Plutonium

Plutonium blev opdaget i 1941 af Dr. Glenn T. Seaborg og Edwin McMillan, Kennedy og Wahl ved deuteronbombardement af uran i 60-tommers cyklotronen i Berkeley Radiation Laboratory ved University of California, Berkeley, men opdagelsen blev holdt hemmelig. Den blev opkaldt efter planeten Pluto, da den blev opdaget direkte efter Neptunium. (Pluto er den næste planet efter Neptun).

Metallet har et sølvagtigt udseende og får en gul anløbning, når det er let oxideret. Det er kemisk reaktivt. Et forholdsvis stort stykke plutonium er varmt at røre ved på grund af den energi, der afgives ved alfahenfaldet. Større stykker vil producere nok varme til at koge vand. Metallet opløses let i koncentreret saltsyre, jodsyre eller perchlorsyre. Metallet udviser seks allotrope modifikationer med forskellige krystallinske strukturer. Densiteterne af disse varierer fra 16,00 til 19,86 g/cm3.

Den vigtigste isotop af plutonium er 239Pu med en halveringstid på 24.200 år. På grund af dens korte halveringstid findes der kun ekstremt små spor af plutonium naturligt i uranmalm.
Det produceres i store mængder i kernereaktorer fra naturligt uran: 238U(n, gamma) –> 239U–(beta) –> 239Np–(beta) –> 239Pu. Der kendes femten isotoper af plutonium.

Anvendelser
Plutonium er en central fissil komponent i moderne atomvåben; man skal være forsigtig med at undgå ophobning af plutoniummængder, der nærmer sig den kritiske masse, dvs. den plutoniummængde, der af sig selv vil udløse en atomreaktion. Selv om det ikke er indesluttet af et ydre tryk, som det er nødvendigt for et kernevåben, vil det ikke desto mindre opvarme sig selv og bryde det indesluttende miljø, det befinder sig i. Formen er relevant; kompakte former som f.eks. kugler bør undgås.

Plutonium kan også bruges til at fremstille radiologiske våben. Plutoniumisotopen 238Pu er en alfastråler med en halveringstid på 87 år. Disse egenskaber gør den velegnet til produktion af elektrisk energi til apparater, der skal fungere uden direkte vedligeholdelse i tidsrum, der nærmer sig et menneskelivs levetid. Det anvendes derfor i RTG’er som f.eks. dem, der forsyner Galileo og Cassini-rumsonderne med strøm. Plutonium-238 blev anvendt på Apollo 14-måneflyvningen i 1971 til at forsyne seismiske anordninger og andet udstyr, der blev efterladt på Månen, og det var også strømforsyningen til de to Voyager-superscootere, der blev opsendt i 1977.

Plutonium-239 kan også bruges som brændsel i en ny generation af hurtige kernevåben, der forbrænder et blandet oxidbrændsel (MOX) bestående af uran og plutonium.

Plutonium i miljøet

Spårmængder af plutonium findes naturligt i uranholdige malme. Mennesker producerer det meste af det eksisterende plutonium i særlige atomreaktorer. Ud over at være naturligt forekommende i meget små mængder kan plutonium også komme i miljøet fra udslip fra atomreaktorer, våbenproduktionsanlæg og forskningsfaciliteter. En vigtig kilde til plutoniumudslip er kernevåbenforsøg.
Den årlige verdensproduktion af plutonium er sandsynligvis på over 50 tons, og der kan være mere end 1 000 tons metal på lager, enten i form af bomber eller som metalstænger.

Sundhedsvirkninger af plutonium

Plutonium beskrives nogle gange i medierne som det mest giftige stof, mennesket kender, selv om der er generel enighed blandt eksperter på området om, at dette er forkert. I 2003 har der endnu ikke været et eneste dødsfald blandt mennesker, som officielt er blevet tilskrevet eksponering for plutonium. Naturligt forekommende radium er ca. 200 gange mere radiotoksisk end plutonium, og nogle organiske giftstoffer som botulisme-toksin er milliarder af gange mere giftige end plutonium.
Alfastrålingerne, som plutonium udsender, trænger ikke ind gennem huden, men kan bestråle indre organer, når plutonium indåndes eller indtages. Ekstremt små partikler af plutonium i størrelsesordenen mikrogram kan forårsage lungekræft, hvis de indåndes i lungerne. Betydeligt større mængder kan forårsage akut stråleforgiftning og død, hvis de indtages eller indåndes; indtil videre er der dog ingen mennesker, der er døde som følge af indånding eller indtagelse af plutonium, og mange mennesker har målelige mængder plutonium i kroppen. Plutonium er et farligt stof, som længe har været anvendt i sprængstoffer. Det frigives i atmosfæren primært ved atmosfæriske afprøvninger af atomvåben og ved ulykker på våbenproduktionsanlæg. Når plutonium frigives i atmosfæren, vil det på et tidspunkt falde tilbage på jorden og ende i jorden.
Det er ikke sandsynligt, at mennesker udsættes for plutonium, men det sker undertiden som følge af utilsigtede udslip under brug, transport eller bortskaffelse.
Da plutonium ikke har nogen gammastråling, er det ikke sandsynligt, at der opstår sundhedsvirkninger ved arbejde med plutonium, medmindre det indåndes eller sluges på en eller anden måde.
Når mennesker indånder det, kan plutonium forblive i lungerne eller bevæge sig til knoglerne eller organerne. Generelt forbliver det i kroppen i lang tid og udsætter hele tiden kroppens væv for stråling. Efter nogle få år kan dette resultere i udvikling af kræft.
Dertil kommer, at plutonium kan påvirke evnen til at modstå sygdomme, og radioaktiviteten fra plutonium kan forårsage reproduktionsfejl.

Miljøvirkninger af plutonium

Plutonium kan komme i overfladevand fra utilsigtede udslip og deponering af radioaktivt affald. Jorden kan blive forurenet med plutonium gennem nedfald fra atomvåbenforsøg. Plutonium bevæger sig langsomt nedad i jorden og ud i grundvandet.

Planter absorberer lave niveauer af plutonium, men disse niveauer er ikke høje nok til at forårsage bioforstørrelse af plutonium op gennem fødekæden eller ophobning i dyrs kroppe.

Tilbage til det periodiske system af grundstoffer.