Плутониумот (Pu) — вештачки елемент, освен за количините трагови кои произлегуваат од неутронскиот зафат од ураниум, и затоа не може да се даде стандардна атомска тежина. Како и сите вештачки елементи, тој нема стабилни изотопи. Бил синтетизиран долго пред да биде пронајден во природата, првиот синтетизиран изотоп бил Pu во 1940 година. Се карактеризираат 22 радиоизотопи на плутониум. Најстабилни се Pu со полураспад од 80,8 милиони години; Pu со полураспад од 373.300 години; и Pu со полураспад од 24.110 години; и Pu со полураспад од 6.560 години. Овој елемент има и осум мета состојби; сите имаат полураспад помал од една секунда.
Познатите изотопи на плутониум се движат од Pu до Pu. Примарните начини на распаѓање пред најстабилниот изотоп, Pu, се преку спонтано цепење и алфа-распаѓање; примарниот режим потоа е бета-распад. Примарните распадни производи пред Pu се изотопи на ураниумот и нептуниум (не земајќи ги предвид производите на цепење), а примарните производи на распаѓање потоа се изотопи на америциумот.
Список на изотопи
|-id=Plutonium-226 | Pu | style="text-align:right" | 94 | style="text-align:right" | 132 | 226.03825(22)# | ≥1 ms | α | U | 0+ | |-id=Plutonium-227 | Pu | style="text-align:right" | 94 | style="text-align:right" | 133 | 227.03947(11)# | | α | U | 5/2+# | |-id=Plutonium-228 | Pu | style="text-align:right" | 94 | style="text-align:right" | 134 | 228.038763(25) | 2.1(13) s | α | U | 0+ | |-id=Plutonium-229 | rowspan=3|Pu | rowspan=3 style="text-align:right" | 94 | rowspan=3 style="text-align:right" | 135 | rowspan=3|229.040145(65) | rowspan=3|91(26) s | α (~50%) | U | rowspan=3|3/2+# | rowspan=3| |- | β (~50%) | Np |- | СЦ (<7%) | (различен) |-id=Plutonium-230 | rowspan=2|Pu | rowspan=2 style="text-align:right" | 94 | rowspan=2 style="text-align:right" | 136 | rowspan=2|230.039648(16) | rowspan=2|105(10) s | α (>73%) | U | rowspan=2|0+ | rowspan=2| |- | β (<27%) | Np |-id=Plutonium-231 | rowspan=2|Pu | rowspan=2 style="text-align:right" | 94 | rowspan=2 style="text-align:right" | 137 | rowspan=2|231.041126(24) | rowspan=2|8.6(5) min | β (87%) | Np | rowspan=2|(3/2+) | rowspan=2| |- | α (13%) | U |-id=Plutonium-232 | rowspan=2|Pu | rowspan=2 style="text-align:right" | 94 | rowspan=2 style="text-align:right" | 138 | rowspan=2|232.041182(18) | rowspan=2|33.7(5) min | ЕЗ (>80%) | Np | rowspan=2|0+ | rowspan=2| |- | α (<20%) | U |-id=Plutonium-233 | rowspan=2|Pu | rowspan=2 style="text-align:right" | 94 | rowspan=2 style="text-align:right" | 139 | rowspan=2|233.042997(58) | rowspan=2|20.9(4) min | β (99.88%) | Np | rowspan=2|5/2+# | rowspan=2| |- | α (0.12%) | U |-id=Plutonium-234 | rowspan=2|Pu | rowspan=2 style="text-align:right" | 94 | rowspan=2 style="text-align:right" | 140 | rowspan=2|234.0433175(73) | rowspan=2|8.8(1) h | ЕЗ (94%) | Np | rowspan=2|0+ | rowspan=2| |- | α (6%) | U |-id=Plutonium-235 | rowspan=2|Pu | rowspan=2 style="text-align:right" | 94 | rowspan=2 style="text-align:right" | 141 | rowspan=2|235.045285(22) | rowspan=2|25.3(5) min | β | Np | rowspan=2|(5/2+) | rowspan=2| |- | α (0.0028%) | U |-id=Plutonium-236 | rowspan=3|Pu | rowspan=3 style="text-align:right" | 94 | rowspan=3 style="text-align:right" | 142 | rowspan=3|236.0460567(19) | rowspan=3|2.858(8) y | αTheorized to also undergo β−β− dЕЗay to 236U | U | rowspan=3|0+ | rowspan=3| |- | СЦ (1.9×10%) | (различен) |- | CD (2×10%) | PbMg |-id=Plutonium-236m | style="text-indent:1em" | Pu | colspan="3" style="text-indent:2em" | 1185.45(15) keV | 1.2(3) μs | ИП | Pu | 5− | |-id=Plutonium-237 | rowspan=2|Pu | rowspan=2 style="text-align:right" | 94 | rowspan=2 style="text-align:right" | 143 | rowspan=2|237.0484079(18) | rowspan=2|45.64(4) d | ЕЗ | Np | rowspan=2|7/2− | rowspan=2| |- | α (0.0042%) | U |-id=Plutonium-237m1 | style="text-indent:1em" | Pu | colspan="3" style="text-indent:2em" | 145.543(8) keV | 180(20) ms | IT | Pu | 1/2+ | |-id=Plutonium-237m2 | style="text-indent:1em" | Pu | colspan="3" style="text-indent:2em" | 2900(250) keV | 1.1(1) μs | СЦ | (различен)
