ПЛУТО́НИЙ

ПЛУТО́НИЙ (по назв. пла­не­ты Плу­тон; лат. Plutonium), Pu, ра­дио­ак­тив­ный хи­мич. эле­мент III груп­пы ко­рот­кой фор­мы (3-й груп­пы длин­ной фор­мы) пе­рио­дич. сис­те­мы; от­но­сит­ся к ак­ти­нои­дам; ат. н. 94. Ста­биль­ных изо­то­пов не име­ет. Из­вест­ны ра­дио­изо­то­пы с мас­со­вы­ми чис­ла­ми 228–247; наи­бо­лее дол­го­жи­ву­щие ²⁴⁴Pu (T_1/2 8·10⁷ лет), ²⁴²Pu (T_1/2 3,73·10⁵ лет), ²³⁹Pu (T_1/2 2,41·10⁴ лет), ²³⁸Pu (T_1/2 87,74 го­да) – α-из­лу­ча­те­ли, спо­соб­ны к спон­тан­но­му де­ле­нию. Встре­ча­ет­ся в при­ро­де в сле­до­вых ко­ли­че­ст­вах в ура­но­вых ру­дах. Впер­вые по­лучен Г. Си­бор­гом (совм. с со­труд­ни­ка­ми) в 1940 при изу­че­нии ядер­ной ре­ак­ции пре­вра­ще­ния ²³⁸U в ²³⁸Np.

П. – хруп­кий се­реб­ри­стый ме­талл, имею­щий 6 кри­стал­лич. мо­ди­фи­ка­ций (при нор­маль­ном дав­ле­нии); t_пл 640 °С, t_кип ок. 3230 °С, плот­ность ус­той­чи­вой при темп-ре ни­же 112 °С α-фор­мы 19860 кг/м³. Ком­пакт­ный П. мед­лен­но окис­ля­ет­ся на воз­ду­хе, в мел­ко­дис­перс­ной фор­ме П. пи­ро­фо­рен. Кон­фи­гу­ра­ция внеш­них элек­трон­ных обо­ло­чек ато­ма 5f⁶7s². Сте­пень окис­ле­ния П. в со­еди­не­ни­ях от +3 до +7, наи­бо­лее ус­той­чи­ва +4. Об­ра­зу­ет ок­си­ды Pu₂O₃, PuO₂, гид­ра­ти­ро­ван­ный гид­ро­ксид Pu(OH)₂·nH₂O; пе­рок­сид PuO₄·nH₂O; с Н₂ об­ра­зу­ет гид­ри­ды PuH₂, PuH_2+x и PuH₃; c F₂ – фто­ри­ды PuF₃, PuF₄, PuF₆. Из­вест­ны хло­рид, бро­мид, ио­дид, суль­фи­ды, ок­сиф­то­ри­ды, ок­си­хло­рид, ок­сиб­ро­мид, ком­плекс­ные и др. со­еди­не­ния Pu.

П. по­лу­ча­ют об­лу­че­ни­ем ура­на ней­тро­на­ми в ядер­ных ре­ак­то­рах, изо­топ­ный со­став оп­ре­де­ля­ет­ся ви­дом об­лу­чае­мо­го ма­те­риа­ла и энер­ги­ей ней­тро­нов. Под­раз­де­ля­ет­ся на ре­ак­тор­ный П. (смесь изо­то­пов, со­дер­жа­щая ок. 80% ²³⁹Pu, об­ра­зу­ет­ся в энер­ге­тич. ядер­ных ре­ак­то­рах); мед. П. (90% ²³⁸Pu, об­ра­зу­ет­ся при об­лу­че­нии ²³⁷Np) и ору­жей­ный П. (93% ²³⁹Pu, не бо­лее 7% ²⁴⁰Pu, об­ра­зу­ет­ся в спец. ре­ак­то­рах). По­след­ний в ми­ре ре­ак­тор по на­ра­бот­ке ору­жей­но­го П. ос­та­нов­лен в ап­ре­ле 2010 (в Же­лез­но­гор­ске Крас­но­яр­ско­го края). Вы­де­ле­ние чис­тых со­еди­не­ний П. осу­ще­ст­в­ля­ет­ся на ра­дио­хи­мич. за­во­дах с ис­поль­зо­ва­ни­ем гид­ро­ме­тал­лур­гич. про­цес­сов (рас­тво­ре­ние, оса­ж­де­ние из рас­тво­ров, жид­ко­ст­ная экс­трак­ция и др.). Ме­тал­лич. П. по­лу­ча­ют вос­ста­нов­ле­ни­ем фто­ри­дов или хло­ри­дов каль­ци­ем.

Ре­ак­тор­ный П. и на­ко­п­лен­ные за­па­сы ору­жей­но­го П. пред­по­ла­га­ет­ся ис­поль­зо­вать в ви­де МОКС-то­п­ли­ва (смесь UO₂ c до­бав­ка­ми PuO₂) в энер­ге­тич. ядер­ных ре­ак­то­рах. Ору­жей­ный П. при­ме­ня­ют в ядер­ных за­ря­дах: кри­тич. мас­са ²³⁹Pu в ви­де ме­тал­ла со­став­ля­ет 5,6 кг. ²³⁹Pu ис­поль­зу­ют для по­лу­че­ния транс­плу­то­ние­вых эле­мен­тов. Бла­го­да­ря вы­со­ко­му те­п­ло­вы­де­ле­нию (560 Вт/кг) ²³⁸Pu при­ме­ня­ют в кар­дио­сти­му­ля­то­рах и тер­мо­элек­трич. ге­не­ра­то­рах.

П. и его со­еди­не­ния вы­со­ко­ток­сич­ны.