本文目录一览:
- 1、钚239原子要怎样提取?
- 2、钚元素239和244的问题
- 3、环239是什么东西提炼的
- 4、1941年,科学家们是怎么证实了钚-239的可裂变性?
- 5、钚239主要由铀的哪一种同位素获得的
- 6、钚239的239是什么意?
- 7、核武中的钚239的危害有多大?
- 8、钚239是铀238经过中子照射蜕变形成的。什么叫中子照射?
- 9、钚239经过几次α衰变和几次β衰变变成 铅207
- 10、钚239放射剂量多少?
钚239原子要怎样提取?
原子弹的另一种重要装药是钚239。钚239是通过反应堆生产的。在反应堆内,铀238吸收一个中子,不发生裂变而变成铀239,铀239衰变成镎239,镎239衰变成钚239。由于钚与铀是不同的元素,因此虽然只有很少一部分铀转变成了钚,但钚与铀之间的分离,比起铀同位素间的分离来却要容易得多,因而可以比较方便地用化学方法提取纯钚。
铀233也是原子弹的一种装药,它是通过钍232在反应堆内经中子轰击,生成钍233,再相继经两次β衰变而制得。从上面我们可以看到,后两种装药是通过反应堆生产的。它们是依靠铀235裂变时放出的中子生成的,也就是说,它们的生成是以消耗铀235为代价的,丝毫也离不开铀235。从这个意义上来说,完全可以把铀235称作“核火种”,因为没有铀235就没有反应堆,就没有原子弹,就没有今天大规模的原子能利用。
有了核装药,只要使它们的体积或质量超过一定的临界值,就可以实现原子弹爆炸了。只是这里还有一个原子弹的引发问题,也就是如何做到:不需要它爆炸时,它就不爆炸;需要它爆炸时,它就能立即爆炸。这可以通过临界质量或临界尺寸的控制来实现。
从原理上讲,最简单的原子弹采用的是所谓枪式结构。两块均小于临界质量的铀块,相隔一定的距离,不会引起爆炸,当它们合在一起时,就大于临界质量,立刻发生爆炸。但是若将它们慢慢地合在一起,那么链式反应刚开始不久,所产生的能量就足以将它们本身吹散,而使链式反应停息,原子弹的爆炸威力和核装药的利用率就很小,这与反应堆超临界事故爆炸时的情况有些相似。因此关键问题是要使它们能够极迅速地合在一起。
将一部分铀放在一端,而将另一部分铀放在“炮筒”内,借助于烈性炸药,极迅速地将它们完全合在一起,造成超临界,产生高效率的爆炸。为了减少中子损失,核装药的外面有一层中子反射层;为了延迟核装药的飞散,原子弹具有坚固的外壳。
钚元素239和244的问题
钚239半衰期24131年,244半衰期8、26千万年。它们的区别在于中子数,质子数都是94,中子数不一样,钚239中子数有145,钚244中子数有150。从衰变的方向看,钚239放出的能量要大,但是钚244的半衰期要长。从化学特性看,钚239与钚244一样,两个都具有毒性。
环239是什么东西提炼的
环239是乏燃料中提炼的。作为核原料利用的钚主要是用过反应堆生产,或者是从以铀为原料的核电站产生的尾料——乏燃料中提取,其原理都是铀238在反应堆中转化为钚239。钚,94号元素,放射性元素,是核工业的重要原料,可作为核燃料和核武器的裂变物质,按照国际原子能机构的规定,核弹原料铀235或钚239的纯度达到92%-93%称为武器级,它们达到一定量即能引起核爆炸。一般认为,用达到武器级的钚6-9千克、铀12-16千克就可制造出核爆炸装置。但有人认为,使用高技术手段,用1-3千克钚、2.5-5千克铀即可引起核爆炸。而且,钚239含量较低的反应堆级钚,经过核燃料后处理工厂的提纯,就能成为高级的武器级钚。
1941年,科学家们是怎么证实了钚-239的可裂变性?
1941年2月,伯克利的化学家西博格用化学方法正式证实了钚-239的产生,并开始对它的性质进行系统测定。根据玻尔的预言,钚-239也是一种可裂变元素。英国核研究主持人之一的查德威克看到文章后,立即通过外交途径请求美国方面制止更多消息的泄露。1940年12月28日,英国另一名重要核物理学家考克饶夫通过英国驻美科技代表福勒转给劳伦斯一封信,提醒他注意钚的潜在军事应用价值。麦克米伦不久因雷达研究而返回麻省理工学院,在他的建议和劳伦斯的帮助下,费米当年在罗马的同事西格雷接替了麦克米伦,他们在1941年3月就证实了钚-239的可裂变性。
钚239主要由铀的哪一种同位素获得的
钚-239(239Pu)裂变速度快,临界质量小,要用三米厚的水泥才能挡住核辐射。有些核性能比铀-235(235U)好,是核武器重要的核装料。但是它的毒性大,生产成本高,要建造复杂的生产堆和后处理厂,才能实现工业化生产。它是通过反应堆中产生的慢中子轰击铀-238人工生产的。
钚
中子来源于用于天然铀作成的元件中的铀-235。铀-235裂变中子产额为2-3个,这些中子经慢化后会再次引起铀-235裂变。维持这种裂变反应只需一个次级中子就够了,其余的除被慢化剂等吸收掉的外,即可使天然铀的铀-238转化为钚-239了。所以,生产堆中的核燃料元件,既是燃料,又是生产钚-239的原料。钚-239是从乏燃料元件中分离出来的。实际上,生产堆的作用,就是烧掉一部分天然铀中的铀-235来换取钚-239,平均烧掉一个铀-235原子,得到0.8个钚-239原子。
元素半衰期
钚-239半衰期为2.41万年,常被用作制造核子武器。
钚-238半衰期为88年,并放出α粒子。
钚-240自发裂变的比率很高,容易造成中子通量激增。
钚239的239是什么意?
