Plutonium

2008 / 9 Sekolah Seleksi Wikipedia. Terkait subyek: Unsur kimia
94 neptunium plutonium ← → amerisium
Sm
↑
Pu
↓
(Uqq)
Tabel Periodik - Tabel periodik
Umum
Nama, Simbol, Nomor plutonium, Pu, 94
Kimia seri aktinida
Group, Periode, Blok n / a, 7, f
Penampilan keperakan putih
Bersarung tangan memegang "tombol" plutonium halus
Standar atom berat (244) g mol ·-1
Konfigurasi elektron [Rn] 7s2 5f6
Elektron per shell 2, 8, 18, 32, 24,, 8 2
Sifat-sifat fisik
Fase padat
Kepadatan (r.t. dekat) 19,816 g · cm-3
Cair kepadatan di m.p. 16,63 g · cm-3
Titik leleh 912,5 K
(639,4 ° C, 1182,9 ° F)
Titik didih 3505 K
(3228 ° C, 5842 ° F)
Fusi panas 2,82 kJ · mol-1
Panas penguapan 333,5 kJ mol-1 ·
Khusus kapasitas panas (25 ° C) 35.5 J mol-· 1 · K-1
Tekanan uap P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
T (K) 1756 1953 2198 2511 2926 3499
Atom properti
Struktur kristal monoklinik
Oksidasi negara 6, 5, 4, 3
(Oksida amfoter)
Elektronegativitas 1,28 (skala Pauling)
Energi ionisasi 1: 584,7 kJ / mol
Jari-jari atom 175 pm
Bermacam-macam
Magnetic pemesanan tidak ada data
Resistivitas listrik (0 ° C) 1,460 μΩ · M
Konduktivitas termal (300 K) 6,74 W · M-1 · K-1
Ekspansi termal (25 ° C) 46,7 pM · M-1 · K-1
Kecepatan suara (batang tipis) (20 ° C) 2260 m / s
Young modulus's 96 GPa
Modulus geser 43 GPa
Rasio Poisson 0,21
Nomor CAS 7440-07-5 registri
Dipilih isotop
Artikel utama: Isotop iso NA plutonium hidup setengah DM DE (MeV) DP
Syn 238Pu 88 SF y - -
α 234U 5.5
239Pu syn 2.41 × 104 SF y - -
α 5,245 235U
240Pu syn 6,5 × 103 SF y - -
α 5,256 236U
241Pu syn β y 14-0,02078 241 Am
SF - -
242Pu syn 3,73 × 105 SF y - -
α 4,984 238U
244Pu jejak 8,08 × 107 y α 4,666 240U
SF - -
Referensi

Plutonium (diucapkan / toʊniəm PLU ː /) adalah suatu unsur kimia langka radioaktif, logam dan beracun. Ia memiliki lambang Pu dan nomor atom 94. Ini adalah elemen fisil yang digunakan di sebagian besar senjata nuklir modern. Isotop plutonium yang paling signifikan adalah 239Pu, dengan paruh 24.100 tahun. Hal ini dapat dibuat dari uranium alam. Isotop yang paling stabil adalah 244Pu, dengan waktu paruh sekitar 80 juta tahun, cukup lama dapat ditemukan dalam jumlah yang sangat kecil di alam, membuat 244Pu atom nukleon-terkaya yang secara alami terjadi di kerak bumi, meskipun dalam jejak kecil.

Karakteristik Terkemuka

Plutonium telah disebut "logam paling kompleks" dan "impian seorang ahli fisika, tetapi mimpi buruk seorang insinyur" untuk sifat khas fisik dan kimia. Ia memiliki enam alotrop normal dan yang ketujuh di bawah tekanan. Para alotrop memiliki tingkat energi yang sangat mirip tetapi jauh berbeda kerapatan, membuat plutonium sangat sensitif terhadap perubahan temperatur, tekanan, atau kimia, dan memungkinkan untuk perubahan volume dramatis selama transisi fase (dalam aplikasi nuklir, biasanya paduan dengan sejumlah kecil galium , yang menstabilkan dalam fase-delta). Plutonium keperakan dalam bentuk murni, namun memiliki kuning becek ketika teroksidasi. Ini memiliki struktur simetri rendah, menyebabkan ia menjadi semakin lebih rapuh dari waktu ke waktu. Karena diri irradiates, itu usia baik dari luar-dalam dan luar-dalam. Namun, diri iradiasi juga dapat menyebabkan anil yang dapat melawan beberapa efek penuaan. Secara umum, sifat penuaan tepat plutonium yang sangat kompleks dan kurang dipahami, sangat rumit upaya untuk memprediksi keandalan komponen senjata masa depan.

