Plutonio-238: differenze tra le versioni

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|Nome =

|Simbolo = ²³⁸Pu

|Protoni = 9294

|Neutroni = 144

|Elettroni = 94

|Peso atomico = {{M|238,049553|ul=uma}}

|Abbondanza isotopica = 0,7204(6)%

|Spin =

|Emivita = {{M|87,7|ul=anno}}<ref>{{cita web|url=http://ne.oregonstate.edu/rebuilding-supply-pu-238 |titolo=Rebuilding the supply of Pu-238]|editore=[[Oregon State University]]}}</ref><ref>[https://newatlas.com/ornl-plutonium-238-production-space/41041/ US restarts production of plutonium-238 to power space missions]. David Szondy, ''New Atlas''. 23 dicembre 2015.</ref>

|Decadimento = [[Decadimento alfa|α]] (99,99999922%)

|Prodotto di decadimento = [[Uranio#Isotopi|²³⁴U]] ([[Decadimento alfa|α]])

|Densità ghiaccio =

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Il '''plutonio-238''' ('''²³⁸Pu''' o '''Pu-238''') è un [[isotopo]] [[Radionuclide|radioattivo]] del [[plutonio]] che ha un'[[Emivita (fisica)|emivita]] di 87,7 anni.

Il plutonio-238 è un potente emettitore di [[Particella α|raggi alfa]]; poiché le particelle alfa vengono facilmente bloccate, ciò rende l'isotopo del plutonio-238 adatto per l'uso nei [[Generatore termoelettrico a radioisotopi|generatori termoelettrici a radioisotopi]] (RTG) e nelle [[unità riscaldante a radioisotopi|unità riscaldanti a radioisotopi]]. La [[densità]] del plutonio-238 a temperatura ambiente è di circa {{M|19,8|ul=g/cm3}},<ref>{{citeCita journalpubblicazione|autore=Siegfried S. Hecker|titolo=Plutonium and its alloys: from atoms to microstructure|rivista=Los Alamos Science|volume=26|data=2000|p=331|url=https://fas.org/sgp/othergov/doe/lanl/pubs/00818035.pdf}}</ref> e ogni grammo di ²³⁸Pu genera circa 0,57 [[watt]] di [[potenza termica]].<ref>{{cita web|titolo=Assessment of Plutonium-238 production alternatives|url=https://www.energy.gov/sites/prod/files/NEGTN0NEAC_PU-238_042108.pdf|cognome=Miotla|nome=Dennis|data=21 aprile 2008|p=3}}</ref>

|autore = Siegfried S. Hecker

|title = Plutonium and its alloys: from atoms to microstructure

|journal = Los Alamos Science

|volume = 26

|date = 2000

|page=331

|url = https://fas.org/sgp/othergov/doe/lanl/pubs/00818035.pdf}} e ogni grammo di ²³⁸Pu genera circa 0,57 [[watt]] di [[potenza termica]].<ref>{{cita web|titolo=Assessment of Plutonium-238 production alternatives|url=https://www.energy.gov/sites/prod/files/NEGTN0NEAC_PU-238_042108.pdf|cognome=Miotla|nome=Dennis|data=21 aprile 2008|p=3}}</ref>

La [[Massa critica (fisica)|massa critica]] della sfera nuda del plutonio metallico-238 metallico non è nota con precisione, ma il suo intervallo calcolato è compreso tra 9,04 e 10,07 chilogrammi.<ref name='critical'>{{cita web|autore = A. Blanchard|etal=si|titolo = Updated Critical Mass Estimates for Plutonium-238 (WSRC-MS-99-00313)|data = 1999|editore = Savannah River Site|url = https://sti.srs.gov/fulltext/ms9900313/ms9900313.html}}</ref>

== Storia ==

È stato il primo [[Isotopi del plutonio|isotopo del plutonio]] ad essere scoperto. Fu sintetizzato da [[Glenn Theodore Seaborg|Glenn Seaborg]] e colleghi nel 1941 bombardando l'uranio-238 con [[Deutone|deutoni]], creando [[nettunio|nettunio-238]], che poi decade per formare ²³⁸Pu. Il plutonio-238 decade in [[Isotopi dell'uranio|uranio-234]] e successivamente, lungo la [[catena di decadimento]] in [[Piombo#Isotopi|piombo-206]].<ref>{{cita web |titolo=Plutonium-238 Production for Space Exploration |url=https://www.acs.org/content/acs/en/education/whatischemistry/landmarks/plutonium-238-production.html}}</ref>

== Produzione ==

I reattori di plutonio provenienti dal [[combustibile nucleare esaurito]] contengono diversi isotopi. Il Pu-238 rappresenta solo l'1 o il 2%, ma potrebbe essere responsabile di gran parte del [[calore di decadimento]] a breve termine a causa della sua breve emivita rispetto ad altri isotopi di plutonio.

Il plutonio-238 puro viene preparato mediante irradiazione del nettunio-237, uno degli [[attinoidi]] minori, che può essere recuperato durante il [[riprocessamento]] del combustibile nucleare esaurito, o mediante irradiazione di [[americio]] in un reattore.<ref>{{cita web|url=https://patents.google.com/patent/US6896716B1/en|titolo=Process for producing ultra-pure plutonium-238 |editore=Google.com }}</ref> In entrambi i casi, i composti vengono sottoposti a un trattamento chimico, inclusa la [[Dissoluzione (chimica)|dissoluzione]] in [[acido nitrico]] per estrarre il plutonio-238. Un campione di 100&nbsp;kg di combustibile per [[Reattore nucleare ad acqua leggera|reattori ad acqua leggera]] (LWR) irradiato per tre anni contiene solo circa 700 grammi di nettunio-237 e il nettunio deve essere estratto selettivamente. Quantità significative di Pu-238 puro possono anche essere prodotte in un [[ciclo del combustibile nucleare|ciclo di combustibile]] al [[torio]].<ref>{{cita web|titolo=NASA needs Pu-238 now. The Medical Community needs isotopes now|url=http://www.thoriumenergyalliance.com/downloads/plutonium-238.pdf|opera=Thorium Energy Alliance|urlmorto=sì|formato=PDF|accesso=28 settembre 2023|dataarchivio=21 settembre 2013|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20130921060531/http://www.thoriumenergyalliance.com/downloads/plutonium-238.pdf}}</ref>

