Plutonio-238
El plutonio-238 (también conocido como Pu-238 o 238Pu) es un isótopo radiactivo de plutonio que tiene una vida media de 87,7 años. Es un potente emisor alfa y —a diferencia de otros isótopos de plutonio— no emite grandes cantidades de radiación. Esto lo hace adecuado para su uso en generadores termoeléctricos de radioisótopos (RTG) y calefactores de radioisótopos —un gramo de plutonio-238 genera aproximadamente 0,5 vatios de potencia térmica.
| Plutonio-238 | ||
|---|---|---|
| Isótopo de Plutonio | ||
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| General | ||
| Símbolo | Pu | |
| Neutrones | 144 | |
| Protones | 94 | |
| Datos del núclido | ||
| Período de semidesintegración | 87,7 años | |
| Isótopos padres | 242 Cm (a) 238 Np (ß–) 238 Am (ß+) | |
| Productos de desintegración | Uranio-234 | |
| Masa atómica | 238 u | |
| Espín | 0 | |
| Modo y energía de desintegración | ||
| Desintegración Alfa | 5.593 | |
| Otros | ||
| Radioisótopo | ||
| Véase también: Isótopos de Plutonio | ||
Historia
Fue el primer isótopo de plutonio en ser descubierto. Fue sintetizado por Glenn Seaborg y colaboradores en 1941 bombardeando uranio-238 con deuterones, creando neptunio-238, que luego se desintegra para formar plutonio-238. El plutonio-238 se desintegra a uranio-234 y posteriormente a lo largo de la cadena de desintegración a plomo-206.
Producción
Los reactores de plutonio a partir de combustible nuclear gastado contienen varios isótopos. Pu-238 representa sólo uno o dos por ciento, pero puede ser el responsable de gran parte del calor de desintegración a corto plazo debido a su corta vida media en relación con otros isótopos de plutonio.
El plutonio-238 puro se prepara por irradiación de neptunio-237, uno de los actínidos minoritarios, que puede ser recuperado durante el reprocesamiento de combustible nuclear gastado, o por la irradiación de americio[1] en un reactor. En ambos casos, los objetivos se someten a un tratamiento químico, incluyendo la disolución en ácido nítrico para extraer el plutonio-238. Una muestra de 100kg de combustible para reactores de agua ligera (LWR) que ha sido irradiada por tres años contiene solamente cerca de 700 gramos de neptunio-237, y el neptunio se debe extraer selectivamente. Cantidades significativas de Pu-238 puro también pueden producirse en un ciclo de combustible de torio.[2]
Aplicaciones
La principal aplicación de Pu-238 es como fuente de calor en generadores termoeléctricos de radioisótopos (RTGs).
Tecnología RTG fue desarrollada por primera vez por el Laboratorio Nacional de Los Álamos para proporcionar energía a los marcapasos cardiacos. De los 250 marcapasos accionados por plutonio fabricados por Medtronic, veintidós todavía estaban en servicio después veinticinco años, una hazaña que ningún marcapasos con batería podría lograr.[3]
Esta misma tecnología de energía RTG ha sido utilizada en sondas espaciales como las Voyager 1 y 2, Cassini–Huygens y New Horizons, y en otros dispositivos, tales como el Mars Science Laboratory, para la generación de energía nuclear a largo plazo.[4]
Suministro a Estados Unidos
Estados Unidos dejó de producir plutonio-238 en grandes cantidades en 1988,[5] desde 1993, todo el Pu-238 utilizado en las naves espaciales estadounidenses ha sido comprado a Rusia. En total, 16,5 kilogramos han sido adquiridos, pero Rusia ya no está produciendo plutonio-238 y al parecer su propio suministro se está agotando.[6][7]
En 2009, el Departamento de Energía de Estados Unidos (DOE) solicitó financiación para reiniciar la producción en el país.[8][9] Se estima que el reinicio de la producción tendrá un costo de entre $75 y $90 millones en cinco años.[10] Dado que el DOE sería el responsable de producir el plutonio-238 de la NASA, los dos organismos quieren dividir el costo del reinicio de producción.[10] El Congreso otorgó a la NASA parte del dinero solicitado, $10 millones en el 2011 y lo mismo en 2012.[10] El Congreso de Estados Unidos rechazó la solicitud de financiación del DOE durante tres años consecutivos.[10] En 2013, se acordó que la NASA proporcionaría toda la financiación para la producción de Pu-238.[11]
Entre 1,5 kg y 2,0 kg se producirían al año para apoyar las misiones científicas robóticas de la NASA, aunque si las futuras misiones humanas requieren de plutonio-238 se tendría que producir mucho más.[10] El Reactor de Pruebas Avanzado en el Laboratorio Nacional de Idaho y el Reactor de Isótopos de Alto Flujo en el Laboratorio Nacional Oak Ridge son vistos como potenciales productores.[7]
Véase también
Referencias
- «Process for producing ultra-pure ... - Google Patents». Google.com. Consultado el 19 de septiembre de 2011.
- (PDF). Thorium Energy Alliance. Archivado desde el original el 21 de septiembre de 2013. Consultado el 24 de febrero de 2015.
- Kathy DeLucas; Jim Foxx; Robert Nance (1 trimestre de 2005). «From heat sources to heart sources: Los Alamos made material for plutonium-powered pumper». Actinide Research Quarterly. Los Alamos National Laboratory. Consultado el 23 de enero de 2012.
- Alexandra Witze, Nuclear power: Desperately seeking plutonium, NASA has 35 kg of 238Pu to power its deep-space missions - but that will not get it very far., Nature, 25 de noviembre de 2014
- . Idaho National Laboratory. julio de 2005. Archivado desde el original el 4 de febrero de 2012. Consultado el 24 de febrero de 2015.
- ↑ . Department of Energy. 5 de febrero de 2011. Archivado desde el original el 3 de febrero de 2012. Consultado el 2 de julio de 2012.
- «Plutonium Shortage Could Stall Space Exploration». NPR. Consultado el 24 de febrero de 2015.
- Greenfieldboyce, Nell. "The Plutonium Problem: Who Pays For Space Fuel?" NPR, 8 de noviembre de 2011.
- ↑ Wall, Mike (6 de abril de 2012). «Plutonium Production May Avert Spacecraft Fuel Shortage». Space.com. Consultado el 2 de julio de 2012.
- Matteo Emanuelli (24 de abril de 2013). «NASA Will Pay the Entire Cost of Pu-238 Production». Space Safety Magazine. Consultado el 11 de febrero de 2015.
Enlaces externos
- Historia del descubrimiento de Seaborg del Pu-238, especialmente las páginas 34-35.
- NLM Hazardous Substances Databank – Plutonium, Radioactive