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钚
Pu 94

Plutonium

钚是一种化学元素,符号为 Pu,原子序数为 94。银白色锕系金属,地壳中仅微量存在。1940 年首次人工合成,Pu-239 可裂变——直接导致了核武器和核电站的诞生。工业上两大用途:核武器裂变核心和核电 MOX 燃料(电站级 Pu-239 与铀混合)。Pu-238(半衰期 87.7 年)是深空探测器电源。

锕系 银白色,暗灰
原子序数 94Z
原子量 244u
价电子数 2
电子排布 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f6
密度
19.82g/cm³
熔点
639°C
地壳丰度
1e-20ppm
年产量
回收利用率
0%(放射性元素;随核燃料后处理回收

为什么用它

钚-239 易裂变,是快中子增殖堆与核武器装料;钚-238 半衰期约 87.7 年、衰变放热稳定,是深空探测器(如旅行者号)放射性同位素热电发生器(RTG)的电源。

应用

核燃料航天电源

应用详解单质与化合物用途

元素的主要用途

钚是最重要的人工超铀金属,在核工业中具有不可替代的地位。反应堆中铀-238俘获中子后转变为钚-239,这种易裂变同位素既是生产核武器的核心装料,也是快中子增殖堆的燃料——可以在燃烧钚的同时把铀-238进一步转化出新的钚,实现燃料增殖。由于钚金属密度高、单位质量释热大,钚-238还被制成放射性同位素温差电池(RTG),为旅行者号、卡西尼号、好奇号火星车等深空探测器和部分极地无人站提供长期可靠的电力,是目前人类在无太阳能条件下能使用的少数长寿命电源之一。钚的处理必须在严格的核设施中进行,其毒性和临界安全要求极高,全球存量集中在少数国家的核工业体系内。

常见化合物及其用途

钚的化合物如二氧化钚(PuO2)和三氟化钚(PuF3)只在核燃料后处理和武器材料工厂中受控生产,用于制造 MOX 燃料和武器装料;任何普通实验室都不可能接触到可称量量的钚化合物。

元素小史

1940 年 Seaborg 等合成,以冥王星命名

相关元素

Ac · Th · Pa · U · Np · Am · Cm · Bk ·

常见问题长尾问答 · 数据驱动

钚的熔点是多少?
639 °C
钚的沸点是多少?
3232 °C
钚的密度是多少?
19.82 g/cm³
钚的原子序数和元素分类是什么?
94 · 锕系
钚主要从哪种矿石中提取?
核反应堆(人工合成)
钚主要用在哪些领域?
钚-239 易裂变,是快中子增殖堆与核武器装料;钚-238 半衰期约 87.7 年、衰变放热稳定,是深空探测器(如旅行者号)放射性同位素热电发生器(RTG)的电源。
钚是谁在什么时候发现的?
Glenn T. Seaborg · 1940