Panas yang dilepaskan oleh emisi partikel alfa membuat plutonium hangat untuk sentuhan dalam jumlah yang wajar. Ini menampilkan lima negara oksidasi ion dalam larutan air:

Pu (III), sebagai Pu3 + (lavender biru)
Pu (IV), sebagai Pu4 + (kuning coklat)
Pu (V), sebagai PuO2 + (dianggap pink; ion ini tidak stabil dalam larutan dan akan proporsional ke Pu4 + dan PuO22 +; yang Pu4 + kemudian akan mengoksidasi PuO2 sisa + menjadi PuO22 +, dikurangi pada gilirannya Pu3 + Dengan demikian, larutan mengandung air dari. plutonium cenderung dari waktu ke waktu menuju campuran Pu3 + dan PuO22 +.)
Pu (VI), sebagai PuO22 + (oranye merah muda)
Pu (VII), sebagai PuO52-(merah tua); ion heptavalent jarang dan disiapkan hanya dalam kondisi oksidasi yang ekstrim.

Warna yang sebenarnya ditunjukkan oleh solusi Pu tergantung pada keadaan oksidasi dan sifat dari anion asam, yang mempengaruhi tingkat kompleks spesies Pu oleh anion asam.

Aplikasi

239Pu isotop fisil adalah komponen kunci dalam senjata nuklir, karena kemudahan dan ketersediaan fissioning. Massa kritis untuk lingkup unreflected plutonium adalah 16 kg, tetapi melalui penggunaan neutron-mencerminkan merusak lubang plutonium dalam bom fisi dikurangi menjadi 10 kg, yang merupakan bola dengan diameter 10 cm. Proyek Manhattan "Fat Man" bom plutonium tipe, dengan menggunakan kompresi peledak Pu untuk kepadatan lebih tinggi dari biasanya, mampu berfungsi dengan inti plutonium hanya 6.2 kg. peledakan lengkap dapat dicapai melalui penggunaan sumber neutron tambahan (sering dari sejumlah kecil bahan bakar fusi). Bom Fat Man memiliki hasil ledakan dari 21 kiloton. (Lihat juga desain senjata nuklir.)

Isotop plutonium-238 (238Pu) memiliki paruh 88 tahun dan memancarkan sejumlah besar energi panas seperti membusuk. Menjadi pemancar alfa, itu menggabungkan radiasi energi tinggi dengan penetrasi yang rendah (sehingga membutuhkan minimal perisai). Karakteristik ini membuatnya cocok untuk pembangkit tenaga listrik untuk perangkat yang harus berfungsi tanpa pemeliharaan langsung untuk rentang waktu yang kurang lebih seumur hidup manusia. Oleh karena itu digunakan dalam generator termoelektrik radioisotop seperti yang powering Cassini dan New Horizons (Pluto) probe ruang; versi sebelumnya teknologi yang sama didukung sistem ALSEP dan EASEP termasuk eksperimen seismik pada misi Apollo Moon.

238Pu telah berhasil digunakan untuk alat pacu jantung daya buatan, untuk mengurangi risiko operasi berulang. Ini telah digantikan oleh sel primer berbasis lithium, tetapi tahun 2003 ada di suatu tempat antara 50 dan 100 alat pacu jantung plutonium bertenaga masih ditanamkan dan berfungsi dalam kehidupan pasien.

Sejarah
Glenn Seaborg di Counter Geiger, 301 Gilman Hall, Berkeley, California, di mana ia menemukan plutonium.
Glenn Seaborg di Counter Geiger, 301 Gilman Hall, Berkeley, California, di mana ia menemukan plutonium.

