Плутоний-238

Плутоний-238
Таблетка диоксида плутония-238 (применяется в РИТЭГах), раскаленная докрасна вследствие значительного энерговыделения в условиях термической изоляции. Таблица нуклидов
Общие сведения
Название, символ	Плутоний-238, 238Pu
Нейтронов	144
Протонов	94
Свойства нуклида
Атомная масса	238,0495599(20)[1] а. е. м.
Избыток массы	46 164,7(18)[1] кэВ
Удельная энергия связи (на нуклон)	7 568,354(8)[1] кэВ
Период полураспада	87,7(1)[2] лет
Продукты распада	234U
Родительские изотопы	α)
Спин и чётность ядра	0+[2]
Канал распада	Энергия распада
α-распад	5,59320(19)[1] МэВ
SF

Плуто́ний-238 (англ. plutonium-238) — радиоактивный нуклид химического элемента плутония с атомным номером 94 и массовым числом 238. Является первым открытым изотопом плутония. Был открыт в 1940 году Гленом Сиборгом, Дж. Кеннеди, Артуром Валем (англ.) и Э. М. Макмилланом^[3] в результате бомбардировки урана-238 дейтронами^[4]:

$\mathrm{^{238}_{92}U} (\mathrm{d}, \mathrm{2n}) \mathrm{^{238}_{93}Np} \ \xrightarrow[2,117\ d]{\beta^-\ 1,292\ MeV} \ \mathrm{^{238}_{94}Pu} .$

Период полураспада плутония-238 составляет 87,7(1) года. Активность одного грамма этого нуклида составляет приблизительно 633,7 ГБк; каждую секунду в этом же количестве вещества происходит около 1200 актов спонтанного деления.

Один грамм чистого плутония-238 генерирует приблизительно 0,567 Вт мощности.

Образование и распад

Плутоний-238 образуется в результате следующих распадов:

• β⁻-распад нуклида [2] суток):

$\mathrm{^{238}_{93}Np} \rightarrow \mathrm{^{238}_{94}Pu} + e^- + \bar{\nu}_e;$

• β⁺-распад нуклида [2] мин):

$\mathrm{^{238}_{95}Am} \rightarrow \mathrm{^{239}_{94}Pu} + e^+ + \nu_e;$

• α-распад нуклида [2] суток):

$\mathrm{^{242}_{96}Cm} \rightarrow \mathrm{^{238}_{94}Pu} + \mathrm{^{4}_{2}He}.$

Распад плутония-238 происходит по следующим направлениям:

• α-распад в ²³⁴U (вероятность 100 %^[2], энергия распада 5 593,20(19) кэВ^[1]):

$\mathrm{^{238}_{94}Pu} \rightarrow \mathrm{^{234}_{92}U} + \mathrm{^{4}_{2}He};$

энергия испускаемых α-частиц 5 456,3 кэВ (в 28,98 % случаев) и 5 499,03 кэВ (в 70,91 % случаев)^[5].

• Спонтанное деление (вероятность 1,9(1)·10⁻⁷ %)^[2];

Получение

Плутоний-238 образуется в любом ядерном реакторе, работающем на природном или малообогащённом уране, содержащем в основном изотоп ²³⁸U. При этом происходят следующие ядерные реакции^[4][6]:

$\mathrm{^{238}_{92}U} (\mathrm{n}, \mathrm{2n}) \mathrm{^{237}_{92}U} \ \xrightarrow[6,75\ \mathrm{d}]{\beta^-\ 518,6\ \mathrm{keV}} \ \mathrm{^{237}_{93}Np} ;$

$\mathrm{^{235}_{92}U} (\mathrm{n}, \gamma) \mathrm{^{236}_{92}U} (\mathrm{n}, \gamma) \mathrm{^{237}_{92}U} \ \xrightarrow[6,75\ \mathrm{d}]{\beta^-\ 518,6\ \mathrm{keV}} \ \mathrm{^{237}_{93}Np} ;$

$\mathrm{^{237}_{93}Np} (\mathrm{n}, \gamma) \mathrm{^{238}_{93}Np} \ \xrightarrow[2,117\ \mathrm{d}]{\beta^-\ 1,292\ \mathrm{MeV}} \ \mathrm{^{238}_{94}Pu} .$

Весовые количества изотопно чистого плутония-238 получают путем облучения нейтронами нептуния-237, который в свою очередь добывают из отработанного ядерного топлива^[6].

Цена одного килограмма плутония-238 составляет примерно 1 млн долларов США^[7].

Применение

Плутоний-238 используют в малогабаритных радиоизотопных источниках энергии (например, в РИТЭГах)^[6]. Ранее (до появления литиевых батарей^[8]) использовались в кардиостимуляторах.^[9][10]

См. также

• Изотопы плутония

Примечания

1. ↑ ^{1 2 3 4 5} G. Audi, A.H. Wapstra, and C. Thibault (2003). «The AME2003 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references.». Nuclear Physics A 729: 337—676. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003.
2. ↑ ^{1 2 3 4 5 6 7} G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot and A. H. Wapstra (2003). «The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties». Nuclear Physics A 729: 3–128. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001.
3. ↑ Волков В.А., Вонский Е.В., Кузнецова Г.И. Выдающиеся химики мира. — М.: Высшая Школа, 1991. — С. 407. — 656 с.
4. ↑ ^{1 2} Милюкова М.С., Гусев Н.И., Сентюрин И.Г., Скляренко И.С. Аналитическая химия плутония. — М.: «Наука», 1965. — С. 7-12. — 454 с. — (Аналитическая химия элементов). — 3400 экз.
5. ↑ Свойства ²³⁸Pu на сайте МАГАТЭ (IAEA, International Atomic Energy Agency)
6. ↑ ^{1 2 3} Редкол.:Кнунянц И.Л. (гл. ред.) Химическая энциклопедия: в 5 т. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1992. — Т. 3. — С. 580-582. — 639 с. — 50 000 экз. — ISBN 5—85270—039—8
7. ↑ Тимошенко, Алексей. Обама открыл «частникам» дорогу в космос  (рус.), gzt.ru (12 октября 2010). Проверено 22 октября 2010.
8. ↑ http://www.nrc-cnrc.gc.ca/eng/dimensions/issue7/pacemaker.html "Eventually, modern lithium-ion batteries replaced the plutonium ones. Lithium-ion batteries are still used to power pacemakers today."
9. ↑ Plutonium Powered Pacemaker (1974)
10. ↑ Facts about pacemakers

Легче: плутоний-237	Плутоний-238 является изотопом плутония	Тяжелее: плутоний-239
Изотопы элементов · Таблица нуклидов