| rowspan=5|Pu | rowspan=5 style="text-align:right" | 94 | rowspan=5 style="text-align:right" | 144 | rowspan=5|238.0495582(12) | rowspan=5|87.7(1) y | α | U | rowspan=5|0+ | rowspan=5|ТрагDouble beta dЕЗay product of U |- | СЦ (1.9×10%) | (различен) |- | CD (1.4×10%) | HgSi |- | CD (<6×10%) | PbMg |- | CD (<6×10%) | PbMg |- | rowspan=2|Pufissile nuclideMost useful isotope for nuclear weapons | rowspan=2 style="text-align:right" | 94 | rowspan=2 style="text-align:right" | 145 | rowspan=2|239.0521616(12) | rowspan=2|2.411(3)×104 y | α | U | rowspan=2|1/2+ | rowspan=2|ТрагNeutron capture product of U |- | СЦ (3.1×10%) | (различен) |-id=Plutonium-239m1 | style="text-indent:1em" | Pu | colspan="3" style="text-indent:2em" | 391.584(3) keV | 193(4) ns | IT | 239Pu | 7/2− | |-id=Plutonium-239m2 | style="text-indent:1em" | Pu | colspan="3" style="text-indent:2em" | 3100(200) keV | 7.5(10) μs | СЦ | (различен) | (5/2+)
| rowspan=3|Pu | rowspan=3 style="text-align:right" | 94 | rowspan=3 style="text-align:right" | 146 | rowspan=3|240.0538117(12) | rowspan=3|6.561(7)×10 y | α | U | rowspan=3|0+ | rowspan=3|ТрагIntermediate dЕЗay product of Pu |- | СЦ (5.796×10%) | (различен) |- | CD (<1.3×10%) | HgSi |-id=Plutonium-240m | style="text-indent:1em" | Pu | colspan="3" style="text-indent:2em" | 1308.74(5) keV | 165(10) ns | IT | 240Pu | 5−
| rowspan=3|Pu | rowspan=3 style="text-align:right" | 94 | rowspan=3 style="text-align:right" | 147 | rowspan=3|241.0568497(12) | rowspan=3|14.329(29) y | β | Am | rowspan=3|5/2+ | rowspan=3| |- | α (0.00245%) | U |- | СЦ (<2.4×10%) | (различен) |-id=Plutonium-241m1 | style="text-indent:1em" | Pu | colspan="3" style="text-indent:2em" | 161.6853(9) keV | 0.88(5) μs | IT | 241Pu | 1/2+ | |-id=Plutonium-241m2 | style="text-indent:1em" | Pu | colspan="3" style="text-indent:2em" | 2200(200) keV | 20.5(22) μs | СЦ | (различен)
| rowspan=2|Pu | rowspan=2 style="text-align:right" | 94 | rowspan=2 style="text-align:right" | 148 | rowspan=2|242.0587410(13) | rowspan=2|3.75(2)×10 y | α | U | rowspan=2|0+ | rowspan=2| |- | СЦ (5.510×10%) | (различен) |-id=Plutonium-243 | Pu | style="text-align:right" | 94 | style="text-align:right" | 149 | 243.0620021(27) | 4.9553(25) h | β | Am | 7/2+ | |-id=Plutonium-243m | style="text-indent:1em" | Pu | colspan="3" style="text-indent:2em" | 383.64(25) keV | 330(30) ns | IT | 243Pu | (1/2+)
| rowspan=3|Pu | rowspan=3 style="text-align:right" | 94 | rowspan=3 style="text-align:right" | 150 | rowspan=3|244.0642044(25) | rowspan=3|8.13(3)×10 y | α (99.88%) | U | rowspan=3|0+ | rowspan=3|ТрагInterstellar, some may also be primordial but such claims are disputed |- | СЦ (0.123%) | (различен) |- | ββ (<7.3×10%) | Cm |-id=Plutonium-244m | style="text-indent:1em" | Pu | colspan="3" style="text-indent:2em" | 1216.0(5) keV | 1.75(12) s | IT | 244Pu | 8− | |-id=Plutonium-245 | Pu | style="text-align:right" | 94 | style="text-align:right" | 151 | 245.067825(15) | 10.5(1) h | β | Am | (9/2−) | |-id=Plutonium-245m1 | style="text-indent:1em" | Pu | colspan="3" style="text-indent:2em" | 264.5(3) keV | 330(20) ns | IT | 245Pu | (5/2+) | |-id=Plutonium-245m2 | style="text-indent:1em" | Pu | colspan="3" style="text-indent:2em" | 2000(400) keV | 90(30) ns | СЦ | (различен)
|-id=Plutonium-246 | Pu | style="text-align:right" | 94 | style="text-align:right" | 152 | 246.070204(16) | 10.84(2) d | β | Am | 0+ | |-id=Plutonium-247 | Pu | style="text-align:right" | 94 | style="text-align:right" | 153 | 247.07430(22)# | 2.27(23) d | β | Am | 1/2+# |
Актиноиди наспроти производи за цепење
Забележителни изотопи
