Plutónium -Plutonium

Plutónium,  ₉₄ Pu

Plutónium
Kiejtés	/ p l uːˈ t oʊ n i ə m / ​( ploo - TOH -nee-əm )
Allotrópok	lásd a plutónium allotrópjai
Kinézet	ezüstös fehér, a levegőben sötétszürkéig elhomályosul
Tömegszám	[244]
Plutónium a periódusos rendszerben
Hidrogén Hélium Lítium Berillium Bór Szén Nitrogén Oxigén Fluor Neon Nátrium Magnézium Alumínium Szilícium Foszfor Kén Klór Argon Kálium Kalcium Scandium Titán Vanádium Króm Mangán Vas Kobalt Nikkel Réz Cink Gallium Germánium Arzén Szelén Bróm Kripton Rubídium Stroncium Ittrium Cirkónium Nióbium Molibdén Technécium Ruténium Ródium Palládium Ezüst Kadmium Indium Ón Antimon Tellúr Jód Xenon Cézium Bárium Lantán Cérium Prazeodímium Neodímium Promethium Szamárium Europium Gadolínium Terbium Dysprosium Holmium Erbium Túlium Itterbium Lutetium Hafnium Tantál Volfrám Rénium Ozmium Iridium Platina Arany higany (elem) Tallium Vezet Bizmut Polónium Asztatin Radon Francium Rádium Aktínium Tórium Protactinium Uránium Neptunium Plutónium Americium Curium Berkelium Californium Einsteinium Fermium Mendelevium Nobelium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seaborgium Bohrium Hassium Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Kopernicium Nihonium Flerovium Moszkvium Livermorium Tennessine Oganesson Sm ↑ Pu ↓ (Uqo) neptunium ← plutónium → americium
Atomszám ( Z )	94
Csoport	f-blokk csoportok (nincs szám)
Időszak	időszak 7
Blokk	f-blokk
Elektron konfiguráció	[ Rn ] 5f 6 7s 2
Elektronok héjonként	2, 8, 18, 32, 24, 8, 2
Fizikai tulajdonságok
Fázis az STP- nél	szilárd
Olvadáspont	912,5  K (639,4 °C, 1182,9 °F)
Forráspont	3505 K (3228 °C, 5842 °F)
Sűrűség ( rt közel  )	19,85 g/cm3 ( 239 Pu )
folyékony állapotban (  hőmérsékleten )	16,63 g/ cm3
Az egyesülés hője	2,82  kJ/mol
Párolgási hő	333,5 kJ/mol
Moláris hőkapacitás	35,5 J/(mol·K)
Gőznyomás P  (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k T  -nél  (K) 1756 1953 2198 2511 2926 3499
Atom tulajdonságai
Oxidációs állapotok	+2, +3, +4 , +5, +6, +7, +8 (  amfoter oxid)
Elektronegativitás	Pauling skála: 1,28
Ionizációs energiák
Atomsugár	empirikus: 159  pm
Kovalens sugár	187±13 óra
A plutónium spektrumvonalai
Egyéb tulajdonságok
Természetes előfordulás	a pusztulástól
Kristályos szerkezet	monoklinika
Hangsebesség	2260 m/s
Hőtágulás	46,7 µm/(m⋅K) (25 °C-on)
Hővezető	6,74 W/(m⋅K)
Elektromos ellenállás	1,460 µΩ⋅m (0 °C-on)
Mágneses rendezés	paramágneses
Young modulusa	96 GPa
Nyírási modulus	43 GPa
Poisson arány	0.21
CAS szám	7440-07-5
Történelem
Elnevezés	a Plútó törpebolygó után , magát az alvilág klasszikus istenéről, Plútóról nevezték el
Felfedezés	Glenn T. Seaborg , Arthur Wahl , Joseph W. Kennedy , Edwin McMillan (1940–1941)
A plutónium fő izotópjai v e
Izotóp Hanyatlás bőség felezési idő ( t 1/2 ) mód termék 238 Pu nyom 87,7 év α 234 U SF – 239 Pu nyom 2411 × 10 4  év α 235 U SF – 240 Pu nyom 6561 × 10 3  év α 236 U SF – 241 Pu syn 14.329 év β − 241 am α 241 am SF – 242 Pu syn 3,75 × 10 5  év α 238 U SF – 244 Pu nyom 81,3 × 10 6  év α 240 U SF – β − β − 244 cm
Kategória: Plutónium Kilátás beszélgetés szerkeszteni | hivatkozások

A plutónium egy radioaktív kémiai elem , Pu szimbólummal és 94-es rendszámmal. Ez egy ezüstszürke megjelenésű aktinid fém , amely levegővel érintkezve elhomályosodik , oxidációkor pedig fénytelen bevonatot képez . Az elem általában hat allotrópot és négy oxidációs állapotot mutat . Reagál szénnel , halogénekkel , nitrogénnel , szilíciummal és hidrogénnel . Nedves levegőnek kitéve oxidokat és hidrideket képez , amelyek akár 70 térfogatszázalékra is kiterjeszthetik a mintát, ami viszont piroforos por formájában lehámlik . Radioaktív és felhalmozódhat a csontokban , ami veszélyessé teszi a plutónium kezelését.

