Plutonio-244 - Plutonium-244

El plutonio-244 ( ²⁴⁴ Pu) es un isótopo del plutonio que tiene una vida media de 80 millones de años. Esto es más largo que cualquiera de los otros isótopos de plutonio y más largo que cualquier otro isótopo de actínido, excepto los tres que abundan naturalmente: uranio-235 (704 millones de años), uranio-238 (4.468 millones de años) y torio-232 (14.05 millones de años). mil millones de años). Aunque los estudios están en conflicto, dadas las matemáticas de la desintegración del plutonio-244, una cantidad extremadamente pequeña aún debería estar presente en la composición de la Tierra, lo que la convierte en un candidato probable, aunque no probado, como el de menor duración (o quizás el segundo de menor duración) de la Tierra. elementos primordiales .

Las mediciones precisas, que comenzaron a principios de la década de 1970, han detectado plutonio-244 primordial , lo que lo convierte en el nucleido primordial de vida más corta. La cantidad de ²⁴⁴ Pu en la nebulosa pre- solar (4.57 × 10 hace ⁹  años) se estimó en 0.8% la cantidad de ²³⁸ U.Como la edad de la Tierra es aproximadamente 57 vidas medias de ²⁴⁴ Pu, la cantidad de plutonio -244 a la izquierda debe ser muy pequeño; Hoffman y col. estimó su contenido en el mineral de tierras raras bastnasita como c ₂₄₄  = 1.0 × 10 ⁻¹⁸  g / g, que correspondía al contenido en la corteza terrestre tan bajo como 3 × 10 ⁻²⁵ g / g (es decir, la masa total de plutonio -244 en la corteza terrestre es de aproximadamente 9 g). Dado que el plutonio-244 no se puede producir fácilmente mediante la captura de neutrones naturales en el entorno de baja actividad neutrónica de los minerales de uranio (ver más abajo), su presencia no puede explicarse de manera plausible por ningún otro medio que no sea la creación por nucleosíntesis del proceso r en supernovas . Por tanto, el plutonio-244 debería ser el segundo isótopo primordial de vida más corta y el más pesado hasta ahora detectado o predicho teóricamente.

Una empresa japonesa de exploración petrolera encontró rastros de ²⁴⁴ Pu (que llegaron a la Tierra en los últimos 10 millones de años) en rocas del océano Pacífico.

La detección de ²⁴⁴ Pu primordial en 1971 no está confirmada por mediciones recientes más sensibles que utilizan el método de espectrometría de masas con acelerador . En este estudio, no se observaron rastros de plutonio-244 en las muestras de bastnasita (tomadas de la misma mina que en el estudio anterior), por lo que solo se obtuvo un límite superior en el contenido de ²⁴⁴ Pu: c ₂₄₄ <0.15 × 10 ^{- 18} g / g, que es 370 (o menos) átomos por gramo de muestra, al menos 7 veces menor que la abundancia medida por Hoffman et al.

Se ha detectado plutonio interestelar-244 vivo en polvo de meteorito en sedimentos marinos, aunque los niveles detectados son mucho más bajos de lo que cabría esperar a partir del modelo actual de la caída del medio interestelar . Es importante recordar, sin embargo, que para ser un nucleido primordial , uno que constituye la amalgama que orbita el Sol y que finalmente se fusionó en la Tierra, el plutonio-244 debe haber comprendido parte de la nebulosa solar, en lugar de haber sido reposición de polvo meteorítico extrasolar. La presencia de plutonio-244 en composición meteorítica sin evidencia de que el meteoro se originó en el disco formativo del sistema solar apoya la hipótesis de que Pu-244 era lo suficientemente abundante como para haber formado parte de ese disco, si un meteoro extrasolar lo contenía en algún otro sistema soportado gravitacionalmente, pero tal meteoro no puede probar la hipótesis. Solo el improbable descubrimiento de Pu-244 dentro de la composición de la Tierra podría hacer eso.

A diferencia del plutonio-238 , plutonio-239 , plutonio-240 , plutonio-241 y plutonio-242 , el plutonio-244 no se produce en cantidad por el ciclo del combustible nuclear , porque una mayor captura de neutrones en el plutonio-242 produce plutonio-243 que ha una vida media corta (5 horas) y la beta se desintegra rápidamente a americio-243 antes de tener muchas oportunidades de capturar neutrones en cualquier entorno de flujo de neutrones que no sea muy alto. En teoría, la explosión de un arma nuclear puede producir algo de plutonio-244 mediante la captura rápida sucesiva de neutrones , que podría asignarse a la lluvia radiactiva de tal arma. Sin embargo, hasta la fecha, no se ha encontrado tal transmutación de plutonio o uranio en cantidad suficiente para ser identificada, especialmente dado que las pruebas a nivel de superficie o atmosférico de artefactos nucleares fueron evitadas por las dos únicas potencias mundiales que hasta ahora tienen la capacidad para ejecutar tales artilugios. ensayos, por tratado mutuo en el Tratado de Prohibición Parcial de Ensayos Nucleares de 1963.

Referencias