Plutonium 239
Le plutonium 239, noté Pu, est l'isotope du plutonium dont le nombre de masse est égal à 239 : son noyau atomique compte et avec un état fondamental ayant un spin 1/2+ pour une masse atomique de . Il est caractérisé par un excès de masse de et une énergie de liaison nucléaire par nucléon de . Un gramme de présente une radioactivité de , tandis qu'un kilogramme de Pu pur est le siège d'environ par seconde. Il est radioactif avec une période de en produisant de l' par moyennant une énergie de désintégration de . Il se désintègre également par fission spontanée avec une probabilité de et une énergie totale par atome fissionné de = . Le Pu est l'un des trois radioisotopes couramment utilisés dans l'industrie et l'armement nucléaires, avec le U et le U. La fission d'un atome d'uranium 235 libère deux ou trois neutrons qui peuvent être capturés par des atomes d'uranium 238 pour donner du après deux successives : ⟶ . Le plutonium 239 a une probabilité de fission plus élevée que l'uranium 235 et libère davantage de neutrons par fission, ce qui lui confère une masse critique plus faible. La fission d'un kilogramme de plutonium 239 peut libérer une énergie équivalente à l'explosion de de TNT (Avec une énergie totale — neutrinos et antineutrinos compris — par atome fissionné de = , cela produit une libération d'énergie de = ). Le Pu pur présente l'avantage de produire relativement peu de fissions spontanées (environ une dizaine par seconde et par kilogramme) et donc d'émissions de neutrons, ce qui permet d'en assembler en quantité largement supérieure à la masse critique avant l'explosion. Cependant, le Pu contient toujours une fraction de Pu résultant de l'absorption d'un neutron supplémentaire lors de la production du Pu à partir du U. Le Pu produit environ par seconde et par kilogramme, ce qui en fait un contaminant indésirable dont on s'efforce de limiter la concentration dans le Pu : le plutonium de qualité militaire n'en contient pas plus de 7 %, tandis que le combustible nucléaire peut en contenir jusqu'à 31,1 %.