A plutóniumot először 1940 végén és 1941 elején állították elő és izolálták szintetikus úton, urán-238 deuteronbombázásával a 1,5 méteres (60 hüvelykes) ciklotronban a Kaliforniai Egyetemen, Berkeleyben . Először a neptunium-238-at ( felezési idő 2,1 nap) szintetizálták, amely ezt követően béta-bomlást követően létrehozta az új elemet 94-es rendszámmal és 238-as atomtömeggel (felezési idő 88 év). Mivel az uránt az Uránusz bolygóról, a neptúniumot pedig a Neptunuszról nevezték el , a 94-es elemet a Plútóról nevezték el , amely akkoriban szintén bolygónak számított. A háborús titok miatt a Kaliforniai Egyetem csapata 1948-ig nem publikálta felfedezését.

A plutónium a természetben előforduló legmagasabb rendszámú elem. Nyomnyi mennyiségek keletkeznek a természetes urán-238 lelőhelyekben, amikor az urán-238 felfogja a más urán-238 atomok bomlásából származó neutronokat.

Mind a plutónium-239, mind a plutónium-241 hasadóképes , ami azt jelenti , hogy képesek fenntartani a nukleáris láncreakciót , ami nukleáris fegyverekben és nukleáris reaktorokban való alkalmazáshoz vezet . A Plutónium-240 nagy spontán hasadási sebességet mutat , ami megnöveli az azt tartalmazó minták neutronfluxusát . A plutónium-240 jelenléte korlátozza a plutóniumminta fegyverekben való használhatóságát vagy reaktorüzemanyagként való minőségét, a plutónium-240 százalékos aránya pedig meghatározza a minőségét ( fegyver- , üzemanyag- vagy reaktor-minőség). A Plutónium-238 felezési ideje 87,7 év, és alfa-részecskéket bocsát ki . Ez egy hőforrás a radioizotópos termoelektromos generátorokban , amelyeket egyes űrhajók áramellátására használnak . A plutónium izotópok drágák és kényelmetlenek szétválasztani, ezért bizonyos izotópokat általában speciális reaktorokban állítanak elő.

A plutónium hasznos mennyiségû elõállítása elõször a második világháború alatti Manhattan Projekt jelentõs részét képezte , amely az elsõ atombombákat fejlesztette ki. Az 1945. júliusi Trinity nukleáris kísérletben és az 1945. augusztusi Nagaszaki bombázásában használt Fat Man bombák plutóniummagot tartalmaztak . A plutóniumot vizsgáló emberi sugárzási kísérleteket tájékozott beleegyezés nélkül végezték , és a háború után több kritikus baleset történt, amelyek közül néhány halálos is volt. A hidegháború alatt épített atomerőművekből és leszerelt nukleáris fegyverekből származó plutóniumhulladék ártalmatlanítása atomfegyver -terjedési és környezetvédelmi aggály. A környezetben lévő plutónium egyéb forrásai számos, már betiltott föld feletti nukleáris kísérletből származnak .

Jellemzők

Fizikai tulajdonságok

A plutónium, a legtöbb fémhez hasonlóan, először élénk ezüstös megjelenésű, hasonlóan a nikkelhez , de nagyon gyorsan oxidálódik tompa szürkévé, bár sárga és olívazöld is előfordul. Szobahőmérsékleten a plutónium α ( alfa ) formájában van . Ez, az elem ( allotróp ) leggyakoribb szerkezeti formája , körülbelül olyan kemény és törékeny, mint a szürkeöntvény, kivéve, ha más fémekkel ötvözik , hogy lágy és képlékeny legyen. A legtöbb fémtől eltérően nem jó hő- vagy elektromos vezető . Olvadáspontja alacsony (640 °C, 1184 °F) és szokatlanul magas forráspontja (3228 °C, 5842 °F). Ez nagy hőmérséklet-tartományt ad (több mint 2500 kelvin széles), amelyen a plutónium folyékony, de ez a tartomány nem a legnagyobb az összes aktinidák és a fémek között. Az alacsony olvadáspont, valamint a natív fém reakcióképessége az oxiddal összehasonlítva azt eredményezi, hogy a plutónium-oxidok előnyös formák olyan alkalmazásokhoz, mint például az atommaghasadási reaktorok üzemanyaga ( MOX-fuel ).

