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Plutonium-239 ( 239 Pu) sind eine Plutonium – Isotopen , und einer der drei spaltbaren Isotope für die Herstellung von gebrauchten Kernwaffen und zur Energiegewinnung in Kernreaktoren . Die anderen beiden Isotope sind 235 U und 233 U . 239 Pu hat eine Halbwertszeit von etwa 24.110 Jahren. 239 Pu des physikalischen Eigenschaften, kombiniert mit der Tatsache , dass es relativ einfach ist fast rein zu produzieren 239 Pu in großen Mengen, haben zu 239 Pu ist derzeit das am häufigsten verwendete spaltbare Material für die Herstellung von Kernwaffen und die am zweithäufigsten verwendeten Isotop in Kernkraft , nur noch übertroffen von den 235 U .
Produktion
Plutonium als ein Nebenprodukt der Spaltung erzeugt , die in einem gewöhnlichen Kernreaktor erfolgt: Bei 235 U gespalten, gibt das Isotop zwei oder drei Neutronen. Plutonium wird verursacht , wenn 238 U eine diese absorbiert Neutronen , wobei 238 U wird 239 U , die betahenfalder bis 239 Np , was wiederum betahenfalder bis 239 Pu. Die Umwandlung von 238 U bis 239 Pu erzeugt zu einem Drittel der Energie in modernen Reaktoren hergestellt werden.
Die Umwandlung von 238 U 239 Pu geschieht allerdings relativ selten, so dass auch nach längerer Exposition gegenüber freie Neutronen, die 239 noch Pu mit gemischt wird 238 U und in geringerem Maße auch andere Uranisotope. Zudem 239 Pu mit zu vermische Sauerstoff sowie Rückständen aus der Spaltung resultierenden 235 U, wie Jod , Cäsium , Strontium , Xenon und Barium . 239 Pu – Isotop kann chemisch getrennt werden.
239 Pu hat eine größere Wahrscheinlichkeit von fissionere als 235 U, und schaffen mehr freie Neutronen bei der Spaltung , warum 239 Pu eine niedrigere kritische Masse hat. Zur gleichen Zeit , 239 Pu spontane fissions mit 10 p / kg einer relativ niedrigen Grad der spontanen neutronemission. Diese Eigenschaften machen das Isotop gut geeignet für den Einsatz in Kernwaffen . In der Praxis wird der Reaktor erzeugte Plutonium enthält jedoch eine bestimmte Komponente von 240 Pu – Isotop , die unterschiedlichen instabil ist. Während der Spaltung, etwa 239 Pu – Atome zwangsläufig eine zusätzliche Neutronen absorbieren und dadurch in die transformiert werden 240 Pu. Im Gegensatz zu dem 239 Pu des fissions 10 kg / s, die 240 Pu ein gewisses Maß an spontan fissions fissions auf 415.000 kg / s. Eine zu hohe Grad der spontanen neutronemission macht das Material ungeeignet für die Verwendung in Kernwaffen , weil es zu instabil ist.
In der Praxis ist es nur möglich , Plutonium in Kernwaffen zu verwenden, gebaut von Implosionen gestalteten, in dem eine nicht-kritische Masse mittels herkömmlichen Sprengstoffs in eine komprimierten kritische Masse . Wenn verwendet stattdessen Uran , wird eine Atombombe , nachdem es etwas einfacher, zu produzieren in der Lage , aber kaum genutzt, Kanonenprinzip , bei dem zwei nicht-kritischen Lasten ineinander geschoben, wodurch eine überkritische Masse erhalten wird (siehe Little Boy ). Dieses Verfahren ist nicht praktisch , mit Plutonium als der Prozentsatz von 240 Pu – Isotopen immer zu hoch im Reaktor produzierte Plutonium sein wird, und es ist zu teuer , die beiden Isotope voneinander zu trennen. 240 Pu hohe Grad der spontanen Spaltung, führt im Kern innerhalb der Kanone zur Detonation bringt die beiden Kerne vollständig vereinigt sind, wodurch nur ein Bruchteil der Energie verwendet wird. Doch Plutonium klar am häufigsten spaltbarem Material zu Fehler die Produktion von Kernwaffen, da es viel einfacher herzustellen und hat eine geringere kritische Masse ist.
Um in Atomwaffen Plutonium, der Gehalt von 240 Pu 7% nicht überschreiten. Eine solche niedrigen Gehalt an 240 Pu wird durch Aussetzen nur erreicht 238 U Neutron in weniger Zeit. Er teilt Plutonium in vier Klassen, je nachdem , wie sauber es ist, das heißt wobei der geringe Gehalt an 240 Pu – Isotop enthält es: „Super – grade“ 2-3% „Military grade“ <7%, „Kraftstoffqualität“ und 7-18% Reactor Grade> 18%.
Um einen so niedrigen Gehalt an zu erreichen , 240 wie möglich, ist es notwendig Reaktorbrenn oft zu verschieben. Das Problem ist , dass die meisten modernen Atomreaktoren stillgelegt werden sollen, oft mehrere Wochen, der Kraftstoff jedes Mal muss ersetzt werden. Diese Tatsache ist einer der Gründe , warum gewöhnliche Energie erzeugenden Reaktoren zur Herstellung von Plutonium nicht geeignet sind. Die meist Plutonium wird anstelle der so genannten erzeugten Brutreaktoren , die in der Regel nicht mehr Energie produzieren , als sie in dem Prozess verwenden.