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Plutonium-Isotope

Liste, Daten und Eigenschaften aller bekannten natürlichen und künstlichen Plutonium-Isotope sowie radioaktive Zerfallsprodukte bzw. Zwischenprodukte.




Plutonium-Isotope

Unter Plutonium-Isotope werden alle Atomkerne des chemischen Elements Plutonium zusammengefasst; diese bestehen allesamt aus einem Atomkern mit 94 Protonen und im ungeladenen Zustand aus 94 Elektronen. Der Unterschied zwischen den einzelnen Plutonium-Isotopen beruht auf der Anzahl der Neutronen im Kern.

 

Allgemeines

Abgesehen von äußerst geringen Plutonium-Spuren zum Beispiel in Uranlagerstätten kann man Plutonium als künstlich hergestelltes, synthetisches Element bezeichnen. Technisch verfügbare und verwendbare Plutonium-Isotope stammen daher aus Kernreaktoren, die mit Uran-238 betrieben werden (Pu-239); weitere Pu-Nuklide sind daraus durch weiteren Neutroneneinfang darstellbar.

Als erstes der Isotope wurde 1940 das Plutonium-238 isoliert und beschrieben.

 

Isotopentabelle: Plutonium

IsotopZANNameNuklidmasseZerfall (radioaktiver Zerfall)SpinμAEMehrA-Nuk
NuIsotopenmasseHalbwertszeitZerfallsartAnteilEnergieI (h/2π)Info
123456789101112131415
228Pu94228134Plutonium-228228,038731210(33145)ca. 90 sα zu 224U100 %0+AL
229Pu94229135Plutonium-229229,040142095(55097)ca. 90 sα zu 225U100 %(3/2+)AL
230Pu94230136Plutonium-230230,039649000(16206)102(19) sα zu 226U≤ 100 %0+AL
231Pu94231137Plutonium-231231,041100221(28375)8,6(5) minα zu 227U
ε zu 231Np
> 0,2 %
≤ 99,8 %
(3/2+)AL
232Pu94232138Plutonium-232232,041186199(19416)33,8(7) minα zu 228U
ε zu 232Np
(10 %)
(90 %)
0+AL
233Pu94233139Plutonium-233233,042996520(54057)20,9(4) minα zu 229U
ε zu 233Np
0,12(5) %
99,88(5) %
AL
234Pu94234140Plutonium-234234,043316234(7476)8,8(1) hα zu 230U
ε zu 234Np
ca. 6 %
ca. 94 %
0+AL238Cm
234Am
235Pu94235141Plutonium-235235,045286322(22079)25,3(5) minα zu 231U
ε zu 235Np
0,0028(7) %
99,9972(7) %
(5/2+)AL235Am
236Pu94236142Plutonium-236236,046051647(2358)2,858(8) aα zu 232U
SZ div
ca. 100 %
Spuren
0+AL236Am
236Np
240Cm
237Pu94237143Plutonium-237237,048411069(2389)45,64(4) dα zu 233U
ε zu 237Np
0,0042(4) %
99,9958(4) %
7/2-AL237Am
241Cm
237m1Pu94237143Plutonium-237m1237,048411069(2389)0,18(2) sIso zu 237Pu100 %1/2+145,543(8) keVAL
237m2Pu94237143Plutonium-237m2237,048411069(2389)1,1(1) μsSZ div> 0 %AL
238Pu94238144Plutonium-238238,049561412(1977)87,7(1) aα zu 234U
SZ div
ca. 100 %
Spuren
0+AL238Am
238Np
242Cm
239Pu94239145Plutonium-239239,052164844(1966)24110(30) aα zu 235U
SZ div
ca. 100 %
Spuren
1/2++ 0,203(4)AL239Am
239Np
243Cm
240Pu94240146Plutonium-240240,053815008(1964)6,561(7) aα zu 236U
SZ div
ca. 100 %
Spuren
0+AL240Am
240Np
244Cm
241Pu94241147Plutonium-241241,056852919(1964)14,290(6) aα zu 237U
SZ div
β- zu 241Am
Spuren
Spuren
99,998 %
5/2+- 0,683(15)AL241Np
245Cm
242Pu94242148Plutonium-242242,058743997(2000)375000 aα zu 238U
SZ div
ca. 100 %
Spuren
0+AL242Am
242Np
246Cm
243Pu94243149Plutonium-243243,062004489(3424)4,956(3) hβ- zu 243Am100 %0,57934 MeV7/2+AL243Np
247Cm
243mPu94243149Plutonium-243m243,062004489(3424)330(30) ns(1/2+)383,6(4) keVAL
244Pu94244150Plutonium-244244,064205302(5425)8,00(9) × 107 aα zu 240U
SZ div
99,879(4) %
0,121(4) %
0+AL244Np
248Cm
245Pu94245151Plutonium-245245,067825968(15477)10,5(1) hβ- zu 245Am100 %1,27837 MeV(9/2-)AL
246Pu94246152Plutonium-246246,070206018(16376)10,84(2) dβ- zu 246Am100 %0,40055 MeV0+AL
247Pu94247153Plutonium-247247,07407(32)~2,27(23) dβ- zu 247Am100 %1,95 MeVAL

