Hoofdmenu openen

Plutonium-239 of 239Pu is een instabiele radioactieve isotoop van plutonium, een actinide. De isotoop komt van nature niet op Aarde voor. Plutonium-239 wordt gebruikt in kernwapens en kan, net als uranium-233 en uranium-235, ingezet worden als brandstof in kernreactoren.

Plutonium-239
Ring bestaande uit 99,96% zuiver plutonium-239
Ring bestaande uit 99,96% zuiver plutonium-239
Algemeen
Element plutonium (Pu)
Nuclide 239Pu
Aantal protonen 94
Aantal neutronen 145
Nuclidische gegevens
Nuclidenmassa 239,052163381 u
Spin 1/2+
Bindingsenergie 7,560311 MeV
Massa-overschot 48,589877 MeV
Vervalgegevens
Type verval alfaverval
Halveringstijd 24.125 jaar
Vervalenergie 5,24451 MeV
Vervalproduct uranium-235
Isotopen van plutonium
Portaal  Portaalicoon   Scheikunde
Natuurkunde

VormingBewerken

Plutonium-239 kan ontstaan door radioactief verval van neptunium-239, americium-239 of curium-243. Het wordt geproduceerd uitgaande van uranium-238. Neutronen worden afgeschoten op uranium-238-kernen, waardoor uranium-239 ontstaat. Dit proces verloopt zeer vlot. Het ontstane uranium-239 is zeer onstabiel (halveringstijd van ongeveer 23,5 minuten) en vervalt via dubbel β-verval tot plutonium-239. Dit verval verloopt via neptunium-239:

 

De splijtactiviteit van plutonium-239 is evenwel zeer laag, zodat zelfs na lange neutronenbestraling van uranium-238 het ontstane plutonium-239 gemengd zit met een grote hoeveelheid uranium-238 (en enkele andere isotopen van uranium), zuurstof en splijtproducten. Enkel na dagen van bestraling kan het plutonium-239 op chemische wijze afgescheiden worden van de rest van het mengsel (extractie met salpeterzuur), zodat het zuivere metaal kan verkregen worden.

Kernsplijting en nucleaire eigenschappenBewerken

Zowel de gunstige nucleaire eigenschappen als het feit dat het mogelijk is om relatief goedkoop grote hoeveelheden plutonium-239 te produceren maken de isotoop een geschikte kandidaat voor toepassing in kernwapens en als kernbrandstof. Bij de kernsplijting van uranium-235 in een reactor komen 2 tot 3 neutronen vrij, die door uranium-238 geabsorbeerd kunnen worden. Daarbij ontstaat, naast andere isotopen, plutonium-239, dat eveneens neutronen kan absorberen.

Van alle nucleaire brandstoffen bezit plutonium-239 de kleinste kritische massa: ongeveer 11 kg.

Radioactief vervalBewerken

Plutonium-239 vervalt onder uitzending van alfastraling naar de radio-isotoop uranium-235:

 

De halveringstijd bedraagt 24.125 jaar.

Toepassing als kernbrandstofBewerken

Plutonium-239 wordt onder de vorm van plutonium(IV)oxide gebruikt als zogenaamde MOX-brandstof (mixed oxide-brandstof) in kernreactoren. De toevoeging van plutonium-239 zorgt ervoor dat er aanzienlijk minder nood is aan verrijkt uranium in de brandstofstaven. De reden hiervoor is dat plutonium-239 tegelijkertijd gevormd en verbruikt wordt in de brandstofstaven; immers, door neutronenabsorptie van uranium-238 ontstaat uiteindelijk toch opnieuw plutonium-239. De kernsplijting van plutonium-239 levert ongeveer een derde van de totale energie die opgewekt wordt in een commerciële kernreactorinstallatie.