Плуто́ній-238 — радіоактивний нуклід хімічного елемента плутонію з масовим числом 238. Є першим відкритим ізотопом плутонію. Відкритий в 1940 році Гленном Сіборгом, Дж. Кеннеді, та Едвіном Макмілланом в результаті бомбардування урану-238 дейтронами:
Період напіврозпаду плутонію-238 складає . Активність одного грама цього нукліда складає приблизно .
Один грам чистого плутонію-238 генерує приблизно 0,567 Вт потужності.
Утворення і розпад Плутоній-238 утворюється в результаті наступних розпадів: β−-розпад нукліда (період напіврозпаду складає 2,117(2) діб):
β+-розпад нукліда (період напіврозпаду складає 98(2) хв):
α-розпад нукліда (період напіврозпаду складає 162,8(2) діб):
Розпад плутонію-238 відбувається в наступних напрямках: α-розпад в (ймовірність 100 %, енергія розпаду 5 593,20(19) кеВ):
енергія випромінюваних α-частинок 5 456,3 кеВ (в 28,98% випадків) і 5 499,03 кеВ (в 70,91% випадків)Властивості на сайті МАГАТЕ (IAEA, International Atomic Energy Agency). Спонтанний поділ (ймовірність 1,9(1) %);
Отримання Плутоній-238 утворюється в будь-якому ядерному реакторі, який працює на природному або малозбагаченому урані, що містить в основному ізотоп . При цьому відбуваються наступні ядерні реакції:
Вагомі кількості ізотопно чистого плутонію-238 отримують шляхом опромінення нейтронами нептунію-237, який, в свою чергу, добувають з відпрацьованого ядерного палива.
Ціна одного кілограму плутонію-238 складає приблизно 1 млн доларів США.
Застосування Плутоній-238 використовують в малогабаритних радіоізотопних джерелах енергії (наприклад, в РІТЕГах). Раніше (до появи літієвих батарейhttp://www.nrc-cnrc.gc.ca/eng/dimensions/issue7/pacemaker.html «Eventually, modern lithium-ion batteries replaced the plutonium ones. Lithium-ion batteries are still used to power pacemakers today.») використовувався в кардіостимуляторах.Plutonium Powered Pacemaker (1974) Facts about pacemakers
США використовували РІТЕГи з плутонієм-238 на 24 космічних апаратах, включаючи Вояджери та Кассіні. «The decay heat of Pu-238 (0.56 W/g) enables its use as an electricity source in the radioisotope thermoelectric generators (RTGs) of some cardiac pacemakers, space satellites, navigation beacons, etc. Plutonium has powered 24 US space … Voyager … Cassini spacecraft carries three generators providing 870 watts power as it orbits around Saturn.»
Зокрема плутонієві джерела живлення для космічних апаратів містили таку кількість ізотопаНАСА испытывает острый дефицит плутония-238 для источников питания КА : для космічного апарата «Галілео», що обертався навколо Юпітера — 15,6 кг; для космічного апарата «Касіні» — 32,7 кг; для космічного апарата «Нові горизонти» — 10,9 кг; для марсоходу К'юріосіті — 4,8 кг діоксиду плутонію-238.
Виробництво В США виробництво ізотопа плутонію-238 зупинено 1988 року (Саванна Рівер). Міністерство енергетики США підписало в 1992 році п'ятирічний договір про купівлю ізотопа в Росії в обсязі 10 кг із можливістю збільшення поставок до 40 кг. В рамках договору укладалися декілька контрактів, угоду продовжували. В 2009 році поставки були перервані через реструктуризацію російської ядерної промисловості.Plutonium-238 Production for NASA Radioisotope Power Systems // Cryptome, Federal Register Volume 78, Number 6 (January 9, 2013), [FR Doc No: 2013-00239
Починаючи з 1993 року, більшість РІТЕГів на американських космічних апаратах використовували ізотоп, куплений в Росії. За станом на 2005 рік було закуплено близько 16,5 кг.
2009 року Міністерство енергетики США (DOE) надали запит на фінансування відновлення виробництва ізотопа на території США.Greenfieldboyce, Nell. «The Plutonium Problem: Who Pays For Space Fuel?» NPR, 8 November 2011. Вартість проєкту оцінювалася в 75—90 мільйонів доларів за п'ять років. Фінансування проєкту було розділено між DOE та NASA. Конгрес надав NASA по 10 мільйонів у 2011 і 2012 роках, але відмовив у фінансуванні DOE.
2013 року Ок-Риджська національна лабораторія (штат Теннесі) почала виробництво плутонію-238, з проєктною потужністю 1,5—2 кілограми ізотопа на рікРИТЭГ: «сердца» космических роботов, или оружие террористов? // Голос Америки, 27.08.2013NASA отказалось от эффективного ядерного источника энергии — усовершенствованного радиоизотопного термоэлектрического генератора Стирлинга (ASRG — Advanced Stirling Radioisotope Generator) // Попмеханика, 25 ноября 2013U.S. To Restart Plutonium Production for Deep Space Exploration // Universe Today, March 20, 2013.
Примітки
Посилання ave Mosher, Timeline: Plutonium-238′s Hot and Twisted History // Wired, 2013-09-19