Pu-239

239	Pu
94	Pu

Plutonium-239 ist das Radioisotop des Elements Plutonium, dessen Atomkern neben den elementspezifischen 94 Protonen 145 Neutronen aufweist, woraus eine Massenzahl von 239 resultiert: ²³⁹Pu.

Siehe auch: Übersicht über die Plutonium-Isotope.

Allgemeine Daten

Bezeichnung des Isotops:Plutonium-239, Pu-239Englische Bezeichnung:Plutonium-239Symbol:²³⁹PuMassenzahl A:239Kernladungszahl Z:94 (= Anzahl der Protonen)Neutronenzahl N:145Kernverhältnis (N/Z-Verhältnis):1,5425531914894 (= Verhältnis Neutronen zu Protonen)Isotopenmasse:239,0521616(12) u (Atommasse)Nuklidmasse:239,0006021 u (berechnete Kernmasse ohne Elektronen)Massenexzess:48,58822 MeV (Massenüberschuss)Massendefekt:1,939804228 u (pro Atomkern)Kernbindungsenergie:1806,91599956 MeV (pro Atomkern)
7,56031799 MeV (Bindungsenergie im ∅ pro Nukleon)Separationsenergie:S_N = 5,6462(3) MeV (Trennungsenergie 1. Neutron)
S_P = 6,1553(4) MeV (Trennungsenergie 1. Proton)Halbwertszeit:24110(30) JahreZerfallskonstante λ:9,1103184845699 × 10^-13 s^-1Spezifische Aktivität α:2295048072,9939 Bq g^-1
0,062028326297132 Ci g^-1Kernspin:1/2+Kernmagnetisches Moment:μ(μ_N) = +0,203(4)Ladungsradius:5,8601(378) Femtometer fmEntdeckungsjahr:1946 [1] [2]

Radioaktiver Zerfall

Halbwertszeit HWZ = 24110(30) Jahre bzw. 7,60837485247 × 10¹¹ Sekunden s.

Zerfall	Produkt	Anteil	Zerfallsenergie	γ-Energie (Intensität)
α	²³⁵U	ca. 100 %	5,24452(21) MeV
SZ	^div	3,1(6) · 10^-10 %

Ausgangsnuklide

Direkte Mutternuklide sind: ²³⁹Am, ²³⁹Np, ²⁴³Cm.

Entstehung / Erzeugung

In der Natur tritt das Nuklid prakisch nicht auf. Plutonium-239 wird in Kernreaktoren durch Transmutation aus Uran-238 hergestellt.

Verwendung

Plutonium-239 ist - neben Uran-235 - das primäre spaltbare Isotop, das zur Herstellung von Atomwaffen verwendet wird. Außerdem ist es neben U-235 und U-233 eines der drei Hauptisotope, die als nuklearer Brennstoff in thermischen Kernreaktoren verwendet werden können. Die Spaltung eines ²³⁹Pu-Atoms erzeugt 207,1 MeV = 3,318 × 10^-11 J bzw. 19,98 TJ/mol = 83,61 TJ/kg; das entspricht einer Leistung von etwa 23 Gigawattstunden pro Kilogramm.

NMR-Daten

Nuklearmagnetische Eigenschaften und Daten für das NMR-aktive Nuklid ²³⁹Pu.

Bezeichnung:²³⁹Pu-NMRAnteil:Tritt in der Natur nicht auf!Kernspin:1/2+Kernmagnetisches Moment
μ/μ_N:+0,203(4)Gyromagnetisches Verhältnis γ:0,972 · 10⁷ rad T^-1 s^-1Nuklearer g-Faktor:g_l = 0,406Resonanz-Frequenz:v₀ = 3,09 MHz bei 1 TRelative Empfindlichkeit:[bezogen auf ¹H = 1,000]:
0,00038 (H₀ = const.)
0,0727 (v₀ = const.)

