主要应用
炸弹
同位素钚-239是核武器中最重要的裂变成份。将钚核置入反射体(质量 1945年投于日本长崎市的原子弹内含一个钚核
数大的物质的反射层)中,能使逃逸的中子再反射回弹心,减少中子的损失,进而降低钚达到临界质量的标准量:从原需16公斤的钚,可减少至10公斤,即一个直径约10厘米的球体的量。它的临界质量约仅有铀-235的三分之一。[12] 曼哈顿计划期间制造的“胖子原子弹”型钚弹,为了达到极高的密度而选择使用易爆炸、压缩的钚,再结合中心中子源,以刺激反应进行、提高反应效率。因此,钚弹只需6.2公斤钚便可达到爆炸当量,相当于20公斤的三硝基甲苯(TNT)。在理想假设中,仅仅4公斤的钚原料(甚至更少),只要搭配复杂的装配设计,就可制造出一个原子弹。
核废料
一般轻水反应炉所产生的核废料中含有钚,但为钚-242、钚-239和钚-238的混合物。它的浓度不足以制作成核武器,不过可以改用作一次性的混氧燃料(MOX fuel)。在反应炉中以慢速热中子放射线照射钚时,会偶然发生中子俘获,而增加钚-242和钚-240的量。因此反应进行到第二轮之后,钚只能和快中子反应堆反应、消耗。在反应器中没有快中子时(普遍情况下),剩余的钚通常会被遗弃,形成寿命长、处理棘手的核废料 发出光、热的钚-238球状矿
成分。
能源与热源
同位素钚-238的半衰期为87.74年。[24]它会放出大量热能,伴随着低能的伽马和自发裂变射线/粒子。它是α辐射体,同时具有高辐射能及低穿透性,故仅需低度防护措施。单一纸张就可以抵挡钚-238所放射出的α粒子;同时,每公斤的钚-238可产生约570瓦特热能。
常规数据
|
英文名称:Plutonium 中文名称:钚 |
Symbol 元素符号 |
Pu |
Number原子序数 |
94 |
Group Number组数 |
NA |
Group类别 |
稀土,锕系元素 |
Density密度 |
19.8 g/cm3 |
Atomic Weight原子量(旧称分子量) |
244 g/mol |
Atomic Volume原子体积 |
12.32 cm3/mol |
Discover发现年代 |
1940 |
|
|
物理状态 |
State状态 |
固体 |
Melting Point熔点 |
912.5K (640℃) |
Boiling Point沸点 |
3505K (3234℃) |
Triple Point三相点 |
资料不详 |
Critical Point临界点 |
资料不详 |
Heat of Fusion热融合 |
2.82 千焦/摩尔 |
Heat of Vaporization汽化热 |
333.5 千焦/摩尔 |
K=绝对温度 ℃=摄氏温度 |
能量 |
First Ionization Energy第一电离能 |
585 千焦/摩尔 |
Second Ionization Energy第二电离能 |
资料不详 |
Third Ionization Energy第三电离能 |
资料不详 |
Electronegativity电负性(阴电性) |
1.3 |
Electron Affinity电子亲和性 |
资料不详 |
Specific Heat比热 |
0.13 J/gK |
Heat Atomization热雾化 |
352 千焦/摩尔 atoms |
|
氧化与电子 |
核外电子排布式 |
2,8,18,32,24,8,2 |
Electron Configuration价电子构型 |
[Rn] 5f6 7s2 |
Minimum Oxidation Number最低氧化数 |
0 |
Maximum Oxidation Number最高氧化数 |
7 |
Minimum Common Oxidation Number最低限度共同氧化数 |
0 |
Maximum Common Oxidation Number最大普通氧化数 |
4 |
|
外观及特点 |
Crystal Structure结晶体结构 |
单斜晶型(钚α和钚β)、斜方晶型。 |
Characteristics特征 |
易裂变的放射性元素 |
Color颜色 |
银色 |
Uses用途 |
武器燃料,电池。 |
硬度 |
资料不详 |
Toxicity毒性 |
剧毒 |
|
化学反应 |
Reaction with Air与空气反应 |
无 |
Reaction with HCl与6M的盐酸反应 |
无 |
Reaction with 15M HNO3 与15M的硝酸反应 |
钝化 |
Reaction with NaOH 与6M的氢氧化钠反应 |
无 |
|
其他形式的化学反应 |
Number of Isotopes数同位素 |
0 |
Hydride氢化物 |
PuH2 PuH3 |
Oxide氧化物 |
PuO Pu2O3 PuO2 |
Chloride氯化物 |
PuCl2 PuCl3 |
|
半径 |
Atomic Radius原子半径 |
159 pm |
Ionic Radius(1+ion)离子半径(1+离子) |
资料不详 |
Ionic Radius(1-ion)离子半径(1-离子) |
资料不详 |
Ionic Radius(2+ion)离子半径(2+离子) |
Ni |
Ionic Radius(2-ion)离子半径(2-离子) |
资料不详 |
Ionic Radius(3+ion)离子半径(3+离子) |
114 pm |
|
电导率 |
Thermal Conductivity导热系数 |
6.3 J/m-sec-deg |
Electrical Conductivity电导率 |
7.072 1/毫欧-厘米 |
Polarizability极化率 |
24.5 A3 |
|