Produksi plutonium dan neptunium oleh membombardir uranium-238 dengan neutron diperkirakan pada tahun 1940 oleh dua tim bekerja secara independen: Edwin M. McMillan dan Philip Abelson di Berkeley Radiasi Laboratorium di Universitas California, Berkeley, dan oleh Egon Bretscher dan Norman Feather di Laboratorium Cavendish Universitas Cambridge untuk proyek Paduan Tube. Kebetulan kedua tim mengusulkan nama yang sama untuk mengikuti pada dari uranium, mengikuti urutan planet-planet luar.

Pertama isolasi

Plutonium pertama kali diproduksi dan terisolasi pada tanggal 14 Desember 1940 oleh Dr Glenn T. Seaborg, Edwin M. McMillan, Kennedy JW, ZM Tatom, dan AC Wahl oleh penembakan deuteron uranium di siklotron 60-inci di Berkeley. Penemuan itu dirahasiakan karena perang. Saat itu dinamai Pluto, yang telah ditemukan langsung setelah neptunium (yang sendiri adalah salah satu lebih tinggi pada tabel periodik dari uranium), dengan analogi ke planet sistem pemesanan surya sebagai Pluto dianggap sebagai planet pada waktu (meskipun secara teknis harus memiliki telah "plutium", Seaborg mengatakan bahwa dia tidak berpikir itu terdengar sebagus "plutonium"). Seaborg memilih huruf "Pu" sebagai lelucon, yang berlalu tanpa pemberitahuan ke dalam tabel periodik. Awalnya, Seaborg dan lainnya berpikir tentang penamaan unsur "ultinium" atau "extremium" karena mereka percaya pada waktu itu mereka telah menemukan elemen yang mungkin terakhir di tabel periodik.

Ahli kimia di University of Chicago mulai mempelajari unsur radioaktif baru diproduksi. George Herbert Jones Laboratorium di universitas adalah situs di mana, pada tanggal 18 Agustus 1942, jumlah jejak elemen ini baru diisolasi dan diukur untuk pertama kalinya. Prosedur ini memungkinkan ahli kimia untuk menentukan berat atom unsur baru. 405 Kamar bangunan diangkat menjadi National Historic Landmark Mei 1967.

Produksi

Selama Proyek Manhattan, reaktor produksi pertama, X-10 Graphite Reaktor, dibangun di situs Tennessee Oak Ridge, yang menjadi Oak Ridge National Laboratory. Kemudian, besar (200MWt) reaktor didirikan di Situs Hanford (dekat Richland, Washington), untuk produksi plutonium, yang digunakan dalam bom atom pertama kali digunakan pada pengujian "Trinitas" pada bulan Juli 1945. Plutonium juga digunakan dalam bom "Fat Man" dijatuhkan di Nagasaki, Jepang pada bulan Agustus 1945. The "Little Boy" bom dijatuhkan di Hiroshima dimanfaatkan uranium-235, tidak plutonium.

timbunan besar plutonium "senjata-kelas" yang dibangun oleh Uni Soviet dan Amerika Serikat selama Perang Dingin. Reaktor AS di Hanford dan Sungai Savannah di South Carolina Situs memproduksi 103.000 kg; Diperkirakan ada 170.000 kg lain plutonium militer di Rusia, dengan 300.000 kg akumulasi di seluruh dunia. Sejak akhir Perang Dingin, stok ini telah menjadi fokus kekhawatiran proliferasi nuklir. Pada tahun 2002, Amerika Serikat Departemen Energi menguasai 34 ton metrik kelebihan stok plutonium senjata-grade dari Amerika Serikat Departemen Pertahanan, dan pada awal tahun 2003 sedang mempertimbangkan mengubah beberapa pembangkit listrik tenaga nuklir di AS dari bahan bakar uranium yang diperkaya untuk MOX bahan bakar sebagai alat untuk membuang saham plutonium.
Situs Hanford reaktor produksi plutonium di sepanjang Sungai Columbia selama Proyek Manhattan.
Situs Hanford reaktor produksi plutonium di sepanjang Sungai Columbia selama Proyek Manhattan.

Medis eksperimentasi

Selama tahun-tahun awal setelah penemuan plutonium, ketika sifat biologis dan fisik sangat kurang dipahami, serangkaian percobaan radiasi manusia yang dilakukan oleh pemerintah AS dan organisasi-organisasi swasta yang bertindak atas namanya. Selama dan setelah berakhirnya Perang Dunia II, ilmuwan yang bekerja di Proyek Manhattan dan senjata nuklir proyek-proyek penelitian yang dilakukan studi tentang efek plutonium pada hewan laboratorium dan subyek manusia. Dalam kasus subyek manusia, ini melibatkan menyuntikkan larutan mengandung (biasanya) lima mikrogram plutonium menjadi pasien rumah sakit dianggap baik sakit parah, atau untuk memiliki harapan hidup kurang dari sepuluh tahun baik karena usia atau kondisi penyakit kronis. Delapan belas suntikan ini dibuat tanpa informed consent dari pasien dan tidak dilakukan dengan keyakinan bahwa suntikan akan menyembuhkan kondisi mereka, melainkan mereka digunakan untuk mengembangkan alat diagnostik untuk menentukan pengambilan plutonium dalam tubuh untuk digunakan dalam mengembangkan keselamatan standar untuk orang yang bekerja dengan plutonium selama mengembangkan senjata nuklir.

episode ini sekarang dianggap sebagai pelanggaran serius terhadap etika medis dan dari Sumpah Hippocrates, dan telah tajam dikritik sebagai gagal "baik uji nilai-nilai nasional kita dan uji kemanusiaan." komentator lebih simpatik telah mencatat bahwa sementara itu pasti pelanggaran kepercayaan dan etika, "dampak dari suntikan plutonium yang tidak merusak mata pelajaran sebagai berita awal dicat, atau mereka begitu ngawur seperti banyak ilmuwan, dulu dan sekarang , percaya. "

Kejadian

Sementara hampir semua plutonium diproduksi secara sintetis, sangat kecil jumlah jejak yang ditemukan secara alami dalam bijih uranium. Ini terjadi dengan proses penangkapan neutron oleh inti 238U, awalnya membentuk 239U; dua meluruh beta berikutnya kemudian membentuk 239Pu (dengan perantara 239Np), yang memiliki paruh 24.110 tahun. Ini juga merupakan proses yang digunakan untuk memproduksi 239Pu dalam reaktor nuklir. Beberapa jejak 244Pu tetap dari kelahiran tata surya dari limbah supernova, karena paruhnya 80 juta tahun adalah cukup panjang.

Sebuah konsentrasi yang relatif tinggi ditemukan plutonium di reaktor fisi nuklir alami di Oklo, Gabon pada tahun 1972. Sejak 1945, sekitar 7700 kg telah dirilis ke Bumi melalui ledakan nuklir.

Pembuatan

Pu-240, Pu-241 dan Pu-242

Bagian aktivasi salib untuk 239Pu adalah 270 lumbung pangan, sedangkan bagian fisi cross 747 lumbung padi untuk neutron termal. Isotop plutonium yang lebih tinggi dibuat ketika bahan bakar uranium digunakan untuk waktu yang lama. Hal ini terjadi bahwa untuk derajat bakar tinggi menggunakan bahan bakar bahwa konsentrasi isotop plutonium yang lebih tinggi akan lebih tinggi daripada bahan bakar derajat bakar rendah yang diproses untuk mendapatkan plutonium bom kelas.
Pembentukan 240Pu, 241Pu dan 242Pu dari 238U neutron Isotop Termal Elemen
cross section modus waktu paruh peluruhan
U 238 2,7 α 4,47 x 109 tahun
U 239 - β 23 menit
Np 239 - β 2,36 hari
239 Pu 270 (menangkap) α 24.110 tahun
240 Pu 289 (menangkap) α tahun 6564
241 Pu 362 (menangkap) β 14,35 tahun
242 Pu 18,8 α 373300 tahun

Pu-239

Plutonium-239 adalah salah satu dari tiga bahan fisil yang digunakan untuk produksi senjata nuklir dan dalam beberapa reaktor nuklir sebagai sumber energi. Bahan fisil lainnya uranium-235 dan uranium-233. Plutonium-239 hampir tidak ada di alam. Hal ini dibuat oleh membombardir uranium-238 dengan neutron dalam reaktor nuklir. Uranium-238 hadir dalam kuantitas dalam bahan bakar reaktor paling; maka plutonium-239 terus dilakukan dalam reaktor. Sejak plutonium-239 sendiri bisa terbelah oleh neutron untuk melepaskan energi, plutonium-239 menyediakan sebagian dari generasi energi dalam reaktor nuklir.
Sebuah cincin plutonium electrorefined senjata kelas, dengan kemurnian 99,96%. Ini cincin 5,3 kg adalah cukup plutonium untuk digunakan dalam senjata nuklir yang efisien.
Sebuah cincin plutonium electrorefined senjata kelas, dengan kemurnian 99,96%. Ini cincin 5,3 kg adalah cukup plutonium untuk digunakan dalam senjata nuklir yang efisien.
Pembentukan 239Pu dari 238U neutron Isotop Termal Elemen
cross section modus waktu paruh peluruhan
U 238 2,7 α 4,47 x 109 tahun
U 239 - β 23 menit
Np 239 - β 2,36 hari
Pu 239 - α 24.110 tahun

Pu-238

Ada sejumlah kecil Pu-238 di reaktor plutonium plutonium-memproduksi biasa. Namun, separasi isotopik akan sangat mahal dibandingkan dengan metode lain: ketika menangkap atom U-235 neutron, waktunya akan diubah ke keadaan tereksitasi U-236. Beberapa-236 inti U bersemangat menjalani fisi, tetapi beberapa pembusukan ke ground state dari U-236 dengan memancarkan radiasi gamma. menangkap neutron lebih lanjut menciptakan U-237 yang memiliki paruh 7 hari dan dengan demikian cepat meluruh untuk Np-237. Karena hampir neptunium semua dihasilkan dengan cara ini atau terdiri dari isotop yang cepat busuk, satu mendapatkan hampir murni Np-237 oleh pemisahan kimia neptunium. Setelah pemisahan kimia, Np-237 lagi diiradiasi dengan neutron reaktor untuk dikonversi menjadi Np-238 yang meluruh untuk Pu-238 dengan waktu paruh 2 hari.
Pembentukan 238Pu dari 235U neutron Isotop Termal Elemen
cross section modus waktu paruh peluruhan
U 235 99 tahun α 703800000
U 5.3 236 23420000 α tahun
U 237 - β 6,75 hari
Np 237 165 (menangkap) 2144000 α tahun
Np 238 - β 2.11 hari
Pu 238 - α 87,7 tahun

Senyawa
Gambar menampilkan warna oksidasi berbagai Pu dalam larutan di sebelah kiri dan warna hanya negara satu oksidasi Pu (IV) di sebelah kanan dalam solusi yang mengandung anion yang berbeda.
Gambar menampilkan warna oksidasi berbagai Pu dalam larutan di sebelah kiri dan warna hanya negara satu oksidasi Pu (IV) di sebelah kanan dalam solusi yang mengandung anion yang berbeda.

Plutonium mudah bereaksi dengan oksigen, membentuk PuO dan PuO2, serta oksida menengah. Ia bereaksi dengan halogen, sehingga menimbulkan senyawa, seperti PuX3 dimana X dapat F, Cl, Br atau aku; PuF4 dan PuF6 juga terlihat. Para oxyhalides berikut diketahui: PuOCl, PuOBr dan PuOI. Ini akan bereaksi dengan karbon membentuk pUC, nitrogen untuk membentuk Pun dan silikon untuk membentuk PuSi2.

Plutonium seperti aktinida lainnya siap membentuk inti dioksida plutonyl (PuO2). Dalam lingkungan, ini inti plutonyl mudah kompleks dengan gugus karbonat serta oksigen lainnya (OH-, NO2-, NO3-, dan SO4-2) untuk membentuk kompleks yang dibebankan dapat segera mobile dengan afinitas rendah untuk tanah.

PuO2 (CO3) 1-2
PuO2 (CO3) 2-4
PuO2 (CO3) 3-6

PuO2 terbentuk dari menetralkan sangat asam larutan asam nitrat cenderung membentuk PuO2 polimer yang tahan terhadap kompleksasi. Plutonium juga siap menggeser valensi antara negara-negara +3, +4, +5 dan +6. Adalah umum untuk beberapa fraksi plutonium dalam larutan untuk ada di semua negara ini dalam keseimbangan.