 

Erläuterungen zu den einzelnen Spalten:

1 - Symbol mit Nukleonenzahl.
2 - Z = Anzahl der Protonen (Ordnungszahl).
3 - Massenzahl A.
4 - N = Anzahl der Neutronen.
5 - Bezeichnung des Plutonium-Isotops.
6 - Relative Nuklidmasse bzw. Atomgewicht des Plutonium-Nuklids bezogen auf 12C = 12,00000 [2].
7 - Zerfall: Halbwertszeiten des Plutonium-Isotops mit a = Jahre; ; d = Tage; h = Stunden; min = Minuten; s = Sekunden.
8 - Zerfall: Zerfallsart in die jeweiligen Tochternuklide mit n = Neutronenemission; p = Protonenemission; α = Alpha-Zerfall; ß- = Beta-Minus-Zerfall unter Elektronenemission; EE = Elektroneneinfang; ß+ = Positronenemission; ε = ß+ und/oder EE; Iso = Isomerieübergang; CZ = Cluster-Zerfall; SZ = Spontanzerfall.
9 - Zerfall: Zerfallsart in Prozent (%).
10 - Zerfall: Zerfallsenergie; Partikelenergie bezogen auf Zerfallsart.
11 - Kernspin I, Einheit: h/2π.
12 - Kernmagnetisches Moment μmag.
13 - AE = Anregungsenergie für metastabile Kerne.
14 - Sonstige Informationen und Hinweise: AL = Weitere Niveaus, so genannte Adopted Levels (Verlinkung auf externe Daten [1]).
15 - Ausgangsnuklide: Mögliche, angenommene oder tatsächliche Ausgangs-Nuklide (Mutternuklide, Elternnuklide). Die entsprechenden Zerfalls-Modi sind gegebenenfalls bei den jeweiligen Ausgangsnukliden zu finden.

Sonstige:

()- Eingeklammerte Ziffern: Unsicherheit zur Darstellung der Streubreite des angegebenen Wertes.
~ - Theoretische Werte oder systematische Trends.
  - ungelistet-: Nuklide, die in der Literatur bereits erwänhnt wurden, aber aus irgendwelchen Gründen in den aktuellen Nuklidtabellen nicht mehr zu finden sind, weil sich deren Entdeckung z. B. nicht bestätigt hat.

 

NMR-aktive Plutonium-Nuklide

NuklidNatürlicherSpinKernmagnetischesGyromagnetischesQuadrupolResonanz-Relative EmpfindlichkeitAnmerkung
SymbolAnteil MomentVerhältnisMomentfrequenzbezogen auf 1H = 1,000
in %Iμ/μN107 rad T-1 s-1Q fm-2v0 bei 1 TH0 = const.v0 = const.
239Pu1/2++ 0,203(4)0,9723,090,000380,0727

 

Strahlenschutz

Für den Umgang mit den Radionukliden des Plutoniums gelten gemäß Strahlenschutzverordnung (StrlSchV 2001) folgende Werte (Spalten 1 bis 7):

