정의
플루토늄-239(Plutonium‑239, 기호 Pu‑239)는 원자 번호 94인 플루토늄 원소의 동위 원소 중 하나로, 질량 수가 239인 방사성 동위 원소이다. 핵분열을 일으키는 가용성 핵분열성 물질로, 핵무기와 원자력 발전소 연료 등에 활용된다.
개요
플루토늄-239는 자연적으로는 미량만 존재하고, 주로 인공적으로 핵반응로에서 생성된다. 우라늄-238이 중성자를 흡수해 우라늄-239가 되고, 이후 β⁻ 붕괴를 거쳐 네오븀-239가 되며, 다시 β⁻ 붕괴를 통해 플루토늄-239가 생성된다. 생성된 플루토늄-239는 높은 핵분열 단면적을 가지고 있어, 임계 질량이 비교적 낮아 핵무기의 핵심 물질로 사용된다. 또한, 원자력 발전소에서는 연료 재처리 과정에서 회수되어, 고속 중성자 원자로의 연료로 활용될 수 있다.
어원/유래
- 플루토늄: 라틴어 plutonium은 그리스 신화의 지하 세계 신 ‘플루톤(Pluto)’에서 유래했으며, 1940년 미국의 화학자 겔리와 오브라인에 의해 명명되었다.
- ‑239: 동위 원소를 구분하기 위해 질량 수(핵자와 중성자 총합)를 나타내는 숫자로, 여기서는 239를 의미한다.
특징
- 반감기: 약 24 110년(± 210 년)이다.
- 핵분열성: 열중성자에 대해 높은 핵분열 단면적(≈ 742 barn)을 가져, 열중성자 반응로에서도 핵분열을 일으킨다.
- 핵물리적 성질: 핵분열 시 평균 약 200개의 중성자를 방출한다.
- 화학적 성질: 금속 상태에서 은백색을 띠며, 공기 중에서 빠르게 산화한다. 화합물로는 플루오린화물(PuF₆) 등이 있다.
- 위험성: 알파 입자를 방출하는 방사성 물질로, 내부 피폭 시 생물학적 영향이 크다. 또한, 핵확산 방지 관점에서 국제적인 관리 대상이다.
관련 항목
- 플루토늄(Plutonium)
- 우라늄-238(Uranium‑238)
- 핵분열(Fission)
- 핵무기(Fission weapon)
- 고속 중성자 원자로(Fast neutron reactor)
- 핵연료 재처리(Nuclear fuel reprocessing)
- 방사성 붕괴(Radioactive decay)