Plutonium

Från Wikipedia
Hoppa till: navigering, sök
Plutonium
Pu-TableImage.png
Tecken
Pu
Atomnr.
94
Grupp
3
Period
7
Block
f
Allmänt
Ämnesklass aktinider
Densitet 19816 kg/m3 (273 K)
Utseende Silvrig vit metall
Utseende
Atomens egenskaper
Atommassa 244,0642 u
Atomradie (beräknad) 151 pm
Elektronkonfiguration [Rn]7s25f6
e per skal 2, 8, 18, 32, 24, 8, 2
Oxidationstillstånd (O) 6, 5, 4, 3 (amfoterisk)
Ämnets fysiska egenskaper
Aggregationstillstånd fast (s)
Smältpunkt 912,5 K (639,5 °C)
Kokpunkt 3503 K (3230 °C)
Molvolym 12,29 ·10-6 m3/mol
Ångbildningsvärme 344 kJ/mol
Smältvärme 2,84 kJ/mol
Ljudhastighet 2260 m/s vid 293,15 K
Diverse
Elektronegativitet 1,28 (Paulingskalan)
Värmekapacitet 130 J/(kg·K)
Elektrisk ledningsförmåga 0,666·106 S/m (Ω−1·m−1)
Värmeledningsförmåga 6,74 W/(m·K)
1a jonisationspotential 584,7 kJ/mol
Stabilaste isotoper
Isotop F % Halv.tid Typ Energi (MeV) Prod.
238Pu syntetisk 87,7 år α och SF 5,593 234U
239Pu syntetisk 24,1·10³ år α och SF 5,245 235U
240Pu syntetisk 6564 år α
β och SF
5,256
0,005
236U
240Am
241Pu syntetisk 14,4 år α
β och SF
5,14
0,021
237U
241Am
242Pu syntetisk 376300 år α och SF 4,984 238U
244Pu syntetisk 80,8·106 år α och SF 4,666 240U
SI-enheter & STP används om ej annat angivits.

Plutonium (Pu) är ett radioaktivt grundämne som tillhör aktinoiderna och är en silvervit metall.

Förekomst[redigera | redigera wikitext]

Plutonium i lösning har olika färger beroende på oxidationstal (vänster) och ligander (höger).

Ytterst små mängder Pu förekommer i naturen. 239Pu bildas genom spontan fission och 244Pu är en rest från solsystemets materias tillkomst i supernovor. Plutonium är dock i huvudsak en transuran som framställs i kärnreaktorer ur 238U.

Egenskaper[redigera | redigera wikitext]

Allmänna egenskaper[redigera | redigera wikitext]

Plutonium är i ren form silvervit, men oxiderar snabbt och blir då matt grå eller eventuellt gult eller olivgrönt. Till skillnad mot de flesta material så ökar plutonium sin densitet med cirka 2,5% när det smälter. Resistansen för plutonium är hög i jämförelse med andra metaller vid rumstempratur, och dess resistans ökar då temperaturen sjunker ända till 100 K, då resistansen snabbt sjunker fram till cirka 20 K, då den ånyo ökar. En legering av plutonium, kobolt och gallium, PuCoGa5, har visat sig vara supraledande under 18,5 K.

Allotropi[redigera | redigera wikitext]

Plutonium är ett allotropiskt material. Normalt har plutonium sex allotropiska tillstånd, men det kan bildas ytterligare en fas, ζ, vid hög temperatur och under ett begränsat tryck. Plutoniums allotropiska egenskaper utnyttjas vid konstruktionen av några av de allra minsta taktiska kärnvapen. Man har då en oval bestående av, i huvudsak, 239Pu som befinner sig i δ fas. Genom en linjär implosion bildas en sfär, och samtidigt övergår det till α fas. Således ökas densiteten från 15,92 g/cm3 till 19,86 g/cm3. Sammantaget leder det till att kedjereaktionen inleds, och vapnet detonerar.

Plutoniums α fas[redigera | redigera wikitext]

Plutoniums α fas är ett enkelt monoklint kristallsystem vars densitet är 19,86 g/cm3.

Plutoniums β fas[redigera | redigera wikitext]

Plutoniums β fas är ett bascentrerat monoklint kristallsystem vars densitet är 17,70 g/cm3.

