Pluton-238
Pluton-238–izotopplutonuoczasie połowicznego rozpaduwynoszącym 87,7 lat. Ulegarozpadowi alfadouranu-234,podczas którego emitowana jest energia około 5,6 MeV.
Jest używany jako źródło energii wradioizotopowych generatorach termoelektrycznychi wradioizotopowych urządzeniach grzewczych(RUG)[a].Jeden gram plutonu-238 generujemocokoło 0,5wata.
Pluton-238 jest pierwszym wytworzonym izotopemplutonu.Został otrzymany przezGlenna Seaborgaw 1941 roku poprzezbombardowanieuranu-238 atomamideuteru.Produktem pierwotnym reakcji jestneptun-238, który rozpada się do plutonu-238 (t½2,1 dnia). Pluton-238 rozpada się do uranu-234 wchodząc douranowo-radowego szeregu promieniotwórczegokończącego się naołowiu-206. Ze względu na długi czas połowicznego rozpadu uranu-234 (246 000 lat), praktycznie zachodzi tylko rozpad plutonu.
Pluton pochodzący ze zużytegopaliwa jądrowegozreaktorów(tzw.pluton o czystości reaktorowej) zawiera ok. 1–2% plutonu-238, który jednak może odpowiadać za znaczną część ciepła generowanego przez ten materiał (pozostałe izotopy emitują mniej energii ze względu na znacznie dłuższy czas połowicznego rozpadu). Ze względu na trudności techniczne, uzyskiwanie czystego plutonu-238 z takiej mieszaniny izotopów jest nieopłacalne.
Czysty pluton-238 jest wytwarzany przez napromieniowanieneutronami termicznymineptunu-237 (który można wyizolować ze zużytego paliwa jądrowego podczas jego przetwarzania) lub, w nowszym podejściu,ameryku-241[1].Po zakończeniu reakcji napromieniowany materiał jest przetwarzany chemicznie w celu wyizolowania plutonu.
Produkcja plutonu-238 związana była z rozwojem broni jądrowej w czasie zimnej wojny. Po jej zakończeniu produkcja plutonu została wstrzymana i korzysta się ze zgromadzonych zapasów[2].Od 1993 roku cały pluton-238 użyty przez Stany Zjednoczone w sondach kosmicznych (16,5 kg) został zakupiony w Rosji[3],jednak także tamtejsze zapasy wyczerpują się[2].W roku 2009Departament Energii Stanów Zjednoczonychzłożył wniosek o finansowanie ponownego uruchomienia produkcji pluton-238 w USA[2][4].W 2013 zapowiedziano produkcję 1,5 kg plutonu-238 rocznie w Oak Ridge National Laboratory na potrzeby NASA[5][6].
Pluton-238 w programie Apollo[edytuj|edytuj kod]
Wprogramie Apollopaliwem zasilającymradioizotopowy generator termoelektryczny(RTG) eksperymentuALSEPbył pluton-238. Na powierzchnięKsiężycapluton-238 musiał być przewożony w sposób bezpieczny dla astronautów i całego środowiska. Był on dostarczany wgrafitowympojemniku transportowym paliwa do RTG,umieszczonym wczłonie zniżania modułu księżycowego.Konstrukcja pojemnika zapewniała, iż pluton-238 nie skazi środowiska nawet w przypadku katastrofy statku kosmicznego na dowolnym etapie misji. Na powierzchni Księżyca pluton-238 był wyjmowany z pojemnika osłonnego i umieszczany w radioizotopowym generatorze termoelektrycznym.
Podczas misjiApollo 13doszło do awaryjnego wejściamodułu księżycowegow atmosferę ziemską. Moduł księżycowy nie był przystosowany do przejścia przez atmosferę ziemską i spłonął, natomiast grafitowy pojemnik osłonny z plutonem-238 znajdujący się we wnęce z wyposażeniem eksperymentuALSEPczłonu zniżania modułu księżycowego, nie uległ spaleniu i zatonął wrowie oceanicznym Tongaznajdującym się w południowej częściPacyfiku.Największa głębia rowu wynosi 10 882 metry. Późniejsze badania nie wykazały zwiększonej radioaktywności w tym regionie.
Uwagi[edytuj|edytuj kod]
- ↑Radioizotopowe urządzenia grzewcze są to małe urządzenia dostarczające w sposób ciągły ciepło pochodzące z rozpadu promieniotwórczego pierwiastków. Czas skutecznej pracy RUG może wynosić dziesiątki i setki lat. W statkach kosmicznych RUG są konieczne do ogrzewania komponentów i podsystemów wrażliwych na temperaturę.
Przypisy[edytuj|edytuj kod]
- ↑John E. Jones, Jr.„Process for producing ultra-pure plutonium-238”,patent US 6896716.
- ↑abcPlutonium Shortage Could Stall Space Exploration[dostęp 2011-03-10].
- ↑Commonly asked questions about radioisotope power systems – space batteries – July 2005[dostęp 2011-03-10].
- ↑Restart of Domestic Plutonium-238 (Pu-238) Production[dostęp 2011-03-10].
- ↑NASA znowu produkuje pluton.
- ↑Nuclear power: Desperately seeking plutonium.