SymbolNuklidFreigrenzeHRQ-SchwelleOFKTochternuklideRadiotoxizitätsklasseHalbwertszeitBiologischeKritische
Aktivität Spezifische
Aktivität
im Gleichgewicht lt. StrlSchVHalbwertszeitOrgane
234PuPu-234107 Bq100 Bq/g10 Bq/cm28,8 Stunden
235PuPu-235107 Bq100 Bq/g10 Bq/cm225,3 Minuten
236PuPu-236104 Bq10 Bq/g3 × 1011 Bq0,1 Bq/cm22,9 Jahre
237PuPu-237107 Bq1000 Bq/g2 × 1011 Bq100 Bq/cm245,3 Tage
238PuPu-238104 Bq1 Bq/g1 × 1011 Bq0,1 Bq/cm287,7 Jahre
239PuPu-239104 Bq1 Bq/g1 × 1011 Bq0,1 Bq/cm224000 Jahre200 JahreKnochen
240PuPu-240103 Bq1 Bq/g1 × 1011 Bq0,1 Bq/cm26600 Jahre
241PuPu-241105 Bq100 Bq/g4 × 1011 Bq10 Bq/cm214,4 Jahre
242PuPu-242104 Bq1 Bq/g1 × 1011 Bq0,1 Bq/cm2380000 Jahre
243PuPu-243107 Bq1000 Bq/g100 Bq/cm25,0 Stunden
244PuPu-244+104 Bq1 Bq/g4 × 109 Bq0,1 Bq/cm2U-240, Np-240m, Np-2408,3 × 107 a
245PuPu-245106 Bq100 Bq/g10,5 Stunden
246PuPu-246106 Bq100 Bq/g10,9 Tage

(HRQ = Hochradioaktive Quellen; OFK = Oberflächenkontamination)

 

Kernisobare Nuklide des Plutoniums

Zu den Plutoniumkernen isobare Nuklide befinden sich in der jeweiligen Tabellenzeile; Z = Ordnungszahl; A = Nukleonenzahl (Massenzahl).

 

Z:858687888990919293949596979899100101
AAtRnFrRaAcThPaUNpPuAmCmBkCfEsFmMd
228228At228Rn228Fr228Ra228Ac228Th228Pa228U228Np228Pu
229229At229Rn229Fr229Ra229Ac229Th229Pa229U229Np229Pu
230230Rn230Fr230Ra230Ac230Th230Pa230U230Np230Pu230Am
231231Fr231Ra231Ac231Th231Pa231U231Np231Pu231Am
232232Fr232Ra232Ac232Th232Pa232U232Np232Pu232Am232Cm
233233Ra233Ac233Th233Pa233U233Np233Pu233Am233Cm233Bk
234234Ra234Ac234Th234Pa234U234Np234Pu234Am234Cm234Bk
235235Ac235Th235Pa235U235Np235Pu235Am235Cm235Bk
236236Ac236Th236Pa236U236Np236Pu236Am236Cm236Bk
237237Th237Pa237U237Np237Pu237Am237Cm237Bk237Cf
238238Th238Pa238U238Np238Pu238Am238Cm238Bk238Cf
239239Pa239U239Np239Pu239Am239Cm239Bk239Cf
240240Pa240U240Np240Pu240Am240Cm240Bk240Cf240Es
241241U241Np241Pu241Am241Cm241Bk241Cf241Es241Fm
242242U242Np242Pu242Am242Cm242Bk242Cf242Es242Fm
243243Np243Pu243Am243Cm243Bk243Cf243Es243Fm
244244Np244Pu244Am244Cm244Bk244Cf244Es244Fm
245245Pu245Am245Cm245Bk245Cf245Es245Fm245Md
246246Pu246Am246Cm246Bk246Cf246Es246Fm246Md
247247Pu247Am247Cm247Bk247Cf247Es247Fm247Md

 

Kernisotone Nuklide des Plutoniums

Zu den Plutonium-Kernen isotone Nuklide befinden sich in der jeweiligen Tabellenzeile; N = Anzahl der Neutronen.

