Плутоній-239

Плутоній-239 утворюється в результаті таких розпадів:

• β⁻-розпад нукліду 239Np (період напіврозпаду становить 2,356(3)[1] діб):

${\displaystyle \mathrm {^{239}_{93}Np} \rightarrow \mathrm {^{239}_{94}Pu} +e^{-}+{\bar {\nu }}_{e};}$

• K-захоплення, здійснюване нуклідом 239Am (період напіврозпаду становить 11,9(1)[1] годин):

${\displaystyle \mathrm {^{239}_{95}Am} +e^{-}\rightarrow \mathrm {^{239}_{94}Pu} +{\bar {\nu }}_{e};}$

• α-розпад нукліду 243Cm (період напіврозпаду становить 29,1(1)[1] років):

${\displaystyle \mathrm {^{243}_{96}Cm} \rightarrow \mathrm {^{239}_{94}Pu} +\mathrm {^{4}_{2}He} .}$

Розпад плутонію-239 відбувається в таких напрямах:

• α-розпад в 235U (ймовірність 100 %[1], енергія розпаду 5 244,51(21) кеВ[2]):

${\displaystyle \mathrm {^{239}_{94}Pu} \rightarrow \mathrm {^{235}_{92}U} +\mathrm {^{4}_{2}He}$ ;}

енергія випромінюваних α-частинок:

5 105,5 кеВ (в 11,94 % випадків);

5 144,3 кеВ (в 17,11 % випадків);

5 156,59 кеВ (в 70,77 % випадків)[6].

• Спонтанний поділ (ймовірність 3,1(6)×10⁻¹⁰ %)[1];

Плутоній-239 утворюється в будь-якому ядерному реакторі, який працює на природному або слабозбагаченому урані, що містить, в основному, ізотоп 238U, при захопленні ним надлишкових нейтронів. При цьому відбуваються такі ядерні реакції:

${\displaystyle \mathrm {\hbox{n}} +{{}^{2}{}_{92}^{38}U}\rightarrow \mathrm {{}^{2}{}_{92}^{39}U} \rightarrow \mathrm {{}^{2}{}_{93}^{39}Np} +e^{-}+{\bar {\nu }}_{e}}$

${\displaystyle \mathrm {{}^{2}{}_{93}^{39}Np} \rightarrow \mathrm {{}^{2}{}_{94}^{39}Pu} +e^{-}+{\bar {\nu }}_{e}}$.

Для промислового виділення плутонію-239 з опроміненого ядерного палива використовують пюрекс-процес[5].

Відомий єдиний ізомер 239Pu^m з такими характеристиками[1]:

• Надлишок маси: 48 981,5(18) кеВ
• Енергія збудження: 391,584(3) кеВ
• Період напіврозпаду: 193(4) нc
• Спін та парність ядра: 7/2⁻

Розпад ізомерного стану здійснюється шляхом ізомерного переходу в основний стан.[1].

Плутоній-239 використовують[5]:

• як ядерне паливо в ядерних реакторах на теплових нейтронах і особливо на швидких нейтронах;
• при виготовленні ядерної зброї (критична маса для голої кулі з металічного 239Pu становить приблизно 10 кг, для кулі у водяному відбивачі приблизно 5,2 кг[7]);
• як вихідна речовина для отримання трансплутонієвих елементів.

• Ізотопи плутонію
• Збройовий плутоній