Plutonium 239


Plutonium 239

Le plutonium 239, noté 239Pu, est l'isotope du plutonium dont le nombre de masse est égal à 239 : son noyau atomique compte 94 protons et 145 neutrons avec un spin 1/2+ pour une masse atomique de 239,0521634 g/mol. Il est caractérisé par un excès de masse de 48 583 478 ± 1 971 eV/c2 et une énergie de liaison nucléaire de 1 806 921 454 ± 1 998 eV[1]

Plutonium pur à 99,96 % ; la géométrie en anneau d'environ 11 cm de diamètre contribue à maintenir la concentration spatiale des 5,3 kg de plutonium en deçà de la masse critique.

Un gramme de plutonium 239 présente une radioactivité de 2,276 GBq.
Un kilogramme d'isotope 239Pu pur est le siège d'environ 10 fissions spontanées par seconde.

Sommaire

Propriétés du plutonium 239

Il est radioactif avec une période de 24 110 ans en produisant de l'uranium 235 par désintégration α moyennant une énergie de désintégration de 5,245 MeV. Il se désintègre également par fission spontanée avec une probabilité de 3 × 10-10 et une énergie totale par atome fissionné de 207,1 MeV = 3,318 × 10-11 J[2].

Le 239Pu est l'un des trois radioisotopes couramment utilisés dans l'industrie et l'armement nucléaires, avec le 235U et le 233U.

La fission d'un atome d'uranium 235 libère deux ou trois neutrons qui peuvent être capturés par des atomes d'uranium 238 pour donner du plutonium 239 après deux désintégrations β- successives :

\mathrm{^1_0n+{}^{238}_{\ 92}U\to{}^{239}_{\ 92}U\ \xrightarrow [23,45\ min] {\beta^-\ 1,265\ MeV} \ ^{239}_{\ 93}Np\ \xrightarrow [2,3565\ jours] {\beta^-\ 0,722\ MeV} \ ^{239}_{\ 94}Pu}

Propriétés nucléaires

Le plutonium 239 a une probabilité de fission plus élevée que l'uranium 235 et libère davantage de neutrons par fission, ce qui lui confère une masse critique plus faible. La fission d'un kilogramme de plutonium 239 peut libérer une énergie équivalente à l'explosion de 20 000 tonnes de TNT (Avec une énergie totale par atome fissionné de 207,1 MeV = 3,318 × 10-11 J, cela produit une libération d'énergie de : 19,98 TJ/mol = 83,61 TJ/kg). Le 239Pu pur présente l'avantage de produire relativement peu de fissions spontanées (environ une dizaine par seconde et par kilogramme) et donc d'émissions de neutrons, ce qui permet d'en assembler en quantité largement supérieure à la masse critique avant l'explosion.

Cependant, le 239Pu contient toujours une fraction de combustible nucléaire peut en contenir jusqu'à 18 %. Un bon moyen de limiter la production de modifier] Propriétés chimiques

D'un point de vue chimique, le plutonium métallique est un métal très réactif, qui se couvre, en présence de traces d'humidité, d'une couche de dioxyde de plutonium PuO2 et d'hydrure de plutonium PuH2-2,7 non stœchiométrique. L'oxygène a un effet passivant qui retarde l'effet de l'humidité. Un excès de vapeur d'eau ne produit qu'une couche de PuO2 d'aspect poudreux qui rend le métal pyrophorique, d'où la nécessité de le manipuler sous atmosphère inerte d'azote ou d'argon.

Le dioxyde de plutonium PuO2 est 40 % plus volumineux que le métal, ce qui peut provoquer l'éclatement des conteneurs de plutonium en cas d'oxydation imprévue. Ces conteneurs doivent être constitués de matériaux tolérant la nature fortement réductrice du plutonium. Ce sont des métaux réfractaires tels que le tantale ou le tungstène, ainsi que des oxydes stables, des composés du bore, des carbures, des nitrures, voire des alliages de silicium.

Usages industriels et détournements militaires

Les centrales nucléaires civiles qui fonctionnent au plutonium sont toujours conçues pour pouvoir exposer de l'uranium 238 au flux de neutrons produit par la réaction nucléaire afin de générer le plutonium 239 recherché. Cela ouvre naturellement la voie à la production de plutonium de qualité militaire en détournant des installations civiles pour convertir en plutonium 239 l'isotope 238U, toujours présent dans l'uranium enrichi en 235U. D'une manière générale, les centrales sont généralement conçues pour que le remplacement du combustible nucléaire se fasse après arrêt complet du réacteur, ce qui empêche la génération de 239Pu de qualité suffisante en raison du grand nombre d'isotopes parasites générés à cette occasion.

