Plutonium

Från GuldWiki
Hoppa till: navigering, sök
Plutonium
Pu-TableImage.png
Tecken
Pu
Atomnr.
94
Grupp
3
Period
7
Block
f
Allmänt
Ämnesklassaktinider
Densitet19816 kg/m3 (273 K)
UtseendeSilvrig vit metall
Utseende
Atomens egenskaper
Atommassa244,0642 u
Atomradie (beräknad)151 pm
Elektronkonfiguration[Rn]7s25f6
e per skal2, 8, 18, 32, 24, 8, 2
Oxidationstillstånd (O)6, 5, 4, 3 (amfoterisk)
Ämnets fysiska egenskaper
Aggregationstillståndfast (s)
Smältpunkt912,5 K (639,5 °C)
Kokpunkt3503 K (3230 °C)
Molvolym12,29 ·10-6 m3/mol
Ångbildningsvärme344 kJ/mol
Smältvärme2,84 kJ/mol
Ljudhastighet2260 m/s vid 293,15 K
Diverse
Elektronegativitet1,28 (Paulingskalan)
Värmekapacitet130 J/(kg·K)
Elektrisk ledningsförmåga0,666·106 S/m (Ω−1·m−1)
Värmeledningsförmåga6,74 W/(m·K)
1a jonisationspotential584,7 kJ/mol
Stabilaste isotoper
Isotop F % Halv.tid Typ Energi (MeV) Prod.
238Pu syntetisk 87,7 år α och SF 5,593 234U
239Pu syntetisk 24,1·10³ år α och SF 5,245 235U
240Pu syntetisk 6564 år α
β och SF
5,256
0,005
236U
240Am
241Pu syntetisk 14,4 år α
β och SF
5,14
0,021
237U
241Am
242Pu syntetisk 376300 år α och SF 4,984 238U
244Pu syntetisk 80,8·106 år α och SF 4,666 240U
SI-enheter & STP används om ej annat angivits.

Plutonium (Pu) är ett radioaktivt grundämne som tillhör aktinoiderna. Plutonium är en transuran som framställs i kärnreaktorer ur 238U. Dess olika isotoper används som reaktorbränsle, i kärnvapen och i radiotermoelektriska generatorer för rymdsonder.

Ytterst små mängder Pu förekommer faktiskt i naturen. 239Pu bildas genom spontan fission enligt nedan, samt 244Pu är en rest från solsystemets materias tillkomst i supernovor.

Plutonium, som är en silvervit metall, är genom sin alfastrålning mycket farlig att hantera. Damm som inandas ger stor risk för lungcancer.

Isotopen 239Pu framställs genom transmutation då neutroner som bildas vid fission av 235U absorberas av 238U. De bildade 239U-kärnorna övergår via två betasönderfall först till 239Np och sedan till 239Pu. Isotopen har en halveringstid av 24 110 år. Kärnvapen innehåller vanligen minst c:a 6 kg av denna isotop.

Isotopen 240Pu framställs genom transmutation då neutroner som bildas vid fission av 235U absorberas av 239Pu. Då isotopen producerar cirka 40 000 gånger mer neutroner på grund av spontan fission än 239Pu så räknas isotopen som en förorening i vapenplutonium och halten 240Pu får inte överstiga 7 % i vapenplutonium för att det skall vara användbart.

Isotopen 244Pu är den mest långlivade med en halveringstid av 80 miljoner år. Denna förekommer i mycket liten mängd naturligt i jordskorpan.

Isotopen 238Pu är kortlivad med en halveringstid av 88 år. Genom den extremt intensiva alfastrålningen blir ett stycke av denna isotop upphettat till vitglödning, vilket utnyttjas i radiotermoelektriska generatorer.

Plutonium i lösning har olika färger beroende på oxidationstal (vänster) och ligander (höger).
Isotopsammansättning för olika kvaliteter av plutonium[1]
Grad Isotope
Pu-238 Pu-239 Pu-240 Pu-241 Pu-242
Super-grade .98 .02
Vapenplutonium .00012 .938 .058 .0035 .00022
Reactor-grade .013 .603 .243 .091 .050
MOX-grade .019 .404 .321 .178 .078
FBR blanket .96 .04
Värmeutveckling och spontan fission[1]
Isotop Neutroner från spontan fission 1/(g·s) Värme utveckling från sönderfall watt/kg
Pu-238 2.6x103 560
Pu-239 22x10−3 1.9
Pu-240 0.91x103 6.8
Pu-241 49x10−3 4.2
Pu-242 1.7x103 0.1
Am-241 1.2 114

Källor

  1. 1,0 1,1 [http://www.cnfc.or.jp/e/proposal/reports/index.html ”Can Reactor Grade Plutonium Produce Nuclear Fission Weapons”]. Council for Nuclear Fuel Cycle Institute for Energy Economics Japan. http://www.cnfc.or.jp/e/proposal/reports/index.html. Läst 17 mars 2010.