкістю. Наявність 240Pu обмежує використання плутонію в ядерній бомбі, тому що потік нейтронів від спонтанного поділу ініціює ланцюгову реакцію передчасно, спричиняючи раннє вивільнення енергії, яка фізично розсіює ядро до досягнення повної імплозії[4][5]. Розпадається шляхом альфа-випромінювання до урану-236.
Приблизно від 62% до 73% часу, коли 239Pu захоплює нейтрон, він зазнає поділу ; решту часу він утворює 240Pu. Чим довше ядерний паливний елемент залишається в ядерному реакторі, тим більшим стає відносний відсоток 240Pu в паливі.
Ізотоп 240Pu має приблизно такий же поперечний переріз захоплення теплових нейтронів, як і 239Pu (289.5±1.4 проти 269.3±2.9 барна),[6][7] але лише крихітний переріз поділу теплових нейтронів (0,064 барна). Коли ізотоп 240Pu захоплює нейтрон, він приблизно в 4500 разів вища ймовірність перетворитися на плутоній-241 , ніж поділитися. Загалом ізотопи з непарними масовими числами мають більшу ймовірність поглинати нейтрон і можуть легше зазнавати поділу при поглинанні нейтронів, ніж ізотопи з парними масовими числами. Таким чином, навіть маса ізотопів має тенденцію до накопичення, особливо в тепловому реакторі.
Неминуча присутність приблизно 240Pu в ядерній ядерній боєголовці на основі плутонію ускладнює її конструкцію, і чистий 239Pu вважається оптимальним[8]. Зі кількох причин:
Проблема спонтанного поділу була широко досліджена вченими Манхеттенського проекту під час Другої світової війни[9]. Вона унеможливила використання плутонію в ядерній зброї гарматного типу, в якій збирання матеріалу, що розщеплюється, у його оптимальну конфігурацію надкритичної маси може тривати до мілісекунди, і змусила розробити зброю імплозивного типу, де збирання відбувається в кілька мікросекунд[10]. Навіть з такою конструкцією перед тестом Трініті було підраховано, що домішка 240Pu спричинить 12% шанс того, що вибух не досягне максимальної потужності[8].
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.