¿Se puede usar Plutonio-238 en un arma nuclear? ¿Se puede transmutar a Plutonio-239?

El plutonio-238 es un núcleo par: incluso algo así como U-238 tiene un umbral para la fisión emisiva que está muy por encima de las energías térmicas. El umbral de energía de neutrones está cerca de 1 MeV.

Solo hay datos muy escasos que pude encontrar en la multiplicidad de neutrones por fisión inducida por neutrones para Pu-238, a excepción de los neutrones térmicos: pero el número medido de neutrones por fisión inducida térmicamente es aproximadamente 3. Así que eso es evidente. al menos algo prometedor. La sección transversal de fisión para los neutrones térmicos tampoco es terriblemente pequeña, es del orden de 1 a 2 graneros, en comparación con una sección transversal total de 240 graneros más o menos.

Una vez más, los datos sobre el espectro de energía de neutrones inmediato por encima del umbral de fisión emisiva son escasos o inexistentes, pero los ajustes sugieren una energía de neutrones promedio (media) de aproximadamente 2 MeV, lo que puede no descartar por completo que pueda sostener una reacción en cadena .

Hubiera sido mi suposición para Pu-238 dado que es par, incluso, que no es fisionable. Sin embargo, los datos no son terriblemente concluyentes, y no parece que descarte por completo la posibilidad de que Pu-238 sea fisionable.

Entonces, diría que es al menos provisionalmente posible que Pu-238 pueda sufrir una rápida reacción de fisión de neutrones, haciéndolo fisible en el sentido de que podría usarse en un arma. Vea la discusión a continuación, cerca de la página 28.

http://www.iaea.org/inis/collect …

Pu-238 tiene una sección transversal de captura de neutrones bastante fuerte y ciertamente se transmutará a Pu-239.

Está presente típicamente en aproximadamente un nivel del 1% de los actínidos en el combustible del reactor gastado, y es un emisor [matemático] \ alfa [/ matemático] con una vida media de 88 años. Es responsable de gran parte del calor en el combustible gastado. Pero es bastante raro. La cría de Pu-239 se hace mucho más fácilmente en U-238.

Seaborg originalmente produjo Pu-238 por una reacción [matemática] (d, 2n) [/ matemática] en U-238, pero la forma más común de hacerlo es usar neutrones en Neptunio-237.

Incluso si puede soportar una reacción en cadena rápida, creo que no es muy prometedor como material de bomba: la actividad es demasiado alta. La tasa de fisión espontánea es aproximadamente diez veces mayor que la de Pu-240, y la fisión espontánea de Pu-240 ya es un problema para hacer una bomba con Pu-239.

Un pozo Pu-238 se calentaría demasiado y probablemente necesitaría ser enfriado activamente.

WSRC-MS-99-00313 es la última encuesta de la información, y tiene 20 años. Enumera los documentos base en los que se basan las estimaciones.
Como puede ver, nadie ha fabricado un sistema crítico Pu238 y han enviado sondas espaciales con mucho, mucho más que la supuesta “masa crítica” en sus RTG. Sin embargo, no tengo idea de cuál era la forma de la masa de Pu238.
Espero, ya que Pu238 es fisible rápidamente pero no lento, y su tasa de fisión espontánea es del orden de 2e-9, que necesitaría tener una capa de berilio fuera del pozo para asegurar un flujo rápido.

En cuanto a su uso; bueno, si tiene una masa crítica, es material de bomba.

Pu238, cuando absorbe un neutrón (como en un flujo de neutrones lento) se convertirá inmediatamente en Pu239.

El plutonio 238 tiene una vida media demasiado corta para ser útil en un arma nuclear. La cadena de descomposición expulsa demasiadas partículas alfa y tiene una probabilidad significativa de fisión espontánea. Si se puede hacer que 238Pu se vuelva supercrítico, el truco será evitar que se vuelva supercrítico antes de que lo desees.

El 238Pu es muy útil en generadores radio-térmicos porque la vida media de 87.7 años es la adecuada para las desintegraciones alfa confiables durante mucho tiempo (a escala humana). La masa utilizada en un RTG es mucho menor de lo que se requeriría para la criticidad (si es posible), por lo que un evento de fisión espontáneo ocasional no puede iniciar una reacción en cadena.

