Jelaskan Produksi dari Plutonium-239

Plutonium dibuat dari uranium-238. 239Pu biasanya dibuat dalam reaktor nuklir dengan transmutasi atom individu dari salah satu isotop uranium yang ada di batang bahan bakar. Kadang-kadang, ketika sebuah atom 238U terkena radiasi neutron, intinya akan menangkap neutron, mengubahnya menjadi 239U. Hal ini dapat terjadi lebih mudah dengan energi kinetik yang lebih rendah (karena aktivasi fisi 238U adalah 6,6 MeV). 239U kemudian dengan cepat mengalami dua peluruhan β− — emisi elektron dan anti-neutrino (), meninggalkan proton — peluruhan β− pertama mengubah 239U menjadi neptunium-239, dan peluruhan β− kedua mengubah 239Np menjadi 239Pu:

{}^{238}_{92}U + {}^{1}_{0}n -> {}^{239}_{92}U ->[\beta^-][23,5\ \ce{mnt}] {}^{239}_{93}Np ->[\beta^-][2,356\ \ce{hri}] {}^{239}_{94}Pu

Aktivitas fisi relatif jarang, sehingga bahkan setelah paparan yang signifikan, 239Pu masih bercampur dengan banyak 238U (dan mungkin isotop uranium lainnya), oksigen, komponen lain dari bahan asli, dan produk fisi. Hanya jika bahan bakar telah terpapar selama beberapa hari di dalam reaktor, 239Pu dapat dipisahkan secara kimia dari bahan lainnya untuk menghasilkan logam 239Pu dengan kemurnian tinggi.

239Pu memiliki kemungkinan fisi yang lebih tinggi daripada 235U dan jumlah neutron yang dihasilkan lebih banyak per peristiwa fisi, sehingga memiliki massa kritis yang lebih kecil. 239Pu murni juga memiliki tingkat emisi neutron yang cukup rendah karena adanya fisi spontan (10 fisi/s-kg), sehingga memungkinkannya untuk mengumpulkan massa yang sangat superkritis sebelum reaksi berantai detonasi dimulai.

Namun, dalam praktiknya, plutonium yang dibiakkan reaktor akan selalu mengandung sejumlah 240Pu karena kecenderungan 239Pu untuk menyerap neutron tambahan selama produksi. 240Pu memiliki tingkat kejadian fisi spontan yang tinggi (415.000 fisi/s-kg), menjadikannya kontaminan yang tidak diinginkan. Akibatnya, plutonium yang mengandung fraksi 240Pu yang signifikan tidak cocok untuk digunakan dalam senjata nuklir; ia memancarkan radiasi neutron, membuat penanganan menjadi lebih sulit, dan kehadirannya dapat menyebabkan "kegagalan" di mana ledakan kecil terjadi, menghancurkan senjata tetapi tidak menyebabkan fisi sebagian besar bahan bakar. (Namun, dalam senjata nuklir modern yang menggunakan generator neutron untuk inisiasi dan peningkatan fusi untuk memasok neutron ekstra, kegagalan tidak menjadi masalah.) Karena keterbatasan inilah senjata berbasis plutonium haruslah jenis delakan, bukan jenis bedil. Selain itu, 239Pu dan 240Pu tidak dapat dibedakan secara kimia, sehingga diperlukan pemisahan isotop yang mahal dan sulit untuk memisahkannya. Plutonium tingkat senjata didefinisikan mengandung tidak lebih dari 7% 240Pu; ini dicapai dengan hanya memaparkan 238U pada sumber neutron dalam waktu singkat untuk meminimalkan 240Pu yang dihasilkan.

Plutonium diklasifikasikan menurut persentase kontaminan plutonium-240 yang dikandungnya: