Plutonium

Plutonium upptäcktes 1941 av Dr. Glenn T. Seaborg och Edwin McMillan, Kennedy och Wahl genom deuteronbombning av uran i 60-tumscyklotronen vid Berkeley Radiation Laboratory vid University of California, Berkeley, men upptäckten hölls hemlig. Den fick sitt namn efter planeten Pluto, eftersom den upptäcktes direkt efter Neptunium. (Pluto är nästa planet efter Neptunus).

Metallen har ett silvrigt utseende och får en gul anlackning när den oxideras något. Den är kemiskt reaktiv. En relativt stor bit plutonium är varm vid beröring på grund av den energi som avges vid alfasönderfallet. Större bitar producerar tillräckligt mycket värme för att koka vatten. Metallen löser sig lätt i koncentrerad saltsyra, jodvätesyra eller perklorsyra. Metallen uppvisar sex allotropa modifikationer med olika kristallina strukturer. Densiteten hos dessa varierar från 16,00 till 19,86 g/cm3.

Den viktigaste isotopen av plutonium är 239Pu, med en halveringstid på 24 200 år. På grund av dess korta halveringstid finns det endast ytterst små spårmängder av plutonium naturligt i uranmalm.
Den framställs i stora mängder i kärnreaktorer från naturligt uran: 238U(n, gamma) –> 239U–(beta) –> 239Np–(beta) –> 239Pu. Femton isotoper av plutonium är kända.

Användningar
Plutonium är en viktig klyvbar komponent i moderna kärnvapen; man måste vara försiktig så att man undviker att ackumulera plutoniummängder som närmar sig den kritiska massan, dvs. den mängd plutonium som av sig självt genererar en kärnreaktion. Trots att det inte är inneslutet av yttre tryck, vilket krävs för ett kärnvapen, kommer det ändå att värma upp sig självt och bryta den inneslutande miljö som det befinner sig i. Formen är viktig; kompakta former som t.ex. sfärer bör undvikas.

Plutonium kan också användas för att tillverka radiologiska vapen. Plutoniumisotopen 238Pu är en alfastrålare med en halveringstid på 87 år. Dessa egenskaper gör den väl lämpad för elproduktion för apparater som måste fungera utan direkt underhåll under tidsperioder som närmar sig en människas livstid. Den används därför i RTG:er, t.ex. de som driver rymdsonderna Galileo och Cassini. Plutonium-238 användes vid Apollo-14:s månfärd 1971 för att driva seismiska apparater och annan utrustning som lämnades kvar på månen, och det var också strömförsörjningen för de två Voyager-sonderfarkosterna som sköts upp 1977.

Plutonium-239 kan också användas som bränsle i en ny generation av kärnvapen med snabba brytare, som förbränner ett MOX-bränsle (mixed oxide) bestående av uran och plutonium.

Plutonium i miljön

Spårmängder av plutonium finns naturligt i uranrika malmer. Människor producerar det mesta av det existerande plutoniumet, i speciella kärnreaktorer. Förutom att det finns naturligt i mycket små mängder kan plutonium också hamna i miljön från utsläpp från kärnreaktorer, vapenproduktionsanläggningar och forskningsanläggningar. En viktig källa till plutoniumutsläpp är kärnvapentester.
Den årliga världsproduktionen av plutonium är troligen mer än 50 ton och det kan finnas mer än 1 000 ton metall i lager, antingen i form av bomber eller som metallstavar.

Hälsoeffekter av plutonium

Plutonium beskrivs ibland i medierapporter som det giftigaste ämnet som människan känner till, även om det råder allmän enighet bland experter på området om att detta är felaktigt. År 2003 har det ännu inte funnits ett enda dödsfall bland människor som officiellt tillskrivs exponering för plutonium. Naturligt förekommande radium är cirka 200 gånger mer radiotoxiskt än plutonium, och vissa organiska gifter som botulismtoxin är miljarder gånger giftigare än plutonium.
Alfastrålningen som plutonium avger tränger inte igenom huden, men kan bestråla inre organ när plutonium inandas eller intas. Extremt små partiklar av plutonium i storleksordningen mikrogram kan orsaka lungcancer om de andas in i lungorna. Betydligt större mängder kan orsaka akut strålningsförgiftning och dödsfall vid intag eller inandning. Hittills har dock ingen människa dött på grund av inandning eller intag av plutonium och många människor har mätbara mängder plutonium i sina kroppar. Plutonium är ett farligt ämne som länge har använts i sprängämnen. Det släpps ut i atmosfären främst vid atmosfäriska tester av kärnvapen och vid olyckor vid vapenproduktionsanläggningar. När plutonium släpps ut i atmosfären faller det så småningom tillbaka till jorden och hamnar i marken.
Det är inte troligt att människor exponeras för plutonium, men ibland sker det till följd av oavsiktliga utsläpp vid användning, transport eller bortskaffande.
Då plutonium inte har någon gammastrålning är det inte troligt att hälsoeffekter uppstår vid arbete med plutonium, såvida det inte andas in eller sväljs på något sätt.
När människor andas in det kan plutonium stanna kvar i lungorna eller förflytta sig till ben eller organ. Generellt sett stannar det länge i kroppen och utsätter kontinuerligt kroppsvävnader för strålning. Efter några år kan detta leda till utveckling av cancer.
För övrigt kan plutonium påverka förmågan att motstå sjukdomar och radioaktiviteten från plutonium kan orsaka reproduktionsstörningar.

Miljöeffekter av plutonium

Plutonium kan komma in i ytvattnet vid oavsiktliga utsläpp och deponering av radioaktivt avfall. Jorden kan förorenas med plutonium genom nedfall från kärnvapentester. Plutonium rör sig långsamt nedåt i marken, till grundvattnet.

Plantor absorberar låga nivåer av plutonium, men dessa nivåer är inte tillräckligt höga för att orsaka bioförstoring av plutonium uppåt i näringskedjan eller ackumulering i djurens kroppar.

Tillbaka till det periodiska systemet för grundämnen.