Az alfa-bomlás , egy nagy energiájú héliummag felszabadulása a plutónium radioaktív bomlásának leggyakoribb formája . Egy 5 kg tömegű ²³⁹ Pu kb12,5 × 10 ²⁴ atom. 24 100 éves felezési idővel kb11,5 × 10 ¹² atomja bomlik le másodpercenként egy 5,157  MeV-os alfa-részecske kibocsátásával. Ez 9,68 watt teljesítményt jelent. Az alfa-részecskék lassulása által termelt hő érintésre melegsé teszi.²³⁸
A Pu sokkal rövidebb felezési ideje miatt sokkal magasabb hőmérsékletre melegszik fel, és vörösen izzik a feketetest sugárzásától , ha külső fűtés vagy hűtés nélkül hagyjuk. Ezt a hőt radioizotópos termoelektromos generátorokban használták (lásd alább).

Az ellenállás annak mértéke, hogy egy anyag milyen erősen ellenzi az elektromos áram áramlását . A plutónium fajlagos ellenállása szobahőmérsékleten nagyon magas egy fémnél, alacsonyabb hőmérsékleten pedig még nagyobb lesz, ami a fémeknél szokatlan. Ez a tendencia 100 K -ig folytatódik  , amely alatt az ellenállás gyorsan csökken a friss minták esetében. A fajlagos ellenállás ezután 20 K körüli idővel nőni kezd a sugárzási károsodás miatt, a sebességet a minta izotóp-összetétele határozza meg.

Az önbesugárzás miatt a plutónium mintája az egész kristályszerkezetében elfárad, ami azt jelenti, hogy atomjainak rendezett elrendezését a sugárzás idővel megzavarja. Az önbesugárzás lágyuláshoz is vezethet , ami ellensúlyozza a kifáradás bizonyos hatását, amikor a hőmérséklet 100 K fölé emelkedik.

A legtöbb anyaggal ellentétben a plutónium sűrűsége 2,5%-kal nő, amikor megolvad, de a folyékony fém sűrűsége lineárisan csökken a hőmérséklettel. Az olvadáspont közelében a folyékony plutóniumnak nagyon magas a viszkozitása és a felületi feszültsége más fémekhez képest.

Allotrópok

A plutóniumnak általában hat allotrópja van , és magas hőmérsékleten, korlátozott nyomástartományon belül egy hetedet (zéta, ζ) alkot. Ezek az allotrópok, amelyek egy elem különböző szerkezeti módosulatai vagy formái, nagyon hasonló belső energiával rendelkeznek , de jelentősen eltérő sűrűséggel és kristályszerkezettel rendelkeznek . Ez nagyon érzékennyé teszi a plutóniumot a hőmérséklet, nyomás vagy kémia változásaira, és drámai térfogatváltozásokat tesz lehetővé az egyik allotróp formából a másikba történő fázisátmenetek következtében. A különböző allotrópok sűrűsége 16,00 g/cm ³ és 19,86 g/cm ³ között változik .

Ennek a sok allotrópnak a jelenléte nagyon megnehezíti a plutónium megmunkálását, mivel nagyon könnyen megváltoztatja az állapotát. Például az α forma szobahőmérsékleten létezik az ötvözetlen plutóniumban. Megmunkálási jellemzői hasonlóak az öntöttvashoz , de valamivel magasabb hőmérsékleten megváltozik a képlékeny és alakítható β ( béta ). A bonyolult fázisdiagram okai nem teljesen ismertek. Az α forma alacsony szimmetriájú monoklin szerkezetű, ezért ridegsége, szilárdsága, összenyomhatósága és rossz hővezető képessége.

A δ ( delta ) formájú plutónium általában a 310 °C és 452 °C közötti tartományban létezik, de szobahőmérsékleten stabil, ha kis százalékban galliumot , alumíniumot vagy cériumot ötvöznek , ami javítja a megmunkálhatóságot és lehetővé teszi a hegeszthetőséget . A δ forma jellemzőbb fémes karakterrel rendelkezik, és nagyjából olyan erős és alakítható, mint az alumínium. A hasadó fegyverekben a plutóniummag összenyomására használt robbanásveszélyes lökéshullámok szintén átmenetet okoznak a szokásos δ fázisú plutóniumról a sűrűbb α formára, jelentősen elősegítve a szuperkritikusság elérését . Az ε fázis, a legmagasabb hőmérsékletű szilárd allotróp, más elemekhez képest rendellenesen magas atomi öndiffúziót mutat .