El 238Pu es costoso de fabricar y la NASA necesita mucho más para alimentar los dispositivos electrónicos de las naves espaciales donde el Sol es demasiado débil para los fotovoltaicos. Usar 238Pu para armas nucleares es una idea monumentalmente mala, incluso si es posible.

239Pu es mucho más fácil de hacer que 238Pu.

Es fisionable, pero no fisionable. Entonces no, no puedes usarlo como arma nuclear. Pero Pu238 es un buen combustible para sondas espaciales y rovers.

Teóricamente, se puede transmutar en Pu239. Sin embargo, su sección transversal es relativamente pequeña y Pu238 en sí no es abundante. No hay absolutamente ninguna razón por la cual la gente deba preocuparse por su desviación hacia el arma nuclear. Especialmente cuando se considera que la NASA requiere un montón de ella para su programa espacial y le preocupa que no haya suficiente Pu238 disponible para un programa espacial sostenido.

Como puede ver, aquí hay una discusión animada sobre si Pu-238 es fisible. No he encontrado otra referencia para resolver la pregunta. En cualquier caso, Pu-238 sería un material horrible para usar como arma nuclear. Como un emisor alfa muy activo, produce una gran cantidad de calor de descomposición. Eso haría que la ingeniería de una ojiva sea extremadamente difícil.

Sin duda, sería posible manejar el problema del calor residual si se considerara importante construir una ojiva Pu-238. No puedo ver por qué alguien se molestaría en intentarlo. Es mucho más fácil usar Pu-239 o U-235, y para los gobiernos interesados ​​en construir armas nucleares, hay mucho para todos.

Preguntaste sobre la transmutación de Pu-238 a Pu-239. Podrías bombardear Pu-238 con neutrones, y sin duda algunos núcleos absorberían un neutrón y se convertirían en Pu-239. No he podido encontrar nada en particular sobre ese proceso, pero nuevamente, no veo el punto. Sabemos cómo construir reactores de producción y extraer plutonio. La mayor parte de lo que obtendrás es Pu-239.

Esto dice que el pu-238 es fisionable pero no fisionable y no es capaz de mantener una reacción en cadena

Producción de plutonio-238

fisionable = se puede dividir.

material fisible = puede partirse y mantener una reacción en cadena

reacción en cadena = absorbe un neutrón, fisiones y libera isótopos hijos + 2 o más neutrones que a su vez dividen otros átomos.

si el pu-238 cuando es bombardeado por neutrones rápidos se divide y luego produce isótopos hijos más menos de 2 neutrones, entonces no puede haber reacción en cadena. Pero no está claro cuántos (cero? Uno?) Libera pu 238 cuando se fisiona, es decir, no sé cuántos neutrones

Como se indicó, se puede transmutar a Pu 239, pero es un método ineficiente en comparación con los otros métodos mencionados. Es un material útil para los generadores de radioisótopos para sondas espaciales, y sí, tiene una aplicación de armas y no lo encontrará (que yo sepa) en Internet (fuente no mencionada) Sin embargo, para aquellos que ya han respondido y tienen muchas de conocimiento de la metalurgia y la física nuclear …… como ejemplo, el Pu 239 está aleado con galio para fines de mecanizado, y la mayoría sabrá para qué se utiliza un polonio. En el complejo mundo de la física nuclear, Pu 238 tiene un muy buen propósito de aplicación en armas … Pero se pueden utilizar otros materiales debido a la fabricación, manipulación, vida media y otros factores.

Plutonio-238: Wikipedia contiene una referencia que podría responder a su pregunta, pero luego, todas las copias de la referencia tal vez hayan sido destruidas.

En cualquier caso, según el enlace, había un propósito de armas, pero no dice cuál era.

¡Pu238 es fisible! ¡¡¡¿Quien sabe?!!! Pero la sección transversal no es tan impresionante. La sección transversal para absorber un neutrón y convertirse en Pu239 es 10 o 20 veces más grande.

El plutonio-238 es mucho más útil como fuente térmica para RTG. No es más fácil de producir que el Plutonio-239 puro a partir de Uranio-238, por lo que surge la pregunta de por qué uno lo haría de la manera sugerida, incluso si fuera técnicamente posible, lo que realmente no es así.