Плутониум-238 има полраспад од 87,74 години и емитира алфа-честички. Чистата Pu за радиоизотопски топлинскоелектрични генератори кои напојуваат некои вселенски летала се произведува со неутронски зафат на нептуниум-237, но плутониумот од потрошеното јадрено гориво може да содржи дури неколку проценти Pu, кои потекнуваат од Np, алфа-распад од Cm или (n,2n). Плутониум-239 има полураспад од 24.100 години. Pu и Pu се цепаат; што значи дека нивните јадра може да се поделат со тоа што ќе бидат бомбардирани од бавни топлински неутрони, ослободувајќи енергија, гама-зрачење и повеќе неутрони. Затоа може да одржи јадрената верижна реакција, што ќе доведе до примена во јадрено оружје и јадрени реактори. Pu се синтетизира со зрачење на ураниум-238 со неутрони во јадрен реактор, а потоа се обновува преку јадрена преработка на горивото. Понатамошниот неутронски зафат произведува последователно потешки изотопи. Плутониум-240 има висока стапка на спонтано цепење, што го зголемува позадинското неутронско зрачење на плутониумот. Плутониумот е оценет со пропорција од Pu: класа на оружје (<7%), степен на гориво (7–19%) и степен на реакторот (>19%). Пониските оценки се помалку погодни за бомби и топлински реактори, но можат да поттикнат брзи реактори. Плутониум-241 се подлага на цепење, и тоа преку бета-распад со полураспад од 14 години до америциум-241. Плутониум-242 не се подлага на цепење, ниту е многу плоден (потребни се уште 3 неутронски зафати за да се распадне); и има низок пресек за неутронски зафат и подолг полураспад од кој било од полесните изотопи. Плутониум-244 е најстабилниот изотоп на плутониум, со полураспад од околу 80 милиони години. Не се произведува значително во јадрени реактори бидејќи Pu има краток полураспад, но дел се произведува во јадрени експлозии. Pu е пронајден во меѓуѕвездениот простор и има втор најдолг полураспад од кој било не-исконски радиоизотоп.
Производство и употреба десно|мини| Пелета од Pu, која свети од сопствената топлина, што се користи за топлинскоелектрични генератори на радиоизотоп . мини| Проток на трансмутација помеѓу Pu и Cm. Брзината на трансмутација не е прикажана и многу варира според нуклидот. Cm – Cm се долговечни со незначително распаѓање. Pu е изотоп кој се цепи второ најкористено јадрено гориво во јадрените реактори по ураниум-235, и најкористено гориво во делот за цепење на јадреното оружје, се произведува од ураниум-238 со неутронски зафат проследен со две бета-распади.
Pu, Pu и Pu се произведуваат со дополнителен неутронски зафат. Изотопите со непарна маса Pu и Pu имаат околу 3/4 шанси да претрпат цепење при топлински неутронски зафат и околу 1/4 шанса да го задржат неутронот и да станат следниот потежок изотоп. Изотопите со рамномерна маса се плодни, но не се делат и исто така имаат помала веројатност (напречен пресек) за неутронски зафат; затоа, тие имаат тенденција да се акумулираат во јадрено гориво што се користи во топлински реактор, дизајн на речиси сите јадрени централи денес. Во плутониумот што се користи вторпат во топлинските реактори во MOX горивото, Pu може да биде дури и најчестиот изотоп. Сите изотопи на плутониум и други актиниоди, сепак, се расцепуваат со брзи неутрони. Pu има умерен пресек со топлинско впивање на неутрони, така што производството на Pu во топлински реактор станува значителен дел колку што е производството на Pu.
Pu има полураспад од 14 години и има малку повисоки топлински неутронски пресеци од Pu и за цепење и за впивање. Додека јадреното гориво се користи во реакторот, јадрото Pu е многу поверојатно да се расцепи или да зафати неутрон отколку да се распадне. Pu претставува значителен дел од цепење во горивото на топлинскиот реактор што се користи некое време. Меѓутоа, во потрошеното јадрено гориво кое не се подложува брзо на јадрена преработка, но наместо тоа се лади со години по употребата, голем дел или поголемиот дел од Pu ќе доживее бета-распад до америциум-241, еден од помалите актиниди, силен алфа емитер и тежок за употреба во топлинските реактори.