Z:8081828384858687888990919293949596979899100101102103104105106107
NHgTlPbBiPoAtRnFrRaAcThPaUNpPuAmCmBkCfEsFmMdNoLrRfDbSgBh
134214Hg215Tl216Pb217Bi218Po219At220Rn221Fr222Ra223Ac224Th225Pa226U227Np228Pu
135215Hg216Tl217Pb218Bi219Po220At221Rn222Fr223Ra224Ac225Th226Pa227U228Np229Pu230Am
136216Hg217Tl218Pb219Bi220Po221At222Rn223Fr224Ra225Ac226Th227Pa228U229Np230Pu231Am232Cm233Bk
137219Pb220Bi221Po222At223Rn224Fr225Ra226Ac227Th228Pa229U230Np231Pu232Am233Cm234Bk
138220Pb221Bi222Po223At224Rn225Fr226Ra227Ac228Th229Pa230U231Np232Pu233Am234Cm235Bk
139223Po224At225Rn226Fr227Ra228Ac229Th230Pa231U232Np233Pu234Am235Cm236Bk237Cf
140224Po225At226Rn227Fr228Ra229Ac230Th231Pa232U233Np234Pu235Am236Cm237Bk238Cf
141225Po226At227Rn228Fr229Ra230Ac231Th232Pa233U234Np235Pu236Am237Cm238Bk239Cf240Es241Fm
142226Po227At228Rn229Fr230Ra231Ac232Th233Pa234U235Np236Pu237Am238Cm239Bk240Cf241Es242Fm
143227Po228At229Rn230Fr231Ra232Ac233Th234Pa235U236Np237Pu238Am239Cm240Bk241Cf242Es243Fm
144229At230Rn231Fr232Ra233Ac234Th235Pa236U237Np238Pu239Am240Cm241Bk242Cf243Es244Fm245Md
145232Fr233Ra234Ac235Th236Pa237U238Np239Pu240Am241Cm242Bk243Cf244Es245Fm246Md
146234Ra235Ac236Th237Pa238U239Np240Pu241Am242Cm243Bk244Cf245Es246Fm247Md
147236Ac237Th238Pa239U240Np241Pu242Am243Cm244Bk245Cf246Es247Fm248Md
148238Th239Pa240U241Np242Pu243Am244Cm245Bk246Cf247Es248Fm249Md250No
149240Pa241U242Np243Pu244Am245Cm246Bk247Cf248Es249Fm250Md251No252Lr253Rf
150242U243Np244Pu245Am246Cm247Bk248Cf249Es250Fm251Md252No253Lr254Rf255Db
151244Np245Pu246Am247Cm248Bk249Cf250Es251Fm252Md253No254Lr255Rf256Db
152246Pu247Am248Cm249Bk250Cf251Es252Fm253Md254No255Lr256Rf257Db258Sg
153247Pu248Am249Cm250Bk251Cf252Es253Fm254Md255No256Lr257Rf258Db259Sg260Bh

 

Quellen und Hinweise

Eigenschaften der Plutonium-Isotope

[1] - NuDat: National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory, based on ENSDF and the Nuclear Wallet Cards.

[2] - G. Audi et. al.: The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties. Nuclear Physics, 2003, DOI 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001.

Plutonium NMR Eigenschaften: 239Pu-NMR

[3] - N. J. Stone: Table of nuclear magnetic dipole and electric quadrupole moments. Atomic Data and Nuclear Data Tables, 2005, DOI 10.1016/j.adt.2005.04.001].

[4] - Pekka Pyykkö: Year-2008 nuclear quadrupole moments. Molecular Physics, 2008, DOI 10.1080/00268970802018367.

[5] Isotopenhäufigkeiten, Atommassen und Isotopenmassen: Siehe unter dem jeweiligen Stichwort.

Spezielles:

[6] - D. F. Peppard et al.:
Isolation of Microgram Quantities of Naturally-occurring Plutonium and Examination of its Isotopic Composition.
Journal of the American Chemical Society, (1951), DOI 10.1021/ja01150a034.

[7] - D. C. Hoffman, F. O. Lawrence, J. L. Mewherter, F. M. Rourke:
Detection of Plutonium-244 in Nature.
Nature, (1971), DOI 10.1038/234132a0.

 


Kategorie: Chemische Elemente

Aktualisiert am 16. Januar 2019.



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