Alotrop

Sebuah diagram alotrop plutonium pada tekanan ambien
Sebuah diagram alotrop plutonium pada tekanan ambien

Bahkan pada tekanan ambien, plutonium terjadi dalam berbagai alotrop. Alotrop ini sangat berbeda dalam struktur kristal dan densitas, sedangkan α dan δ alotrop berbeda dalam kepadatan lebih dari 25% pada tekanan konstan.

Kehadiran banyak alotrop membuat plutonium mesin sangat sulit, karena perubahan kondisi yang sangat mudah. Alasan untuk diagram fase rumit tidak sepenuhnya mengerti, penelitian terbaru ini difokuskan pada membangun model komputer yang akurat dari fase transisi.

Dalam aplikasi senjata, plutonium sering paduan dengan logam lain (misalnya, fase delta dengan persentase kecil gallium) untuk meningkatkan stabilitas fasa dan dengan demikian meningkatkan workability dan kemudahan penanganan. Menariknya, dalam senjata fisi, gelombang kejut peledak digunakan untuk kompres inti plutonium juga akan menyebabkan transisi dari fase delta plutonium biasa ke tahap alpha padat, secara signifikan membantu untuk mencapai supercriticality.

Isotop

Dua puluh satu radioisotop plutonium telah ditandai. Yang paling stabil adalah Pu-244, dengan paruh 80.800.000 tahun, Pu-242, dengan paruh 373.300 tahun, dan Pu-239, dengan paruh 24.110 tahun. Karena relatif besar hidupnya setengah, jumlah menit Pu-244 dapat ditemukan di alam, Semua isotop radioaktif yang tersisa memiliki umur paruh yang kurang dari 7.000 tahun. Unsur ini juga memiliki delapan negara bagian meta, meskipun tidak ada yang sangat stabil (semua memiliki umur paruh kurang dari satu detik).

Isotop plutonium dalam rentang berat atom dari 228.0387 u (Pu-228) ke 247,074 u (Pu-247). Modus pembusukan utama sebelum isotop yang paling stabil, Pu-244, yang fisi spontan dan emisi alpha, modus utama setelah adalah emisi beta. Produk pembusukan primer sebelum Pu-244 adalah isotop uranium dan neptunium (mengabaikan berbagai inti putri diciptakan oleh proses fisi), dan produk-produk utama setelah adalah isotop amerisium.
Sebuah pellet plutonium-238, bercahaya karena radiasi hitam, digunakan untuk generator termoelektrik radioisotop.
Sebuah pellet plutonium-238, bercahaya karena radiasi hitam, digunakan untuk generator termoelektrik radioisotop.

isotop kunci untuk aplikasi adalah Pu-239, yang cocok untuk digunakan dalam senjata nuklir dan reaktor nuklir, dan Pu-238, yang cocok untuk digunakan dalam generator termoelektrik radioisotop; lihat di atas untuk rincian lebih lanjut. isotop Pu-240 yang mengalami fisi spontan sangat mudah, dan diproduksi ketika Pu-239 terkena neutron. Kehadiran Pu-240 dalam suatu material membatasi potensi bom nuklirnya karena memancarkan neutron secara acak, meningkatkan kesulitan memulai reaksi berantai secara akurat pada saat yang diinginkan dan dengan demikian mengurangi keandalan bom dan kekuasaan. Plutonium yang terdiri dari lebih dari sekitar 90% Pu-239 disebut plutonium senjata-grade; plutonium yang diperoleh dari reaktor komersial umumnya mengandung setidaknya 20% Pu-240 dan plutonium disebut reaktor-kelas.