Nukleáris maghasadás

A plutónium egy radioaktív aktinid fém, amelynek izotópja , a plutónium-239 , egyike a három elsődleges hasadó izotópnak ( urán-233 és urán-235 a másik kettő); A plutónium-241 szintén erősen hasadóképes. Ahhoz, hogy egy izotóp atommagját hasadónak lehessen tekinteni, képesnek kell lennie arra, hogy széttörjön vagy hasadjon , amikor egy lassan mozgó neutron hozzáütközik, és elegendő további neutront kell felszabadítania a nukleáris láncreakció fenntartásához további atommagok felosztásával.

A tiszta plutónium-239 szorzótényezője (k _eff ) nagyobb lehet egynél, ami azt jelenti, hogy ha a fém elegendő mennyiségben és megfelelő geometriával (pl. megfelelő méretű gömb) van jelen, akkor kritikus tömeget képezhet . A hasadás során az atommagot összetartó nukleáris kötési energia egy része nagy mennyiségű elektromágneses és kinetikus energia formájában szabadul fel (ez utóbbi nagy része gyorsan hőenergiává alakul). Egy kilogramm plutónium-239 hasadása 21 000 tonna TNT- nek (88 000  GJ ) megfelelő robbanást idézhet elő . Ez az energia teszi hasznossá a plutónium-239-et az atomfegyverekben és a reaktorokban .

A plutónium-240 izotóp jelenléte a mintában korlátozza a nukleáris bomba potenciálját, mivel a plutónium-240 viszonylag nagy spontán hasadási sebességgel rendelkezik (~440 hasadás másodpercenként grammonként – több mint 1000 neutron másodpercenként grammonként), ami megnöveli a háttérneutront. szinteket és így növeli a predetonáció kockázatát . A plutóniumot a benne lévő plutónium-240 százalékos aránya alapján fegyver- , üzemanyag- vagy reaktorminőségűként azonosítják . A fegyvertisztaságú plutónium kevesebb, mint 7% plutónium-240-et tartalmaz. Az üzemanyag-minőségű plutónium 7%-tól kevesebb, mint 19%-ig, az energiareaktor-minőségű pedig 19% vagy annál több plutónium-240-et tartalmaz. Alacsonyabb radioaktivitása miatt a szuperfokozatú plutónium 4%-nál kevesebb plutónium-240-et tartalmaz az Egyesült Államok haditengerészetének fegyvereiben, amelyeket a hajók és tengeralattjárók személyzete közelében tárolnak. A plutónium-238 izotóp nem hasadó, de könnyen maghasadáson megy keresztül gyors neutronok és alfa-bomlás hatására. Valamennyi plutónium izotóp „tenyészthető” hasadóanyaggá egy vagy több neutronelnyeléssel , akár követi béta-bomlás , akár nem. Ez a plutónium nem hasadó izotópjait termékeny anyaggá teszi .

Izotópok és nukleoszintézis

A plutónium húsz radioaktív izotópját jellemezték. A leghosszabb életűek a plutónium-244, felezési ideje 80,8 millió év, a plutónium-242, amelynek felezési ideje 373 300 év, és a plutónium-239, amelynek felezési ideje 24 110 év. Az összes fennmaradó radioaktív izotóp felezési ideje kevesebb, mint 7000 év. Ennek az elemnek nyolc metastabil állapota is van , bár mindegyik felezési ideje egy másodpercnél rövidebb. A Plutónium-244-et a csillagközi térben találták, és ez a leghosszabb felezési ideje a nem őseredeti radioizotópok közül.

A plutónium ismert izotópjai tömegszáma 228 és 247 között van. A legstabilabb izotópnál, a plutónium-244 tömegszámú izotópok elsődleges bomlási módjai a spontán hasadás és alfa-emisszió , amelyek többnyire uránt (92 protont ) és neptuniumot képeznek. (93 proton) izotópok, mint bomlástermékek (elhanyagolható a hasadási folyamatok által létrehozott leánymagok széles skálája). A plutónium-244-nél nagyobb tömegű izotópok elsődleges bomlási módja a béta-emisszió , amely bomlástermékként többnyire americium (95 proton) izotópokat képez. A plutónium-241 a neptunium bomlási sorozatának szülői izotópja , amely béta-emisszió révén amerícium-241-re bomlik.

