El plutonio-241 ( 241 Pu o Pu-241 ) es un isótopo del plutonio que se forma cuando el plutonio-240 captura un neutrón . Al igual que otros isótopos del plutonio (especialmente el 239 Pu), el 241 Pu es fisible , con una sección eficaz de absorción de neutrones aproximadamente un tercio mayor que la del 239 Pu, y una probabilidad similar de fisión en la absorción de neutrones, alrededor del 73%. En el caso de no fisión, la captura de neutrones produce plutonio-242 . En general, los isótopos con un número impar de neutrones tienen más probabilidades de absorber un neutrón y de sufrir fisión en la absorción de neutrones que los isótopos con un número par de neutrones.
El plutonio-241 es un emisor beta con una vida media de 14,3 años, lo que corresponde a una desintegración de aproximadamente el 5% de los núcleos de 241 Pu en un período de un año. Esta desintegración tiene un valor Q de20,78 ± 0,17 keV y una media de5,227 ± 0,043 keV , y no emite rayos gamma . [1] Cuanto más tiempo espera el combustible nuclear gastado antes de reprocesarlo , más se desintegra el 241 Pu en americio-241 , que no es fisible (aunque fisionable por neutrones rápidos ) y es un emisor alfa con una vida media de 432 años; el 241 Am es un importante contribuyente a la radiactividad de los residuos nucleares en una escala de cientos o miles de años. [ cita requerida ] En su estado completamente ionizado, la vida media de desintegración beta del 241 Pu disminuye a 4,2 días, pero solo es posible la desintegración beta en estado ligado . [2]
El plutonio-241 también tiene una rara rama de desintegración alfa en el uranio-237 , que ocurre en aproximadamente el 0,002 % de las desintegraciones. Con un valor Q de5,055 ± 0,005 MeV , puede emitir electrones Auger y rayos X asociados, a diferencia del proceso de desintegración beta. [1]
El americio tiene una valencia y una electronegatividad más bajas que el plutonio, el neptunio o el uranio , por lo que en la mayoría de los procesos de reprocesamiento nuclear , el americio tiende a fraccionarse con los productos de fisión alcalinos ( lantánidos , estroncio , cesio , bario , itrio ) en lugar de con otros actínidos. Por lo tanto, el americio no se recicla en combustible nuclear a menos que se hagan esfuerzos especiales.
En un reactor térmico , el 241 Am captura un neutrón para convertirse en americio -242, que rápidamente se convierte en curio -242 (o, el 17,3% del tiempo, 242 Pu) a través de la desintegración beta . Tanto el 242 Cm como el 242 Pu tienen muchas menos probabilidades de absorber un neutrón, e incluso menos probabilidades de fisión; sin embargo, el 242 Cm tiene una vida corta (vida media de 160 días) y casi siempre sufre una desintegración alfa a 238 Pu en lugar de capturar otro neutrón. En resumen, el 241 Am necesita absorber dos neutrones antes de convertirse nuevamente en un isótopo fisionable .