Pu-240, sedangkan sedikit penting dengan sendirinya, memainkan peran penting sebagai kontaminan dalam plutonium yang digunakan dalam senjata nuklir. Ini spontan fisi pada tingkat tinggi, dan kotoran 1% di Pu-239 akan menyebabkan inisiasi dini tidak dapat diterima reaksi berantai fisi dalam senjata atom jenis senjata (misalnya bom Man diusulkan Tipis), meniup senjata terpisah sebelum banyak materialnya dapat fisi. Pu-240 kontaminasi adalah alasan senjata plutonium harus menggunakan desain ledakan. A% 100 teoritis murni Pu-239 senjata dapat dibangun sebagai perangkat senjata-tipe, tapi mencapai tingkat kemurnian adalah prohibitively sulit. Pu-240 kontaminasi telah terbukti menjadi berkat diramu untuk desainer senjata. Sementara itu menciptakan penundaan dan sakit kepala selama Proyek Manhattan karena kebutuhan untuk mengembangkan teknologi ledakan, kesulitan-kesulitan yang sama saat ini menjadi hambatan untuk proliferasi nuklir. perangkat ledakan juga inheren lebih efisien dan lebih rentan terhadap ledakan disengaja daripada jenis senjata-senjata.

Kewaspadaan

Kebisaan
Bersinar bit panas plutonium dalam kotak, yang telah dibakar karena sifat piroforik plutonium's.
Bersinar bit panas plutonium dalam kotak, yang telah dibakar karena sifat piroforik plutonium's.

Semua isotop dan senyawa plutonium yang beracun dan radioaktif. Sementara plutonium kadang-kadang digambarkan dalam laporan media sebagai "zat yang paling beracun yang dikenal manusia", dari sudut pandang kimia aktual atau keracunan radiologi ini tidak benar. Ketika diambil dalam melalui mulut, plutonium kurang beracun dibandingkan jika dihirup, karena tidak diserap ke dalam tubuh secara efisien ketika ditelan. Departemen Energi AS memperkirakan peningkatan risiko kanker seumur hidup untuk dihirup plutonium sebagai 3 × 10-8 pCi-1. (Ini berarti bahwa menghirup 1 μCi, atau sekitar 2,5 mg plutonium reaktor-kelas diperkirakan meningkatkan risiko seumur hidup seseorang kanker berkembang sebagai akibat dari paparan 3%). Ketika plutonium diserap ke dalam tubuh, senyawa ini dikeluarkan sangat lambat, dengan waktu paruh biologis dari 200 tahun. Dari sudut pandang kimia murni, ini adalah tentang yang beracun seperti timbal dan logam berat lainnya. Tidak mengherankan, rasanya metalik.

Plutonium mungkin sangat berbahaya bila tidak ditangani secara benar. Radiasi alfa itu memancarkan tidak menembus kulit, tapi bisa menyinari organ dalam saat plutonium terhirup atau tertelan. Terutama pada risiko kerangka, di mana kemungkinan akan diserap oleh permukaan tulang, dan hati, di mana ia mungkin akan mengumpulkan dan menjadi terkonsentrasi. Sekitar 0.008 microcuries diserap dalam sumsum tulang adalah dosis maksimum withstandable. Sesuatu yang lebih dianggap beracun. Sangat halus partikel plutonium (pada urutan mikrogram) dapat menyebabkan kanker paru-paru jika dihirup.

Zat lain termasuk risin, tetrodotoxin, botulinum toksin, dan toksin tetanus yang fatal pada dosis (kadang-kadang jauh) di bawah satu miligram, dan lainnya (agen saraf, racun Amanita) berada dalam jangkauan beberapa miligram. Dengan demikian, plutonium tidak biasa dalam hal toksisitas, bahkan oleh inhalasi. Selain itu, zat yang fatal pada jam ke hari, sedangkan plutonium (dan radioactives penyebab kanker lainnya) memberikan peluang peningkatan dekade penyakit di masa depan. Jauh jumlah yang lebih besar dapat menyebabkan keracunan radiasi akut dan kematian jika ditelan atau dihirup, namun, sejauh ini, tidak ada manusia yang dikenal memiliki segera meninggal karena menghirup atau menelan plutonium dan banyak orang memiliki jumlah terukur plutonium dalam tubuh mereka.