A plutónium-238 és 239 a legszélesebb körben szintetizált izotópok. ^{A plutónium-239 szintetizálása a következő reakcióval történik, urán (U) és neutronok (n) felhasználásával béta-bomlás (β -} ) segítségével, közbenső termékként neptúniummal (Np):

${\displaystyle {\ce {{^{238}_{92}U}+{^{1}_{0}n}->{^{239}_{92}U}->[\beta ^{ -}][23,5\ {\ce {min}}]{^{239}_{93}Np}->[\beta ^{-}][2,3565\ {\ce {d}}]{^{239 }_{94}Pu}}}}$

Az urán-235 hasadásából származó neutronokat az urán-238 atommagok befogják , így urán-239 keletkezik; a béta-bomlás során egy neutron protonná alakul, és neptunium-239 keletkezik (felezési ideje 2,36 nap), egy másik béta-bomlás pedig plutónium-239-et képez. Egon Bretscher , aki a British Tube Alloys projekten dolgozott, 1940-ben elméletileg megjósolta ezt a reakciót.

A plutónium-238-at úgy állítják elő, hogy az urán-238-at deuteronokkal (D, a nehézhidrogén atommagjaival ) bombázzák a következő reakcióban:

${\displaystyle {\begin{aligned}{\ce {{^{238}_{92}U}+{^{2}_{1}D}->}}&{\ce {{^{238} _{93}Np}+2_{0}^{1}n}}\\&{\ce {^{238}_{93}Np->[\beta ^{-}][2,117\ {\ce {d}}]{^{238}_{94}Pu}}}\end{aligned}}}$

Ebben a folyamatban az urán-238-at eltaláló deuteron két neutront és neptunium-238-at termel, amely negatív béta-részecskék kibocsátásával spontán bomlásban plutónium-238-at képez. A plutónium-238 a neptunium-237 neutronos besugárzásával is előállítható .

Bomlási hő és hasadási tulajdonságok

A plutónium izotópjai radioaktív bomláson mennek keresztül, ami bomlási hőt termel . A különböző izotópok tömegenként eltérő mennyiségű hőt termelnek. A bomláshő általában watt/kilogramm vagy milliwatt/grammként van feltüntetve. Nagyobb plutóniumdarabokban (pl. fegyvergödör) és nem megfelelő hőelvonás esetén az ebből eredő önmelegedés jelentős lehet.

Plutónium izotópok bomláshője

Izotóp	Csökkenő mód	Felezési idő (év)	Bomlási hő (W/kg)	Spontán hasadási neutronok (1/(g·s))	Megjegyzés
238 Pu	alfa - 234 U	87,74	560	2600	Nagyon magas bomlási hő. Már kis mennyiségben is jelentős önmelegedést okozhat. Önmagában használják radioizotópos termoelektromos generátorokban .
239 Pu	alfa - 235 U	24100	1.9	0,022	A használatban lévő fő hasadó izotóp.
240 Pu	alfa 236 U , spontán hasadás	6560	6.8	910	A fő szennyeződés a 239 Pu izotóp mintáiban . A plutónium minőségét általában 240 Pu százalékában tüntetik fel . A nagymértékű spontán hasadás akadályozza a nukleáris fegyverekben való felhasználást.
241 Pu	béta-mínusz, 241 Am	14.4	4.2	0,049	Amerícium-241-re bomlik; felhalmozódása sugárzási veszélyt jelent a régebbi mintákban.
242 Pu	alfa - 238 U	376000	0.1	1700	A 242 Pu 238 U- ra bomlikaz alfa-bomláson keresztül; spontán hasadás útján is lebomlik.

Vegyületek és kémia

Szobahőmérsékleten a tiszta plutónium ezüstös színű, de oxidációkor elszíneződik. Az elem négy gyakori ionos oxidációs állapotot mutat vizes oldatban , és egy ritka állapotot:

• Pu(III), mint Pu ³⁺ (kék levendula)
• Pu(IV), mint Pu ⁴⁺ (sárgabarna)
• Pu(V), mint PuO⁺
  ₂(világos rózsaszín)
• Pu(VI), mint PuO²⁺
  ₂(rózsaszín narancs)
• Pu(VII), mint PuO^3-5
  _{_}(zöld) – a heptavalens ion ritka.

A plutónium oldatok színe az oxidációs állapottól és a savas anion természetétől is függ . A savas anion az, amely befolyásolja a plutóniumfajták komplexképződési fokát – azt, hogy az atomok hogyan kapcsolódnak a központi atomhoz. Ezenkívül a plutónium formális +2 oxidációs állapota ismert a [K(2.2.2-cryptand)] [Pu ^II Cp″ ₃ ], Cp″ = C ₅ H ₃ (SiMe ₃ ) ₂ komplexben .

