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Plutonium-239
Ring bestehend aus 99,96% reinem Plutonium-239
Allgemeines
Element	Plutonium (Pu)
Nuklid	239pu
Nummer Protonen	94
Nummer Neutronen	145
Nukliddaten
Nuklidmasse	239,052163381 Sie
Spinne	1/2
Bindungsenergie	7,560311 MeV
Massenüberschuss	48,589877 MeV
Abweichung	48,589877 MeV
Verfallsdaten
Art zerfallen	Alphazerfall
halbes Leben	24.125 Jahre
Zerfallsenergie	5.24451 MeV
Ablaufprodukt	Uran-235
Isotope von Plutonium
Portal    Chemie Physik

Plutonium-239 oder ²³⁹pu ist eine instabile radioaktivIsotop von Plutonium, ein Aktinide. Das Isotop kommt nicht natürlich vor Boden vor dem. Plutonium-239 wird verwendet in Atomwaffen und kann, genau wie Uran-233 und Uran-235, verwendet werden als Treibstoff im Kernreaktoren.

Formation

Plutonium-239 kann gebildet werden durch radioaktiver Zerfall von Neptunium-239, Americium-239 oder Curium-243. Es wird hergestellt aus Uran-238. Neutronen werden auf Uran-238-Kerne geschossen und verursachen Uran-239 entsteht. Dieser Prozess ist sehr glatt. Das resultierende Uran-239 ist sehr instabil (Halbwertszeit von ca. 23,5 Minuten) und zerfällt über doppelte β⁻-zerfallen zu Plutonium-239. Dieser Zerfall verläuft über Neptunium-239:

${displaystyle mathrm {^{238}_{ 92}U _{0}^{1}n longrightarrow _{ 92}^{239}U {xrightarrow[{ 23,5 min }]{ eta ^{-}}} _{ 93}^{239}Np {xrightarrow[{ 2,4 Tage}]{ eta ^{-}}} _{ 94}^{239}Pu} }$

Die Spaltungsaktivität von Plutonium-239 ist jedoch sehr gering, so dass auch nach langer Neutronenbestrahlung von Uran-238 das entstandene Plutonium-239 mit einer großen Menge Uran-238 (und einigen anderen Isotope von Uran), Sauerstoff und Spaltprodukte. Erst nach tagelanger Bestrahlung kann das Plutonium-239 chemisch vom Rest der Mischung getrennt werden (Extraktion mit Salpetersäure), so dass das reine Metall gewonnen werden kann.

Kernspaltung und nukleare Eigenschaften

Sowohl die günstigen nuklearen Eigenschaften als auch die relativ kostengünstige Herstellung großer Mengen von Plutonium-239 machen das Isotop zu einem geeigneten Kandidaten für den Einsatz in Kernwaffen und als Kernbrennstoff. Bei der Kernspaltung von Uran-235 in einen Reaktor 2 bis 3 Neutronen kostenlos, das von Uran-238 aufgenommen werden können. Dabei entsteht neben anderen Isotopen Plutonium-239, das auch Neutronen absorbieren kann.

Von allen Kernbrennstoffen hat Plutonium-239 den kleinsten kritische Masse: ca. 11 kg.

Radioaktiver Zerfall

Plutonium-239 zerfällt unter Emission von Alphastrahlung zum Radioisotop Uran-235:

${displaystyle mathrm {^{239}_{ 94}Pu longrightarrow _{92}^{235}U alpha } }$

Die Halbwertszeit beträgt 24.125 Jahre.

Anwendung als Kernbrennstoff

Plutonium-239 ist in Form von Plutonium(IV)-oxid verwendet als sog MOX-Kraftstoff (Mischoxid-Kraftstoff) in Kernreaktoren. Die Zugabe von Plutonium-239 reduziert den Bedarf deutlich significantly angereichertes Uran in den Brennstäben. Dies liegt daran, dass Plutonium-239 gleichzeitig in den Brennstäben gebildet und verbraucht wird; schließlich entsteht durch die Neutronenabsorption von Uran-238 wieder Plutonium-239. Die Kernspaltung von Plutonium-239 liefert etwa ein Drittel der Gesamtenergie, die in einer kommerziellen Kernreaktoranlage erzeugt wird.