Плутоний-244 - Plutonium-244

Плутоний-244 ( ²⁴⁴ Pu) представляет собой изотоп из плутоний , который имеет период полураспада 80 миллионов лет. Это больше, чем у любого из других изотопов плутония, и больше, чем у любого другого изотопа актинида, за исключением трех изотопов, имеющихся в природе: урана-235 (704 миллиона лет), урана-238 (4,468 миллиарда лет) и тория-232 (14,05 миллиона лет). миллиардов лет). Хотя исследования противоречат друг другу, учитывая математику распада плутония-244, в составе Земли все еще должно присутствовать чрезвычайно небольшое количество, что делает его вероятным, хотя и недоказанным, кандидатом на звание самого короткоживущего (или, возможно, второго самого короткоживущего) из первоэлементы .

Точные измерения, начиная с начала 1970-х годов, обнаружили первичный плутоний-244, что сделало его самым короткоживущим первичным нуклидом. Количество ²⁴⁴ Pu в предсолнечной туманности (4,57 × 10 ⁹  лет назад) было оценено как 0,8% от количества ²³⁸ U. Поскольку возраст Земли составляет около 57 периодов полураспада ²⁴⁴ Pu, количество плутония -244 осталось очень мало; Hoffman et al. оценил его содержание в редкоземельном минерале бастназите как c ₂₄₄  = 1,0 × 10 ⁻¹⁸  г / г, что соответствует содержанию в земной коре всего лишь 3 × 10 ⁻²⁵ г / г (т. е. общая масса плутония -244 в земной коре составляет около 9 г). Поскольку плутоний-244 не может быть легко произведен путем естественного захвата нейтронов в среде с низкой нейтронной активностью урановых руд (см. Ниже), его присутствие нельзя правдоподобно объяснить никакими другими средствами, кроме создания посредством r-процесса нуклеосинтеза в сверхновых . Таким образом, плутоний-244 должен быть вторым самым короткоживущим и самым тяжелым первичным изотопом, который был обнаружен или теоретически предсказан.

Следы ²⁴⁴ Pu (прибывшего на Землю за последние 10 миллионов лет) были обнаружены в породах Тихого океана японской нефтедобывающей компанией.

Обнаружение первичного ²⁴⁴ Pu в 1971 году не подтверждается недавними более чувствительными измерениями с использованием метода ускорительной масс-спектрометрии . В этом исследовании никаких следов плутония-244 в образцах бастназят (не взят из одной и той же шахты , как и в начале исследования) наблюдались, поэтому только верхний предел на ²⁴⁴ был получен содержания Pu: C ₂₄₄ <0,15 × 10 ^{- 18} г / г, что составляет 370 (или меньше) атомов на грамм образца, что по крайней мере в 7 раз ниже, чем содержание, измеренное Hoffman et al.

Живой межзвездный плутоний-244 был обнаружен в метеоритной пыли в морских отложениях, хотя обнаруженные уровни намного ниже, чем можно было бы ожидать при нынешнем моделировании падения из межзвездной среды . Однако важно напомнить, что для того, чтобы быть первичным нуклидом - тем, который представляет собой амальгаму, вращающуюся вокруг Солнца, которая в конечном итоге слилась с Землей, - плутоний-244 должен был составлять часть солнечной туманности, а не быть пополняется внесолнечной метеоритной пылью. Присутствие плутония-244 в составе метеорита без доказательств того, что метеор произошел из пластового диска Солнечной системы, подтверждает гипотезу о том, что Pu-244 был в достаточном количестве, чтобы быть частью этого диска, если внесолнечный метеор содержал его в каком-либо другом диске. гравитационно поддерживаемая система, но такой метеор не может подтвердить гипотезу. Только маловероятное открытие Pu-244 в составе Земли могло сделать это.

В отличие от плутония-238 , плутония-239 , плутония-240 , плутония-241 и плутония-242 , плутоний-244 не производится в больших количествах в ядерном топливном цикле , поскольку при дальнейшем захвате нейтронов плутонием-242 образуется плутоний-243, который имеет короткий период полураспада (5 часов) и быстро бета-распад до америция-243, прежде чем у него появится большая возможность для дальнейшего захвата нейтронов в любых средах, кроме очень высокого нейтронного потока. Теоретически взрыв ядерного оружия может произвести некоторое количество плутония-244 за счет быстрого последовательного захвата нейтронов , что может быть отнесено к ядерным осадкам такого оружия. Однако на сегодняшний день такая трансмутация плутония или урана не была обнаружена в достаточном количестве, чтобы ее можно было идентифицировать, особенно с учетом того, что испытания ядерных боеприпасов на поверхности или в атмосфере избегались только двумя мировыми державами, которые до сих пор имели возможность проводить такие испытания. испытаний по взаимному соглашению в Договоре о частичном запрещении ядерных испытаний 1963 года.

Рекомендации