Plutonium-240 (240Pu nebo Pu-240) je izotop plutonia vznikající záchytem neutronu z 239Pu. Objeveno bylo na základě svého spontánního štěpení v roce 1944 v Los Alamos a mělo význam pro Projekt Manhattan.
240Pu podléhá v malé, ale významné, míře spontánnímu štěpení. Přítomnost 240Pu omezuje využití plutonia v jaderných zbraních, protože neutrony ze spontánního štěpení vyvolávají předčasnou řetězovou reakci, kde uvolněná energie rozptýlí jádro před dosažením úplné imploze. Většinovým způsobem přeměny je vyzáření částice alfa za vzniku uranu-236.
Jaderné vlastnosti 62 až 73 % jader 239Pu, která zachytí neutron, se rozštěpí, zbytek vytvoří 240Pu. Čím déle zůstává jaderné palivo v reaktoru, tím větší je v něm poměrné zastoupení 240Pu.
Izotop 240Pu má podobný účinný průřez pro záchyt tepelných neutronů jako 239Pu ( oproti barnů), ovšem jeho účinný průřez pro štěpení tepelnými neutrony je malý (0,064 barnů). Když 240Pu zachytí neutron, tak je pravděpodobnost přeměny na 241Pu přibližně 4500krát větší než pravděpodobnost štěpení. Izotopy s lichými nukleonovými čísly snadněji zachytí neutron a následně se rozštěpí, než izotopy se sudými nukleonovými čísly, které se tak v reaktoru hromadí.
Jaderné zbraně Příměsi 240Pu v plutoniových jaderných zbraních jsou komplikací a nejvhodnější je čisté 239Pu, a to z těchto důvodů:
240Pu má velký podíl spontánního štěpení. Každý neutron, který se dostane do nadkritického jádra, může způsobit okamžitý výbuch, a to i před dosažením optimální konfigurace. Přítomnost 240Pu tak snižuje výkonnost těchto zbraní. Izotopy za 239Pu vyzařují mnohem více radioaktivního záření, což stěžuje jejich uchovávání. Také uvolňují více tepla, čímž mohou vyvolat fázové změny jádra.
Spontánní štěpení bylo podrobně zkoumáno v projektu Manhattan. Tento jev znemožňoval použití plutonia ve zbraních pistolovitého typu, kde se štěpný materiál do nadkritické hmotnosti dostane za několik millisekund, a vyvolalo potřebu vyvinout implozní zbraně, ve kterých proces trvá mikrosekundy.
I přesto se předpokládá, že při testu Trinity nečistoty v podobě 240Pu způsobily 12% pravděpodobnost, že výbuch nedosáhne maximální síly.
Ke snížení obsahu 240Pu ve zbraňovém plutoniu (méně než 7 % 240Pu) bylo využito jeho přepracování po 90 dnech používání. Tyto rychlé palivové cykly se ukázaly jako nevhodné pro civilní reaktory a obvykle se provádějí pouze v reaktorech určených na výrobu zbraňového plutonia. Plutonium z použitých civilních reaktorů většinou obsahuje méně než 70 % 239Pu a okolo 26 % 240Pu, se zbytkem tvořeným ostatními izotopy plutonia, což ztěžuje jeho využití ve zbraních. U zbraní vyrobených po 40. letech 20. století ale míra, do které je 240Pu překážkou pro výrobu zbraní, je sporná.
Odkazy
Reference
Související články Izotopy plutonia
Externí odkazy
NLM Hazardous Substances Databank – Plutonium, Radioactive
240 Kategorie:Aktinoidy