钚239

钚239

钚的同位素
钚-239(239Pu)裂變速度快,臨界密度小,要用三米厚的水泥才能擋住核輻射。有些核性能比鈾-235(235U)好,是核武器重要的核裝料。它包括産钚堆、産氚堆和産钚産氚兩用堆、同位素生産堆及大規模輻照堆。我國第一座生産堆建在酒泉原子能聯合企業内,它是依靠我國自己的力量建設成功的,1966年底該堆投入穩定運行。其中主要利用鈾235(厬U)或钚239(厱Pu)等重原子核的裂變鍊式反應原理制成的裂變武器,通常稱為原子彈;主要利用重氫(娝H,氘)或超重氫(婤H,氚)等輕原子核的熱核反應原理制成的熱核武器或聚變武器,通常稱為氫彈。
    中文名:钚-239 外文名: 别名: 化學式:Pu-239 分子量: CAS登錄号: EINECS登錄号: 熔點: 沸點: 水溶性: 密度: 外觀: 閃點: 應用: 安全性描述: 危險性符号: 危險性描述: UN危險貨物編号: CN危險貨物編号: 半衰期:24100年 用途:制造原子彈 同位素:钚-238,钚-240

基本内容

钚-239的毒性大,生産成本高,要建造複雜的生産堆和後處理廠,才能實現工業化生産。它是通過反應堆中産生的快中子轟擊鈾-238人工生産的。中子來源于用于天然鈾作成的元件中的鈾-235。

鈾-235裂變中子産額為2-3個,這些中子經慢化後會再次引起鈾-235裂變。維持這種裂變反應隻需一個次級中子就夠了,其餘的除被慢化劑等吸收掉外的快中子,即可使天然鈾的鈾-238轉化為钚-239了。所以,生産堆中的核燃料元件,既是燃料,又是生産钚-239的原料。钚-239是從乏燃料元件中分離出來的。實際上,生産堆的作用,就是燒掉一部分天然鈾中的鈾-235來換取钚-239,平均燒掉一個鈾-235原子,得到0.8個钚-239原子。

元素半衰期

钚-239:2.41萬年,常被用作制造核子武器。

钚-238:88年,并放出α粒子。

钚-240自發裂變的比率很高,容易造成中子通量激增。

元素來源

自然界中僅鈾礦中含有痕量。可用鋇蒸氣還原三氟化钚而制得。

主要用途

經濟用途

主要用于生産易裂變材料或其他材料,或用來進行工業規模輻照。它包括産钚堆、産氚堆和産钚産氚兩用堆、同位素生産堆及大規模輻照堆。如果不是特别指明,通常是指産钚堆。我國第一座生産堆建在酒泉原子能聯合企業内,它是依靠我國自己的力量建設成功的,1966年底該堆投入穩定運行。

利用能自持進行核裂變或聚變反應釋放的能量,産生爆炸作用,并具有大規模殺傷破壞效應的武器的總稱。其中主要利用鈾235(厬U) 或钚239(厱Pu)等重原子核的裂變鍊式反應原理制成的裂變武器,通常稱為原子彈;主要利用重氫(娝H,氘)或超重氫(婤H,氚)等輕原子核的熱核反應原理制成的熱核武器或聚變武器,通常稱為氫彈。

钚是一種放射性元素,是原子能工業的重要原料,可作為核燃料和核武器的裂變劑。投于長崎市的原子彈,使用了钚制作内核部分。其也是放射性同位素熱電機的熱量來源,常用于驅動太空船。

實戰應用

二戰中投于長崎市的原子彈,就使用了钚制作内核部分。

元素提取

天然鈾制成的核燃料元件,在生産堆進行燃燒和輻照後,生成钚-239。把它分離出來需送到專用的後處理廠來分離加工,需要把沒有“燒”盡的鈾分離出來再利用,還需要把钚-239同其他裂變産物分離開。

後處理方法分為濕法和幹法兩種。幹法尚處于研究開發階段,目前主要應用濕法。濕法又分為沉澱法、溶劑萃取法,離子交換法三種。其中沉澱法已屬陳舊,目前主要應用溶劑萃取法,也稱普雷克斯(Purex)流程。其基本原理是利用鈾、钚以及裂變産物的不同價态在有機溶劑中有不同的分離系數,将它們一一分開。

钚-239分離出來後,還需要純化,去除微量雜質,才能作為核武器的裝料。我國依靠自己的科技力量,于60年代中期獨立開發了萃取法工藝流程,并建成了中間試驗廠和大型後處理廠。生産堆的乏燃料經後處理,鈾與钚進行分離後,鈾-235還有一定的含量,經純化工序後,再經轉換,為擴散廠提供原料。

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