Plutonium
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| Général | |||||||||||||||||||||||||
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| Nom, Symbole, Numéro | Plutonium, Pu, 94 | ||||||||||||||||||||||||
| Série chimique | Actinides | ||||||||||||||||||||||||
| Groupe, Période, Bloc | NA, 7, f | ||||||||||||||||||||||||
| Masse volumique, Dureté | 19816 kg/m³, ND | ||||||||||||||||||||||||
| Couleur | blanc metallique argenté | ||||||||||||||||||||||||
| Propriétés atomiques | |||||||||||||||||||||||||
| Masse atomique | 244.06 u | ||||||||||||||||||||||||
| Rayon atomique (calc) | 175 (ND) pm | ||||||||||||||||||||||||
| Rayon de covalence | ND pm | ||||||||||||||||||||||||
| Rayon de van der Waals | ND pm | ||||||||||||||||||||||||
| Configuration électronique | [Rn]5f67s2 | ||||||||||||||||||||||||
| Électrons par niveau d'énergie | 2, 8, 18, 32, 24, 8, 2 | ||||||||||||||||||||||||
| États d'oxydation (Oxyde) | 6, 5, 4, 3 (amphotérique) | ||||||||||||||||||||||||
| Structure cristalline | Monoclinique | ||||||||||||||||||||||||
| Propriétés physiques | |||||||||||||||||||||||||
| État de la matière | solide | ||||||||||||||||||||||||
| Température de fusion | 912.5 K | ||||||||||||||||||||||||
| Température de vaporisation | 3503 K | ||||||||||||||||||||||||
| Volume molaire | 12.29 ×10-6 m³/mol | ||||||||||||||||||||||||
| Énergie de vaporisation | 344 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||
| Énergie de fusion | 2.84 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||
| Pression de la vapeur | ND | ||||||||||||||||||||||||
| Vélocité du son | 2260 m/s at 293.15 K | ||||||||||||||||||||||||
| Divers | |||||||||||||||||||||||||
| Électronégativité | 1.28 (Échelle de Pauling) | ||||||||||||||||||||||||
| Capacité calorique spécifique | ND J/(kg*K) | ||||||||||||||||||||||||
| Conductivité électrique | 0.666 106/m ohm | ||||||||||||||||||||||||
| Conductivité thermique | 6.74 W/(m*K) | ||||||||||||||||||||||||
| 1er Potentiel d'ionisation | 584.7 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||
| Isotopes les plus stables | |||||||||||||||||||||||||
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| Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire. | |||||||||||||||||||||||||
Le plutonium est un élément chimique, très souvent artificiel (il existe à l'état naturel mais en très petite quantité). Il porte le numéro atomique 94.
Le plutonium a été découvert par Glenn T. Seaborg, Edwin M. McMillan, J. W. Kennedy et A. C. Wahl (États-Unis) en 1940.
Le plutonium est solide à température ambiante. Son point de fusion est 640°C. Il a une densité de 19,84 kg/dm3
Le plutonium est produit par le bombardement de l'uranium par des neutrons lors de la fission dans les centrales nucléaires. Il est utilisé pour fabriquer des bombes nucléaires. Il faut environ 5 kg de plutonium pour obtenir une bombe. Il est également utilisé dans un combustible appelé MOX (), combiné à l'uranium, et dans les surgénérateurs. En faibles quantités on l'utilise dans les générateurs thermo-électriques.
Le plutonium est un métal argenté très radioactif (donnée chiffrée ?), et très toxique. Il réagit avec l'oxygène, la vapeur d'eau et les acides. Il ne réagit pas avec les bases. Il est radiotoxique. Sa période de demi-vie est de 24 300 ans pour l'isotope 239. Un milligramme de plutonium peut suffire à produire un cancer.
Il y a quinze isotopes connus : les plus utilisés sont les isotopes 238, 239 et 244. Tous sont radioactifs et tous sont dits fissibles.
| Sommaire |
Plutonium 239
Production
L'irradiation de l'uranium 238 dans les réacteurs nucléaires génère le plutonium 239. Quand le combustible subit des périodes d'irradiation de plus en plus longues, les isotopes supérieurs s'accumulent en raison de l'absorption de neutrons par le plutonium 239 et ses produits. Il se forme ainsi des isotopes Pu 240, Pu 241, Pu 242. En même temps, le plutonium 238 est formé par la chaîne de transformation commençant par l'uranium 235.
Ainsi, quand on utilise un réacteur spécifique pour la fabrication du plutonium militaire, le combustible utilisé pour la production du plutonium aussi bien que les cibles et la couverture s'il y en a, sont extraits après un bref séjour (quelques semaines) dans le réacteur afin d'avoir l'assurance que le plutonium 239 est aussi pur que possible. Une brève irradiation, cependant, n'extrait pas toute l'énergie que le combustible peut produire. Donc on n'enlève le combustible des réacteurs électrogènes qu'après un séjour beaucoup plus long (trois ou quatre ans).
Après que le combustible, les cibles et la couverture sont enlevés du réacteur dans lequel ils ont été irradiés, ils subissent un traitement chimique, qui s'appelle le retraitement des combustibles irradiés, dans une usine ou un atelier pour séparer le plutonium.
Plutonium 238
Le plutonium 238, d'une demi-vie de 86,41 ans, est un émetteur alpha très puissant. En raison de son activité massique alpha et gamma élevée, il est utilisé comme source de neutrons (par réaction alpha avec des éléments légers), comme source de chaleur et comme source d'énergie électrique (par la conversion de la chaleur en électricité). Comme la source de l'électricité, les applications comprennent des stimulateurs cardiaques et des utilisations spatiales.
On prépare le plutonium 238 à partir de l'irradiation du neptunium 237, un produit de fission récupéré pendant le retraitement ou à partir de l'irradiation de l'américium, en réacteur. Dans les deux cas, pour extraire le plutonium 238 des cibles, on les soumet à un traitement chimique, comportant une dissolution nitrique.
Il n'y a qu'environ 700 g/t de neptunium 237 dans le combustible des réacteurs à eau ordinaire irradié pendant trois ans, et il faut l'extraire sélectivement.