钚239 是钚的相对 原子 质量 铀有很多种同位素 他们的相对原子质量不同 但是质子数是相同的 也就是92
核武中的钚239的危害有多大?
钚239是一种放射性元素,具有极强的放射性,其放射性期高达2.1万年。这种元素的有害影响包括破坏人体细胞和染色体,从而导致癌变。特别是,钚239如果被人体吸入,会对肺部造成巨大的损害,其危害性因此被大大增强。
具体来说,一毫克的钚239所产生的危害相当于250次投放在广岛的原子弹的辐射。据科学家研究,钚239的毒性很强,可以致人死亡。如果将钚239投入到大气中,其半衰期约为2.4万年,这意味着它的放射性将不断衰减,但即使在2.4万年后,其残留的放射性物质仍可能对环境造成影响。
此外,如果人口密集的地区上空仅一克的钚239,就足以直接杀死110万人。因此,钚239是一种极其危险的物质,必须得到妥善的处理和保管,以防止其可能对人类和环境造成的危害。
核武器的威力到底有多大
半衰期是不会因为所处环境的变化而改变的
钚有六到七种同位素,最稳定的是是钚-244,半衰期八千万年,而现在使用最多的、容易裂变钚239,一旦释出自然环境,半衰期长达2.4万年,换句话说,要经历2.4万年,放射性才会减半。而同样被发现于福岛第一核电站土壤的钚240及钚238,半衰期也分别达到6560年及87.7年。 钚元素毒性很强,特别是从呼吸道被人体吸入,原因是肺部对辐射特别敏感。若被食用,钚元素造成的伤害将会较低,但仍可到达各个器官,永久留在体内,令人体组织曝露于可致癌的辐射当中。 钚会在人体内释出带有高能量的阿尔法粒子,当阿尔法粒子撞击人体组织,就足以损害细胞的脱氧核糖核酸,从而引起致癌的突变。 进入人体后,钚元素被排出的速度非常慢,在人体内的半衰期仍然长达200年。
钚239是铀238经过中子照射蜕变形成的。什么叫中子照射?
即一个铀238原子被一个中子击中后,衰变后产生的钚239
钚元素的毒性是砒霜4.8亿倍,相同质量下的原子弹比铀235威力更大,因为它的临界点比铀小。
中子照射 是引发核反应的一种方式
就是用中子流(又叫中子束 一束定向移动的中子)去撞击原子核引发的核反应
目前很多实验室的核反应都是用这种方式 能控制量也能控制质 成果易收集易分析
但实用价值低 因为成本太高
用中子去轰击铀238,在此过程中铀238捕获到中子并形成新的元素钚239。
钚239经过几次α衰变和几次β衰变变成 铅207
钚-239(94Pu)变成铅-207(82Pb)需要经过8次α衰变和4次β衰变。
设发生了x次α衰变和y次β衰变,根据质量数和电荷数守恒可以列出方程组:
2x - y + 82 = 94
239 = 207 + 4x
解得x=8,y=4。
因此,钚-239需要经过8次α衰变和4次β衰变才能变成铅-207。
Pu 239,半衰期24100年,子体U235,接下来的就看这个衰变纲图好了。
钚239放射剂量多少?
钚是一种放射性
元素,目前被应用于核
武器和核反应堆。钚的毒
性非常强,比砒霜大4亿多
倍,是世界上最毒的物质之一。钚一旦侵入人体,就会潜伏在肺部、骨骼等组织细胞中,破坏细胞基因,提高罹患癌症的风险。
而且,这一放射性元素的半衰期很长,在处理上更为困难。钚最稳定的同位素是钚-244,半衰期约为8000万年,但它最重要的同位素是钚-239,半衰期超过2.4万年。
钚的自发放射并不是很厉害
从半衰期可以大致推断其自然放射强度
钚-239,半衰期约2.4万年,也就是说,一个钚原子,2.4万年内发生衰变的概率为1/2,也就是说,1秒内发生衰变的概率为0.5除以(24000*365*24*60*60)=6.6*10的-13次方
按照概率原理,一摩尔钚(即6.02×10^23个钚原子)每秒发生衰变的期望值为397693641130次,即大约每秒4000亿次衰变,根据钚239的一般衰变公式,它将发生α衰变,即每摩尔钚每秒发射4000亿个α粒子
不过数量较多的钚实际上是很不好计算的,因为它自发裂变产生的中子会促使其他钚原子裂变,所以聚集在一起的钚数量增多时其辐射强度会指数状上升,达到一定数量(实际上这个“一定量”也不大)其自我催化的裂变辐射会超过其衰变的射线强度
以下为引用资料,大致上也可以看出钚的自发放射能量是和半衰期成反比的(钚241因为是β衰变,所以辐射能明显较小)
同位素 衰变方式 半衰期 年 衰变热 W/kg 自发裂变中子1/(g·s)
钚-238 α衰变成为铀-234 87.74 560 2600
钚-239 α衰变成为铀-235 24100 1.9 0.022
钚-240 α衰变成为铀-236 6560 6.8 910
钚-241 β衰变成为镅-241 14.4 4.2 0.049
钚-242 α衰变成为铀-238 376000 0.1 1700