Die oben genannten theoretischen Werte beziehen sich auf einen isolierten, von chemischen Bindungen freien Plutonium-239-Kern. Experimentell ist die ²³⁹Pu-NMR-Spektroskopie erst seit 2012 möglich. Praktisch ergaben Messungen mit Plutoniumdioxid²³⁹PuO₂ bei einer Temperatur von 4 K folgende Daten [3] [4]:

Magnetisches Moment: ca. +0,37 μ_N
Gyromagnetisches Verhältnis: 1,795 · 10⁷ rad · T^-1 · s^-1 (2,856 ± 0,001 MhZ T^-1)
Resonanzfrequenz (bei 1 Tesla): ca. 2,856 MHz.

Strahlenschutz

Die Aktivität von einem Gramm dieses Nuklids beträgt etwa 2,276 GBq.

Die Strahlenschutzverordnung (StrlSchV) führt für das Isotop Plutonium-239 folgende Freigrenzen, Freigabewerte sowie andere Werte als radioaktive bzw. hochradioaktive Strahlenquelle auf (Weitere Daten, Erläuterungen: siehe dort):

Bezeichnung:Pu-239+Freigrenze:10⁴ BqFreigrenze pro Gramm:0,1 Bq/g
Uneingeschränkte Freigabe von festen und flüssigen Stoffen.Aktivität HRQ:0,06 TBqOberflächenkontamination:0,1 Bq cm^-2Halbwertszeit:24000 Jahre

Kernisomere

Kernisomere Nuklide bzw. angeregte Zustände mit der auf den Grundzustand bezogenen Aktivierungsenergie in keV.

Bezeichnung	Anregungsenergie	Halbwertszeit	Kernspin
^239m1Pu	391,584(3) keV	193(4) ns	7/2-
^239m2Pu	3100(200) keV	7,5(10) μs	(5/2+)

Isotone und Isobare Kerne

isotone

isobare

OZ	Isotone N = 145	Isobare A = 239
87	²³²Fr
88	²³³Ra
89	²³⁴Ac
90	²³⁵Th
91	²³⁶Pa	²³⁹Pa
92	²³⁷U	²³⁹U
93	²³⁸Np	²³⁹Np
94	²³⁹Pu	²³⁹Pu
95	²⁴⁰Am	²³⁹Am
96	²⁴¹Cm	²³⁹Cm
97	²⁴²Bk	²³⁹Bk
98	²⁴³Cf	²³⁹Cf
99	²⁴⁴Es
100	²⁴⁵Fm
101	²⁴⁶Md

Externe Daten und Identifikatoren

CAS-Nummer:15117-48-3InChI Key:OYEHPCDNVJXUIW-FTXFMUIASA-NInChI Code:1S/Pu/i1-5SMILES:[239Pu]PubChem:ID 61782Energieniveaus:NuDat 239Pu (Adopted Levels, Gammas)

Literatur und Quellen

[1] - J. W. Kennedy, M. L. Perlman, E. Segre, A. C. Wahl:
Properties of 94(239).
In: Physical Review, 70, 555, (1946), DOI 10.1103/PhysRev.70.555.

[2] - G. T. Seaborg, A. C. Wahl, J. W. Kennedy:
Radioactive Element 94 from Deuterons on Uranium.
In: Physical Review, 69, 367, (1946), DOI 10.1103/PhysRev.69.367.

[3] - H. Yasuoka et al.:
Observation of ²³⁹Pu Nuclear Magnetic Resonance.
In: Science, 336, 6083, (2012), DOI 10.1126/science.1220801.

[4] - Khusboo Rana, Khyati Anand, Sejun Park et al.:
Temperature Dependence of ²³⁹Pu NMR Parameters in PuO₂.
In: Inorganic Chemistry, 64, 44, (2025), DOI 10.1021/acs.inorgchem.5c03801.

Letzte Änderung am 03.09.2026.

Permalink: https://www.internetchemie.info/isotop.php?Kern=Pu-239.

Inhaltsverzeichnis