Plutonio

Il plutonio fu scoperto nel 1941 dal Dr. Glenn T. Seaborg e Edwin McMillan, Kennedy e Wahl tramite bombardamento di deuteroni sull’uranio nel ciclotrone da 60 pollici del Berkeley Radiation Laboratory dell’Università della California, Berkeley, ma la scoperta fu tenuta segreta. Fu chiamato come il pianeta Plutone, essendo stato scoperto direttamente dopo Nettuno. (Plutone è il pianeta successivo a Nettuno).

Il metallo ha un aspetto argenteo e assume un appannamento giallo quando è leggermente ossidato. È chimicamente reattivo. Un pezzo relativamente grande di plutonio è caldo al tocco a causa dell’energia emessa nel decadimento alfa. Pezzi più grandi producono abbastanza calore da far bollire l’acqua. Il metallo si dissolve facilmente in acido cloridrico concentrato, acido idroiodico o acido perclorico. Il metallo mostra sei modificazioni allotropiche che hanno varie strutture cristalline. Le densità di queste variano da 16,00 a 19,86 g/cm3.

L’isotopo più importante del plutonio è 239Pu, con un tempo di dimezzamento di 24.200 anni. A causa del suo breve tempo di dimezzamento, ci sono solo piccolissime tracce di plutonio in natura nei minerali di uranio.
E’ prodotto in grandi quantità nei reattori nucleari da uranio naturale: 238U(n, gamma) –> 239U–(beta) –> 239Np–(beta) –> 239Pu. Quindici isotopi di plutonio sono conosciuti.

Applicazioni
Il plutonio è un componente fissile chiave nelle armi nucleari moderne; bisogna fare attenzione per evitare l’accumulo di quantità di plutonio che si avvicinano alla massa critica, la quantità di plutonio che genererà una reazione nucleare. Nonostante non sia confinato da una pressione esterna come è richiesto per un’arma nucleare, si riscalderà comunque e romperà qualsiasi ambiente confinante in cui si trovi. La forma è rilevante; forme compatte come le sfere sono da evitare.

Il plutonio potrebbe anche essere usato per fabbricare armi radiologiche. L’isotopo 238Pu del plutonio è un emettitore alfa con un tempo di dimezzamento di 87 anni. Queste caratteristiche lo rendono adatto alla generazione di energia elettrica per dispositivi che devono funzionare senza manutenzione diretta per tempi che si avvicinano al tempo della vita umana. È quindi usato in RTGs come quelli che alimentano le sonde spaziali Galileo e Cassini. Il plutonio-238 fu usato sul volo lunare Apollo-14 nel 1971 per alimentare i dispositivi sismici e altre apparecchiature lasciate sulla Luna, e fu anche l’alimentazione dei due supercraft Voyager lanciati nel 1977.

Il plutonio-239 può anche essere usato come combustibile in una nuova generazione di armi nucleari fast-breeder, che bruciano un combustibile di ossido misto (MOX) composto da uranio e plutonio.

Il plutonio nell’ambiente

Tracce di plutonio si trovano naturalmente in minerali ricchi di uranio. Gli esseri umani producono la maggior parte del plutonio esistente, in reattori nucleari speciali. Oltre ad essere naturalmente presente in quantità molto piccole, il plutonio può anche entrare nell’ambiente da rilasci di reattori nucleari, impianti di produzione di armi e strutture di ricerca. Una fonte importante di rilascio di plutonio è il test delle armi nucleari.
La produzione mondiale annuale di plutonio è probabilmente superiore a 50 tonnellate e ci possono essere più di 1.000 tonnellate di metallo in deposito, sia come bombe che come barre di metallo.

Effetti del plutonio sulla salute

Il plutonio è a volte descritto dai media come la sostanza più tossica conosciuta dall’uomo, anche se c’è un accordo generale tra gli esperti del settore che questo non è corretto. A partire dal 2003, non c’è ancora stata una singola morte umana ufficialmente attribuita all’esposizione al plutonio. Il radio naturale è circa 200 volte più radiotossico del plutonio, e alcune tossine organiche come la tossina del botulismo sono miliardi di volte più tossiche del plutonio.
La radiazione alfa che emette non penetra la pelle, ma può irradiare gli organi interni quando il plutonio è inalato o ingerito. Particelle estremamente piccole di plutonio dell’ordine di microgrammi possono causare cancro ai polmoni se inalate nei polmoni. Quantità considerevolmente più grandi possono causare avvelenamento acuto da radiazioni e morte se ingerite o inalate; tuttavia, finora, nessun essere umano è conosciuto per essere morto a causa di inalazione o ingestione di plutonio e molte persone hanno quantità misurabili di plutonio nel loro corpo. Il plutonio è una sostanza pericolosa che è stata usata negli esplosivi per molto tempo. È rilasciato nell’atmosfera principalmente da test atmosferici di armi nucleari e da incidenti nei siti di produzione di armi. Quando il plutonio è rilasciato nell’atmosfera ricadrà eventualmente sulla terra e finirà nel terreno.
L’esposizione degli esseri umani al plutonio non è probabile, ma a volte avviene come risultato di rilasci accidentali durante l’uso, il trasporto o lo smaltimento.
Perche’ il plutonio non ha radiazioni gamma, gli effetti sulla salute non sono probabili mentre si lavora con il plutonio, a meno che non sia respirato o ingoiato in qualche modo.
Quando le persone lo respirano, il plutonio puo’ rimanere nei polmoni o spostarsi verso le ossa o gli organi. Generalmente rimane nel corpo per molto tempo ed espone continuamente i tessuti del corpo alle radiazioni. Dopo alcuni anni questo potrebbe provocare lo sviluppo di cancro.
Inoltre, il plutonio può influenzare la capacità di resistere alle malattie e la radioattività dal plutonio può causare il fallimento riproduttivo.

Effetti ambientali del plutonio

Il plutonio può entrare nell’acqua superficiale da rilasci accidentali e dallo smaltimento di rifiuti radioattivi. Il terreno può essere contaminato da plutonio attraverso la ricaduta durante i test delle armi nucleari. Il plutonio si muove lentamente verso il basso nel terreno, nell’acqua freatica.

Le piante assorbono bassi livelli di plutonio, ma questi livelli non sono abbastanza alti da causare il bio-ingrandimento del plutonio su per la catena alimentare, o l’accumulo nel corpo degli animali.

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