Az illékony tetroxid PuO- ban +8 oxidációs állapot is lehetséges
₄. Bár a FeO-hoz hasonló redukciós mechanizmus révén könnyen lebomlik
₄, PuO
₄lúgos oldatokban és kloroformban stabilizálható .

A fémes plutóniumot úgy állítják elő, hogy plutónium-tetrafluoridot báriummal , kalciummal vagy lítiummal reagáltatnak 1200 °C-on . A fémes plutóniumot savak , oxigén és gőz támadják meg, lúgok azonban nem, és könnyen oldódik koncentrált sósavban , hidrogén-jodidban és perklórsavban . Az olvadt fémet vákuumban vagy inert atmoszférában kell tartani, hogy elkerüljük a levegővel való reakciót. 135 °C-on a fém meggyullad a levegőben, és felrobban, ha szén-tetrakloridba helyezik .

A plutónium reaktív fém. Nedves levegőben vagy nedves argonban a fém gyorsan oxidálódik, oxidok és hidridek keverékét hozva létre . Ha a fémet elég hosszú ideig tesszük ki korlátozott mennyiségű vízgőznek, akkor PuO ₂ porszerű felületi bevonat képződik. Plutónium-hidrid is képződik , de a vízgőz feleslegében csak PuO ₂ képződik .

A plutónium óriási és reverzibilis reakciósebességet mutat a tiszta hidrogénnel, plutónium-hidridet képezve . Könnyen reagál oxigénnel is, és PuO és PuO ₂ , valamint közbenső oxidok keletkeznek; a plutónium-oxid 40%-kal több térfogatot tölt be, mint a fém plutónium. A fém reakcióba lép a halogénekkel , és PuX ₃ általános képletű vegyületek keletkeznek, ahol X lehet F , Cl , Br vagy I, és PuF4 _is látható. A következő oxihalogenideket figyelték meg: PuOCl, PuOBr és PuOI. A szénnel reagálva PuC, nitrogénnel PuN és szilíciummal PuSi ₂ keletkezik .

A plutónium komplexek fémorganikus kémiája jellemző az organoaktinid fajokra; az organoplutóniumvegyület jellegzetes példája a plutonocén . A számítási kémiai módszerek a plutónium-ligandum kötés fokozott kovalens jellegét jelzik.

A plutónium porai, hidridjei és bizonyos oxidjai, például a Pu ₂ O ₃ piroforosak , ami azt jelenti, hogy környezeti hőmérsékleten spontán meggyulladhatnak, ezért inert, száraz nitrogén- vagy argonatmoszférában kezelik őket . Az ömlesztett plutónium csak 400 °C fölé hevítve gyullad meg. A Pu ₂ O ₃ spontán felmelegszik és PuO ₂ -dá alakul , amely száraz levegőn stabil, de hevítéskor reakcióba lép a vízgőzzel.

A plutóniumot tartalmazó olvasztótégelyeknek ellenállniuk kell annak erősen redukáló tulajdonságainak. A tűzálló fémek, például a tantál és a volfrám , valamint a stabilabb oxidok, boridok , karbidok , nitridek és szilicidek ezt elviselik. Elektromos ívkemencében történő olvasztással kisméretű fémrúdokat lehet előállítani anélkül, hogy tégelyre lenne szükség.

A cériumot a plutónium kémiai modellanyagaként használják elszigetelési, extrakciós és egyéb technológiák fejlesztéséhez.

Elektronikus szerkezet

A plutónium egy olyan elem, amelyben az 5f elektronok jelentik az átmeneti határt a delokalizált és a lokalizált között; ezért az egyik legösszetettebb elemnek tartják. A plutónium rendellenes viselkedését elektronikus szerkezete okozza. A 6d és 5f alhéj közötti energiakülönbség nagyon alacsony. Az 5f héj mérete éppen elég ahhoz, hogy az elektronok kötéseket hozzanak létre a rácson belül, a lokalizált és a kötési viselkedés határán. Az energiaszintek közelsége több alacsony energiájú elektronkonfigurációhoz vezet, közel azonos energiaszinttel. ^{Ez versengő 5f n} 7s ² és 5f ⁿ⁻¹ 6d ¹ 7s ² konfigurációkhoz vezet , ami a kémiai viselkedésének összetettségét okozza. Az 5f pályák erősen irányított természete felelős a plutónium molekuláiban és komplexeiben az irányított kovalens kötésekért.