Pembuangan kesulitan

Berbeda dengan radioisotop alami seperti radium atau C-14, plutonium diproduksi, terkonsentrasi, dan terisolasi dalam jumlah besar (ratusan ton) selama Perang Dingin untuk produksi senjata. Timbunan ini, maupun tidak dalam bentuk senjata, menimbulkan masalah signifikan karena, tidak seperti agen kimia atau biologis, tidak ada proses kimia dapat menghancurkan mereka. Satu usulan untuk membuang plutonium surplus senjata-kelas adalah untuk mencampurnya dengan isotop radioaktif tinggi (misalnya, menghabiskan bahan bakar reaktor) untuk mencegah penanganan oleh pencuri potensial atau teroris. Lain adalah untuk mencampurnya dengan uranium dan menggunakannya untuk bahan bakar reaktor nuklir (oksida campuran atau pendekatan MOX). Hal ini tidak hanya fisi (dan dengan demikian menghancurkan) banyak Pu-239, tetapi juga mengubah sebagian besar dari sisa ke Pu-240 dan lebih berat isotop yang akan membuat campuran yang dihasilkan berguna untuk senjata nuklir.

Kekritisan potensi

isu Toksisitas samping, perhatian harus diambil untuk menghindari penumpukan jumlah plutonium yang pendekatan massa kritis, terutama karena massa kritis plutonium adalah hanya sepertiga dari uranium-235's. Meskipun tidak dibatasi oleh tekanan eksternal diperlukan untuk senjata nuklir, hal itu tetap akan panas sendiri dan mematahkan apa pun membatasi lingkungan itu masuk Shape relevan; bentuk kompak seperti bola harus dihindari. Plutonium dalam larutan lebih mungkin untuk membentuk massa kritis dari bentuk padat (karena moderasi oleh hidrogen dalam air). Sebuah ledakan senjata nuklir skala tidak sengaja dapat terjadi, karena memerlukan massa sangat superkritis untuk meledak bukan hanya meleleh atau fragmen. Namun, massa yang sedikit kritis akan menyebabkan dosis yang mematikan dan radiasi memang telah melakukannya di masa lalu pada beberapa kesempatan.

Kekritisan kecelakaan telah terjadi di masa lalu, beberapa dari mereka dengan konsekuensi yang mematikan. Ceroboh penanganan bata karbida tungsten sekitar bola plutonium 6,2 kg menghasilkan dosis radiasi mematikan di Los Alamos pada tanggal 21 Agustus 1945, ketika ilmuwan Harry K. Daghlian, Jr menerima dosis diperkirakan 510 Rems (5.1 Sv) dan meninggal empat minggu kemudian. Sembilan bulan kemudian, seorang ilmuwan Los Alamos, Louis Slotin, meninggal karena kecelakaan serupa yang melibatkan reflektor berilium dan inti plutonium yang sama ("inti setan" apa yang disebut) yang telah diklaim sebelumnya kehidupan Daghlian. Insiden ini fiksi dalam film 1989 Fat Man dan Little Boy. Pada tahun 1958, selama proses pemurnian plutonium di Los Alamos, massa kritis dibentuk dalam wadah pencampuran, yang mengakibatkan kematian operator crane. kecelakaan lain semacam ini telah terjadi di Uni Soviet, Jepang, dan banyak negara lain. (Lihat Daftar kecelakaan nuklir.) Kecelakaan Chernobyl 1986 menyebabkan rilis minor plutonium.

Mudah terbakar

plutonium metalik juga merupakan bahaya kebakaran, terutama jika bahan yang halus dibagi. Bereaksi secara kimia dengan oksigen dan air, yang dapat mengakibatkan akumulasi hidrida plutonium, zat piroforik, yaitu bahan yang akan menyala di udara pada suhu kamar. Plutonium berkembang cukup besarnya karena mengoksidasi dan dengan demikian bisa pecah wadahnya. Radioaktivitas bahan bakar merupakan bahaya tambahan. Magnesium-oksida pasir adalah bahan yang paling efektif untuk memadamkan api plutonium. Ini mendinginkan bahan bakar, bertindak sebagai heat sink, dan juga blok dari oksigen. Ada plutonium api-utama dimulai pada Rocky Flats Plant dekat Boulder, Colorado pada tahun 1969. Untuk menghindari masalah ini, tindakan pencegahan khusus yang diperlukan untuk menyimpan atau menangani plutonium dalam bentuk apapun; umumnya suasana inert kering diperlukan.