Plutoniums γ fas[redigera | redigera wikitext]

Plutoniums γ fas är ett ytcentrerat ortorombiskt kristallsystem vars densitet är 17,14 g/cm3.

Plutoniums δ fas[redigera | redigera wikitext]

Plutoniums δ fas är ett ytcentrerat kubiskt kristallsystem vars densitet är 15,92 g/cm3.

Plutoniums δ' fas[redigera | redigera wikitext]

Plutoniums δ' fas är ett bascentrerat tetragonalt kristallsystem vars densitet är 16,00 g/cm3.

Plutoniums ε fas[redigera | redigera wikitext]

Plutoniums ε fas är ett ytcentrerat kubiskt kristallsystem vars densitet är 16,51 g/cm3.

Hälsoaspekter[redigera | redigera wikitext]

Plutonium är genom sin alfastrålning mycket farlig att hantera och det är även mycket giftigt. Damm som inandas ger stor risk för lungcancer.

Plutoniumisotoper[redigera | redigera wikitext]

Isotopsammansättning för olika kvaliteter av plutonium[1]
Grad Isotope
Pu-238 Pu-239 Pu-240 Pu-241 Pu-242
Super-grade .98 .02
Vapenplutonium .00012 .938 .058 .0035 .00022
Reactor-grade .013 .603 .243 .091 .050
MOX-grade .019 .404 .321 .178 .078
FBR blanket .96 .04
Värmeutveckling och spontan fission[1]
Isotop Neutroner från spontan fission 1/(g·s) Värme utveckling från sönderfall watt/kg
Pu-238 2.6x103 560
Pu-239 22x10−3 1.9
Pu-240 0.91x103 6.8
Pu-241 49x10−3 4.2
Pu-242 1.7x103 0.1
Am-241 1.2 114

Plutonium 238[redigera | redigera wikitext]

Isotopen 238Pu är kortlivad med en halveringstid av 88 år. Genom den extremt intensiva alfastrålningen blir ett stycke av denna isotop upphettat till vitglödning, vilket utnyttjas i radiotermoelektriska generatorer.

Plutonium 239[redigera | redigera wikitext]

Isotopen 239Pu framställs genom transmutation då neutroner som bildas vid fission av 235U absorberas av 238U. De bildade 239U-kärnorna övergår via två betasönderfall först till 239Np och sedan till 239Pu. Isotopen har en halveringstid av 24 110 år. Kärnvapen innehåller vanligen minst c:a 6 kg av denna isotop.

Plutonium 240[redigera | redigera wikitext]

Isotopen 240Pu framställs genom transmutation då neutroner som bildas vid fission av 235U absorberas av 239Pu. Då isotopen producerar cirka 40 000 gånger mer neutroner på grund av spontan fission än 239Pu så räknas isotopen som en förorening i vapenplutonium och halten 240Pu får inte överstiga 5,8 % i vapenplutonium för att det skall vara praktiskt användbart i kärnvapen. Det går att göra kärnladdningar av plutonium med mycket högre halter av 240Pu men dessa blir mycket ineffektiva och får mycket låg sprängkraft.[1]

Plutonium 244[redigera | redigera wikitext]

Isotopen 244Pu är den mest långlivade med en halveringstid av 80 miljoner år. Denna förekommer i mycket liten mängd naturligt i jordskorpan.

Användning[redigera | redigera wikitext]

Huvudartikel: Kärnvapen

Plutoniums betydesefullaste användning torde vara som klyvbart material i fissionsladdningar.

Dess olika isotoper används även som reaktorbränsle och i radiotermoelektriska generatorer för rymdsonder.

Sveriges innehav av plutonium[redigera | redigera wikitext]

Inom ramen för det svenska kärnvapenprogrammet anskaffade Sverige 100g plutonium från Storbritannien, detta utfördes senare till Norge, se svenska kärnvapenprogrammet.

Källor[redigera | redigera wikitext]

  1. ^ [a b c] [http://www.cnfc.or.jp/e/proposal/reports/index.html ”Can Reactor Grade Plutonium Produce Nuclear Fission Weapons”]. Council for Nuclear Fuel Cycle Institute for Energy Economics Japan. http://www.cnfc.or.jp/e/proposal/reports/index.html. Läst 17 mars 2010. 

Externa länkar[redigera | redigera wikitext]

Commons-logo.svg
Wikimedia Commons har media relaterad till Plutonium.