In de NRC stond dat de voorraad plutonium-238 in de wereld opraakt. De NASA gebruikt plutonium-238 als energiebron voor sommige ruimtemissies. Pu-238 komt op aarde niet van nature voor. De halfwaardetijd van Pu-238 is 88 jaar.
a) Zoek op (internet) hoe Pu-238 vervalt.
b) Waarom is Pu-238 een handige energiebron? Geef minimaal twee redenen.
c) Wat is het gevaar van Pu-238?
Waar komt die voorraad Pu-238 op aarde dan vandaan? Tot 1988 was het afkomstig van het Amerikaanse kernwapenprogramma, daarna werd het van Rusland gekocht, dat blijkbaar uit haar kernwapenprogramma nog voorraden had liggen!
Hoe wordt dat Pu-238 gemaakt? De grondstof is neptunium-237. Dat wordt in het Amerikaanse nationale laboratorium in Oak Ridge bestraald en een deel van de atoomkernen van het neptunium absorbeert daarbij een neutron, zendt een elektron uit en gaat over in Pu-238. Op die manier wordt er niet meer dan anderhalve kilogram Pu-238 per jaar geproduceerd.
d) Geef de kernreactievergelijkingen waarbij Pu-238 wordt geproduceerd.
Maar waar komt dat Np-237 dan wel vandaan? Het zit als afval in de ‘opgebrande’ brandstof van kerncentrales.
e) Waarom staat ‘opgebrand’ tussen aanhalingstekens?
Uitwerking vraag (a)
Pu-238 vervalt via α-straling (He-kernen) naar U-234. Daarbij komt ook warmte vrij.
Uitwerking vraag (b)
1. Pu-238 geeft gedurende lange tijd een beetje warmte af.
2. Geen verbranding, dus geen zuurstof of andere oxidator nodig.
3. Ver weg van de zon is er geen zonlicht om energie te krijgen: Pu-238 heeft geen zonlicht nodig om energie te leveren.
Uitwerking vraag (c)
Pu is net als andere zware metalen giftig. Met name plutoniumstof kan stralingsziekten veroorzaken als het ingeademd wordt en in de longen terecht komt en daar kleine gebieden door α-straling kapot maakt.
Uitwerking vraag (d)
${_{93}^{237}\textrm{Np}} + {_{0}^{1}\textrm{n}} \rightarrow {_{93}^{238}\textrm{Np}} \rightarrow {_{94}^{238}\textrm{Pu}} + {_{1}^{0}\beta}$
Uitwerking vraag (e)
Het uranium brandt niet op, maar door kernreacties verandert het in andere stoffen.