Ötvözetek

A plutónium ötvözeteket és köztes vegyületeket képezhet a legtöbb más fémmel. Ez alól kivételt képez a lítium, nátrium , kálium , rubídium és cézium az alkálifémek közül ; és az alkáliföldfémek magnézium , kalcium, stroncium és bárium ; valamint a ritkaföldfémek európium és itterbium . Részleges kivételek közé tartoznak a tűzálló fémek , a króm , molibdén , nióbium , tantál és volfrám, amelyek folyékony plutóniumban oldódnak, de szilárd plutóniumban oldhatatlanok vagy csak kis mértékben oldódnak. A gallium, az alumínium, az americium, a szkandium és a cérium stabilizálni tudja a plutónium δ fázisát szobahőmérsékleten. A szilícium , az indium , a cink és a cirkónium lehetővé teszi a metastabil δ állapot kialakulását gyors hűtés esetén. A nagy mennyiségű hafnium , holmium és tallium szintén lehetővé teszi a δ-fázis némi visszatartását szobahőmérsékleten. A neptunium az egyetlen elem, amely magasabb hőmérsékleten képes stabilizálni az α fázist.

Plutóniumötvözetek úgy állíthatók elő, hogy fémet adnak az olvadt plutóniumhoz. Ha az ötvözőfém kellően reduktív, plutónium adható hozzá oxidok vagy halogenidek formájában. A δ fázisú plutónium-gallium és plutónium-alumínium ötvözeteket úgy állítják elő, hogy plutónium(III)-fluoridot adnak az olvadt galliumhoz vagy alumíniumhoz, aminek az az előnye, hogy elkerülhető, hogy közvetlenül érintkezzenek a nagy reakcióképességű plutóniumfémmel.

• A plutónium-galliumot a plutónium δ fázisának stabilizálására használják, elkerülve az α-fázissal és az α-δ-vel kapcsolatos problémákat. Fő felhasználási területe a robbanásszerű nukleáris fegyverek gödreiben .
• A plutónium-alumínium a Pu-Ga ötvözet alternatívája. Ez volt a δ fázis stabilizálásának eredeti eleme, de az alfa-részecskékkel való reakcióra és neutronok kibocsátására való hajlama csökkenti az atomfegyver-gödrökben való használhatóságát. A plutónium-alumínium ötvözet nukleáris üzemanyag összetevőjeként is használható .
• A plutónium–gallium–kobalt ötvözet (PuCoGa ₅ ) egy nem szokványos szupravezető , 18,5 K alatti szupravezető képességgel rendelkezik, ami egy nagyságrenddel magasabb, mint a nehéz fermionrendszerek közötti legmagasabb érték , és nagy kritikus árammal rendelkezik.
• A plutónium-cirkónium ötvözet nukleáris üzemanyagként használható .
• A plutónium-cérium és a plutónium-cérium-kobalt ötvözeteket nukleáris üzemanyagként használják.
• A kb. 15-30 mol% plutóniumot tartalmazó plutónium-urán nukleáris üzemanyagként használható gyorstenyésztő reaktorokhoz. Piroforos természete és a korrózióra való nagy érzékenysége, egészen az öngyulladásig vagy levegővel való érintkezés utáni szétesésig, más alkatrészekkel való ötvözést igényel. Alumínium, szén vagy réz hozzáadása nem javítja jelentősen a szétesési sebességet, a cirkónium és a vasötvözetek korrózióállósága jobb, de levegőn is több hónap alatt szétesik. Titán és/vagy cirkónium hozzáadása jelentősen megnöveli az ötvözet olvadáspontját.
• A plutónium-urán-titán és a plutónium-urán-cirkónium nukleáris üzemanyagként való felhasználását vizsgálták. A harmadik elem hozzáadása növeli a korrózióállóságot, csökkenti a gyúlékonyságot, és javítja a hajlékonyságot, a gyárthatóságot, a szilárdságot és a hőtágulást. A plutónium-urán-molibdén a legjobb korrózióállósággal rendelkezik, oxidokból védőréteget képez, de fizikai okokból a titán és a cirkónium előnyösebb.
• A tórium-urán-plutónium nukleáris fűtőanyagként vizsgálták gyorstenyésztő reaktorokhoz.