== Applicazioni ==

A differenza del [[plutonio-239]], il plutonio-238 non è adatto per le [[Arma nucleare|armi nucleari]], per via della sua breve emivita e poca stabilità. In passato, negli [[anni 1960]], negli [[Stati Uniti d'America|Stati Uniti]] il plutonio-238 divenne disponibile per usi non militari, e furono proposte e testate numerose applicazioni, compreso il programma di [[pacemaker]], iniziato il 1 giugno 1966. Vennero così prodotti dei pacemaker con plutonio-238 che, a differenza delle batterie dell'epoca, potevano fornire energia per decenni. L'ultima di queste unità fu impiantata in un individuo nel 1988; successivamente i pacemaker vennero prodotti con alimentazione a [[Pila (elettrotecnica)#Pile al litio|batterie]] al [[litio]], che avevano una durata prevista di 10 o più anni senza gli svantaggi legati alle radiazioni e agli ostacoli normativi.<ref>{{cita web|url=https://www.lanl.gov/orgs/nmt/nmtdo/AQarchive/05spring/heart.html|titolo=Los Alamos made material for plutonium-powered pumper}}</ref>

L'applicazione principale del ²³⁸Pu è come fonte di calore nei [[Generatore termoelettrico a radioisotopi|generatori termoelettrici a radioisotopi]] (RTG) e nelle [[Unità riscaldante a radioisotopi|unità riscaldanti a radioisotopi]] (RHU), spesso usate nei sistemi delle [[Sonda spaziale|sonde spaziali]], in particolare quelle dirette nel [[sistema solare esterno]], dove i [[Pannello fotovoltaico|pannelli solari]] risultano inutilizzabili per la scarsa [[radiazione solare]] disponibile. La tecnologia RTG, sviluppata a [[Los Alamos]] dagli stessi studi sui pacemaker, è stata ampiamente utilizzata in diverse missioni spaziale della [[NASA]], dalla [[Pioneer 10]] ed [[Pioneer 11|11]], alla [[Voyager 1]] e [[Voyager 2|2]], la [[Sonda Galileo|Galileo]], la [[Cassini-Huygens]], la [[New Horizons]] e tante altre, così come nei [[esplorazione di Marte|rover su Marte]], da ultimo ''[[Perseverance (rover)|Perserverance]]''.<ref name=Witze>{{cita pubblicazione|autore=Alexandra Witze|url=https://www.nature.com/articles/515484a#/powertrip|titolo=Nuclear power: Desperately seeking plutonium|rivista=[[Nature]]|data=25 novembre 2014|volume=515|pp=484-486}}</ref>

Dopo la chiusura delle fabbriche di produzione negli Stati Uniti nel 1988, le ultime missioni spaziali alimentate da RTG furono la Cassini-Huygens (progettata negli anni 1980) e la New Horizons. I miglioramenti sull'efficienza dei pannelli solari consentirono alla NASA di lanciare la [[Juno (sonda spaziale)|missione Juno]] con i soli pannelli solari verso [[Giove (astronomia)|Giove]], dove la radiazione solare è 25 volte meno di quella che arriva in orbita terrestre. Tuttavia per missioni più lontane, o per riscaldare lander o rover sulle superfici della [[Luna]] e di [[Marte (astronomia)|Marte]], i pannelli solari rimangono insufficienti per mantenere i sistemi attivi per periodi di tempo prolungati. Nel 2015 il Dipartimento dell'Energia dell'[[Oak Ridge National Laboratory]], con un finanziamento di 15 milioni da parte della NASA, ha riaperto piccoli siti di produzione di plutonio-238 per uso prettamente aerospaziale.<ref>{{cita web|url=https://www.media.inaf.it/2015/12/23/la-nasa-torna-al-plutonio-238/#:~:text=50%20grammi%20di%20plutonio%2D238%2C%20e%20la%20NASA%20torna%20ad,dell'Oak%20Ridge%20National%20Laboratory.|titolo=La NASA torna al plutonio-238|data=2015}}</ref> La prima produzione di plutonio-238 degli anni 2010 negli Stati Uniti è stata usata per la missione [[Mars 2020]],<ref>{{cita web|url=https://www.scientificamerican.com/article/why-nasas-perseverance-mars-rover-uses-nuclear-energy/|titolo=Why NASA’s Perseverance Mars Rover Uses Nuclear Energy|data=29 luglio 2020}}</ref> altro ne sarà usato ad esempio per la futura missione ''[[Dragonfly (sonda spaziale)|Dragonfly]]'', che partirà nel 2027 per esplorare [[Titano (astronomia)|Titano]], la [[Satelliti naturali di Saturno|maggior luna]] di [[Saturno (astronomia)|Saturno]].

== Note ==

<references/>

== Altri progetti ==

{{interprogetto}}

== Collegamenti esterni ==

* {{Collegamenti esterni}}

{{Isotopi}}

{{Controllo di autorità}}

{{portale|chimica|energia|fisica}}

[[Categoria:Isotopi]]

[[Categoria:Combustibili nucleari]]

[[Categoria:Plutonio]]