Plutonium

Le plutonium a été découvert en 1941 par le Dr Glenn T. Seaborg et Edwin McMillan, Kennedy et Wahl par bombardement au deutéron de l’uranium dans le cyclotron de 60 pouces du Berkeley Radiation Laboratory de l’Université de Californie à Berkeley, mais la découverte a été gardée secrète. Il a été nommé d’après la planète Pluton, ayant été découvert directement après le Neptunium. (Pluton est la planète suivante après Neptune).

Le métal a un aspect argenté et prend un ternissement jaune lorsqu’il est légèrement oxydé. Il est chimiquement réactif. Un morceau relativement grand de plutonium est chaud au toucher en raison de l’énergie dégagée par la désintégration alpha. Les morceaux plus grands produisent suffisamment de chaleur pour faire bouillir de l’eau. Le métal se dissout facilement dans l’acide chlorhydrique concentré, l’acide iodhydrique ou l’acide perchlorique. Le métal présente six modifications allotropiques ayant diverses structures cristallines. Les densités de ces dernières varient de 16,00 à 19,86 g/cm3.

L’isotope le plus important du plutonium est le 239Pu, dont la demi-vie est de 24 200 ans. En raison de sa courte demi-vie, on ne trouve que des traces extrêmement infimes de plutonium à l’état naturel dans les minerais d’uranium.
Il est produit en grande quantité dans les réacteurs nucléaires à partir de l’uranium naturel : 238U(n, gamma) –> 239U–(bêta) –> 239Np–(bêta) –> 239Pu. Quinze isotopes du plutonium sont connus.

Applications
Le plutonium est un composant fissile clé des armes nucléaires modernes ; il faut veiller à éviter l’accumulation de quantités de plutonium qui s’approchent de la masse critique, la quantité de plutonium qui va auto-générer une réaction nucléaire. Bien qu’il ne soit pas confiné par une pression externe, comme c’est le cas pour une arme nucléaire, le plutonium s’échauffera néanmoins et brisera l’environnement dans lequel il se trouve. La forme est pertinente ; les formes compactes telles que les sphères sont à éviter.

Le plutonium pourrait également être utilisé pour fabriquer des armes radiologiques. L’isotope 238Pu du plutonium est un émetteur alpha dont la demi-vie est de 87 ans. Ces caractéristiques le rendent bien adapté à la production d’énergie électrique pour des dispositifs qui doivent fonctionner sans maintenance directe pendant des périodes proches de la durée de vie humaine. Il est donc utilisé dans les GTR tels que ceux qui alimentent les sondes spatiales Galileo et Cassini. Le plutonium 238 a été utilisé lors du vol lunaire Apollo-14 en 1971 pour alimenter les dispositifs sismiques et autres équipements laissés sur la Lune, et il a également constitué l’alimentation des deux super engins Voyager lancés en 1977.

Le plutonium 239 peut également être utilisé comme combustible dans une nouvelle génération d’armes nucléaires à surgénération rapide, qui brûlent un combustible d’oxyde mixte (MOX) composé d’uranium et de plutonium.

Plutonium dans l’environnement

Des traces de plutonium se trouvent naturellement dans les minerais riches en uranium. L’homme produit la plupart du plutonium existant, dans des réacteurs nucléaires spéciaux. En plus d’être présent naturellement en très petites quantités, le plutonium peut également pénétrer dans l’environnement à partir des rejets des réacteurs nucléaires, des usines de production d’armes et des installations de recherche. Les essais d’armes nucléaires constituent une source majeure de rejet de plutonium.
La production annuelle mondiale de plutonium est probablement supérieure à 50 tonnes et il pourrait y avoir plus de 1.000 tonnes de métal en stockage, sous forme de bombes ou de tiges métalliques.

Effets du plutonium sur la santé

Le plutonium est parfois décrit dans les médias comme la substance la plus toxique connue de l’homme, bien qu’il y ait un accord général parmi les experts dans le domaine que cela est incorrect. En 2003, aucun décès humain n’a encore été officiellement attribué à une exposition au plutonium. Le radium naturel est environ 200 fois plus radiotoxique que le plutonium, et certaines toxines organiques comme la toxine botulique sont des milliards de fois plus toxiques que le plutonium.
Le rayonnement alpha qu’il émet ne pénètre pas la peau, mais peut irradier les organes internes lorsque le plutonium est inhalé ou ingéré. Des particules extrêmement petites de plutonium, de l’ordre du microgramme, peuvent provoquer un cancer du poumon si elles sont inhalées dans les poumons. Des quantités beaucoup plus importantes peuvent provoquer un empoisonnement aigu par les radiations et la mort en cas d’ingestion ou d’inhalation ; toutefois, à ce jour, aucun humain n’est décédé après avoir inhalé ou ingéré du plutonium et de nombreuses personnes ont des quantités mesurables de plutonium dans leur corps. Le plutonium est une substance dangereuse qui est utilisée depuis longtemps dans les explosifs. Il est libéré dans l’atmosphère principalement lors des essais atmosphériques des armes nucléaires et lors d’accidents sur les sites de production d’armes. Lorsque le plutonium est rejeté dans l’atmosphère, il finit par retomber sur terre et se retrouve dans les sols.
L’exposition des humains au plutonium est peu probable, mais elle a parfois lieu à la suite de rejets accidentels lors de l’utilisation, du transport ou de l’élimination.
Parce que le plutonium n’a pas de rayonnement gamma, des effets sur la santé ne sont pas susceptibles de se produire en travaillant avec le plutonium, à moins qu’il ne soit respiré ou avalé d’une manière ou d’une autre.
Lorsque les gens le respirent, le plutonium peut rester dans les poumons ou se déplacer vers les os ou les organes. En général, il reste longtemps dans le corps et expose continuellement les tissus corporels aux radiations. Après quelques années, cela pourrait entraîner le développement d’un cancer.
En outre, le plutonium peut affecter la capacité à résister aux maladies et la radioactivité du plutonium peut provoquer un échec de la reproduction.

Effets environnementaux du plutonium

Le plutonium peut pénétrer dans les eaux de surface à partir de rejets accidentels et de l’élimination des déchets radioactifs. Le sol peut être contaminé par le plutonium à cause des retombées pendant les essais d’armes nucléaires. Le plutonium se déplace lentement vers le bas dans le sol, vers les eaux souterraines.

Les plantes absorbent de faibles niveaux de plutonium, mais ces niveaux ne sont pas assez élevés pour provoquer un bio grossissement du plutonium en haut de la chaîne alimentaire, ou une accumulation dans le corps des animaux.

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