Cependant, certaines conceptions de réacteurs civils ont précisément pour but de permettre le remplacement du combustible à chaud, ce qui rend possible la production de plutonium 239 militaire : c'est particulièrement le cas des réacteurs américains PHWR et soviétiques RBMK. Des installations plus classiques peuvent également être équipées de systèmes permettant de placer brièvement des barres d'uranium appauvri près du cœur pour produire du plutonium 239, ou peuvent être exploitées en cyles courts avec arrêts fréquents pour générer des matériaux nucléaires à usage militaire, l'Agence internationale de l'énergie atomique (AIEA) ayant notamment pour rôle d'inspecter de telles installations civiles afin d'y déceler d'éventuels détournements à usage militaire.

Le plutonium est essentiellement produit dans les surgénérateurs, conçus au départ pour maximiser la production d'énergie à partir de l'uranium en exploitant le caractère fertile de l'uranium 238 : ce dernier est converti en plutonium 239 sous l'effet des neutrons issus des fissions contrôlées dans le réacteur à partir de l'uranium 235, le plutonium ainsi produit prenant le relais en tant que combustible nucléaire.

Notes et références

Articles connexes

Liens externes


  s1 s2 g f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 f8 f9 f10 f11 f12 f13 f14 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 d9 d10 p1 p2 p3 p4 p5 p6
1 H He
2 Li Be B C N O F Ne
3 Na Mg Al Si P S Cl Ar
4 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
5 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
6 Cs Ba   La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
7 Fr Ra   Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo
8 Uue Ubn * Ute Uqn Uqu Uqb Uqt Uqq Uqp Uqh Uqs Uqo Uqe Upn Upu Upb Upt Upq Upp Uph Ups Upo Upe Uhn Uhu Uhb Uht Uhq Uhp Uhh Uhs Uho
   
  g1 g2 g3 g4 g5 g6 g7 g8 g9 g10 g11 g12 g13 g14 g15 g16 g17 g18  
  * Ubu Ubb Ubt Ubq Ubp Ubh Ubs Ubo Ube Utn Utu Utb Utt Utq Utp Uth Uts Uto  


Métalloïdes Non-métaux Halogènes Gaz rares
Métaux alcalins  Métaux alcalino-terreux  Métaux de transition Métaux pauvres
Lanthanides Actinides Superactinides Éléments non classés

Wikimedia Foundation. 2010.

Contenu soumis à la licence CC-BY-SA. Source : Article Plutonium 239 de Wikipédia en français (auteurs)

Regardez d'autres dictionnaires:

  • Plutonium-239 — Плутоний 239 изотоп плутония с атомной массой 239 и периодом полураспада 24,4 тыс. лет. Один их трех главных делящихся нуклидов, представляющих интерес для ядерной энергетики в качестве топлива. Накапливается в облученном ядерном топливе при… …   Термины атомной энергетики

  • Plutonium-239 — Infobox isotope alternate names = symbol =Pu mass number =239 mass = num neutrons =145 num protons =94 abundance = halflife = 24,110 years error halflife = background = #FF6 text color = decay product =Uranium 235 decay symbol =U decay mass =235… …   Wikipedia

  • Plutonium-239 — Eigenschaften …   Deutsch Wikipedia

  • plutonium 239 — noun a highly fissionable isotope of plutonium that is used in atomic weapons and as a reactor fuel; produced by irradiating uranium 238 with slow electrons • Hypernyms: ↑plutonium, ↑Pu, ↑atomic number 94 • Hyponyms: ↑weapons plutonium, ↑weapon… …   Useful english dictionary

  • Plutonium — Neptunium ← Plutonium → Américium Sm …   Wikipédia en Français

  • PLUTONIUM — Élément chimique artificiel de numéro atomique 94, le plutonium a pour symbole chimique Pu. Par analogie avec les éléments uranium et neptunium le précédant immédiatement dans la classification périodique, il doit son nom à la planète Pluton… …   Encyclopédie Universelle

  • Plutonium — (pronEng|pluːˈtoʊniəm, symbol Pu, atomic number 94) is a rare radioactive, metallic chemical element. The most significant isotope of plutonium is 239Pu, with a half life of 24,100 years; this isotope is fissile and is used in most modern nuclear …   Wikipedia

  • Plutonium in the environment — is an article which is part of the actinides in the environment series. Almost all plutonium present in the environment is due to human activity because the majority of plutonium isotopes are shortlived on a geological timescale.… …   Wikipedia

  • Plutonium hexafluoride — is the highest fluoride of plutonium, and is of interest for laser enrichment of plutonium, in particular for the production of pure plutonium 239 from irradiated uranium. This pure plutonium is needed to avoid premature ignition of low mass… …   Wikipedia

  • plutonium — ☆ plutonium [plo͞o tō′nē əm ] n. [ModL, after PLUTO (planet) + IUM: so named (1942) by G. T. SEABORG Glenn T(heodore), E. M. MCMILLAN Edwin Mattison, A. C. Wahl (1917 ), & J. W. Kennedy (1916 57), U.S. physicists who isolated it (1940), because… …   English World dictionary


Share the article and excerpts

Direct link
Do a right-click on the link above
and select “Copy Link”

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.