Плутоний-238

Плутоний-238

Атомная масса (а. е. м):

238.0495599

Период полураспада:

87,7 лет

Тип распада:

Альфа-распад

Ядерный спин:

0+

Плутоний-238 (²³⁸Pu) — один из 16 известных изотопов плутония.

История получения

Выделен при переработке облученного уранового топлива в конце 40-х годов в США и СССР, в ходе программы по наработке оружейного плутония.

Получение

Раскаленный образец двуокиси плутония-238

Раскаленная сфера из диоксида плутония-238

Плутоний-238 в промышленности получают исключительно в атомных реакторах, путём бомбардировки нептуния-237 нейтронами. Также данный изотоп может быть произведён с помощью мощных ускорителей-генераторов нейтронов используемых для бомбардировки образцов нептуния-237. Реакторный способ более производителен, и получаемый плутоний-238 относительно дёшев. Для производства этого изотопа требуются потоки нейтронов порядка 2·10¹³ и выше, а синтез занимает период времени длительностью несколько лет. Облучённые образцы нептуния подвергаются сложной радиохимической переработке, очистке, и конечный продукт представляет собой двуокись плутония. При необходимости двуокись плутония может быть переведена в карбид или борид. В последнем случае бор играет роль сильного поглотителя нейтронов, и увеличивая критическую массу плутония позволяет получать более крупные изделия (нагревательные элементы). Разбавление оксида или карбида плутония, оксидом или карбидом бериллия для повышения теплопроводности совершенно недопустимо, так как бериллий захватывает альфа-частицы излучаемые плутонием-238 с выделением нейтронов, и резко снижает критическую массу получаемых нагревательных элементов.

Применение

Плутоний-238 приобрёл совершенно исключительное значение как источник тепла в всевозможных радиоизотопных источниках энергии. Основными приемуществами этого изотопа являются: отсутствие нейтронного излучения, высокая плотность, химическая стойкость и тугоплавкость его химических соединений (оксид, карбид, борид, нитрид), относительная дешевизна, длительный период полураспада и большая интегрированная энергия распада. Изготовляемые из соединений этого изотопа керамические тепловыделяющие элементы очень удобны для эксплуатации. В настоящее время плутоний-238 является стратегически важным материалом для обеспечения миссий исследовательских космических аппаратов в дальний космос, и в значительной степени эти миссии зависят от накопления нужных количеств этого изотопа. Помимо производства нагревательных элементов РИТЭГ, плутоний-238 применяется для производства компактных источников нейтронов используемых при нейтронном каротаже скважин или нейтронном активационном анализе вещества, а также для производства мощных источников нейтронов используемых в качестве нейтронных инициаторов («Урчин») в атомных бомбах взамен полониевых источников нейтронов. Для этой цели используются различные комбинации плутония-238 с бериллием.

См. также

• Плутоний
• Радиоизотопные источники энергии
• Критическая масса

Ссылки

• Впервые за 30 лет в США вновь производят плутоний-238
• Изотопы плутония
• НАСА испытывает острый дефицит плутония-238 для источников питания КА