Esemény

A plutónium-238, plutónium-239, plutónium-240 és plutónium-244 nyomokban megtalálható a természetben. A plutónium-239 kis nyomai, néhány trillió rész , és bomlástermékei természetesen megtalálhatók egyes koncentrált uránércekben, például a gaboni oklói természetes maghasadási reaktorban . A plutónium-239 és az urán aránya a Cigar Lake Mine uránlelőhelyben tól kezdve mozog2,4 × 10 ^-12 to44 × 10 ^-12 . Ezek a nyomnyi mennyiségű ²³⁹ Pu a következő módon keletkeznek: ritka esetekben ^{a 238} U spontán hasadáson megy keresztül, és ennek során az atommag egy vagy két szabad neutront bocsát ki némi mozgási energiával. ^{Amikor az egyik ilyen neutron egy másik , 238} U méretű atom magjába ütközik , az atom elnyeli, amiből ²³⁹ U lesz. Viszonylag rövid felezési idővel ^{239 U 239} Np -re bomlik , ami ²³⁹ Pu-ra bomlik. Végül pedig rendkívül kis mennyiségű plutónium-238- at találtak természetes uránmintákban, ami az urán-238 rendkívül ritka kettős béta-bomlása miatt van.

Viszonylag hosszú, körülbelül 80 millió éves felezési ideje miatt azt feltételezték, hogy a plutónium-244 ősnuklidként fordul elő a természetben , de a kimutatásáról szóló korai jelentéseket nem tudták megerősíteni. Hosszú felezési ideje azonban biztosította a Naprendszerben való keringését a kihalás előtt , és valóban bizonyítékot találtak a kihalt ²⁴⁴ Pu spontán hasadására meteoritokban. ^{A 244} Pu korábbi jelenléte a Naprendszer korai szakaszában megerősítést nyert, mivel manapság leányai feleslegében nyilvánul meg, vagy ²³² Th (az alfa bomlási útvonalból), vagy xenon izotópok ( spontán hasadásából ) . Az utóbbiak általában hasznosabbak, mivel a tórium és a plutónium kémiája meglehetősen hasonló (mindkettő túlnyomórészt négyértékű), és ezért a tórium feleslege nem lenne erős bizonyíték arra, hogy egy része plutónium leányaként keletkezett. A ²⁴⁴ Pu felezési ideje a leghosszabb az összes transzurán nuklid közül, és csak az r-folyamat során keletkezik szupernóvákban és ütköző neutroncsillagokban ; amikor ezekből az eseményekből a magokat nagy sebességgel lökdösik, hogy elérjék a Földet, a transzurán nuklidok közül egyedül ^{a 244} Pu felezési ideje elég hosszú ahhoz, hogy túlélje az utat, és ezért élő csillagközi ²⁴⁴ Pu apró nyomait találták a mélytengeri fenékben. Mivel ^{a 240 Pu a 244 Pu} bomlási láncában is előfordul , ezért világi egyensúlyban is jelen kell lennie , bár még kisebb mennyiségben.

Az 550 végrehajtott légköri és víz alatti nukleáris kísérletnek , valamint néhány súlyos nukleáris balesetnek köszönhetően a plutónium apró nyomai általában megtalálhatók az emberi szervezetben . A legtöbb légköri és víz alatti nukleáris kísérletet leállította az 1963-as korlátozott kísérleti tilalomról szóló szerződés , amelyet az Egyesült Államok, az Egyesült Királyság és a Szovjetunió aláírt és ratifikált az atomhatalmak közül . Franciaország 1974-ig folytatta a légköri nukleáris kísérleteket, Kína pedig 1980-ig folytatta a légköri nukleáris kísérleteket.

Történelem

Felfedezés

Enrico Fermi és a Római Egyetem tudóscsoportja arról számolt be, hogy 1934-ben fedezték fel a 94-es elemet. Fermi heszpériumnak nevezte az elemet , és 1938-ban megemlítette Nobel-előadásában. A minta valójában maghasadás termékeit , elsősorban báriumot és kriptont tartalmazott. . Az atommaghasadás, amelyet Otto Hahn és Fritz Strassmann fedezett fel 1938-ban Németországban , akkor még ismeretlen volt.

A plutóniumot (pontosabban a plutónium-238-at) először Glenn T. Seaborg , Edwin McMillan , Emilio Segrè , Joseph W. Kennedy és Arthur Wahl állította elő, izolálta, majd kémiailag azonosította 1940 decembere és 1941 februárja között urán deuteronos bombázásával a 60 hüvelykes (150 cm) ciklotron a Kaliforniai Egyetem Berkeley Sugárzási Laboratóriumában , Berkeleyben . A Neptunium-238 közvetlenül a bombázás hatására jött létre, de béta-emisszió hatására bomlott le, felezési ideje valamivel több mint két nap, ami a 94-es elem kialakulását jelezte. Az első bombázásra 1940. december 14-én került sor, és az új elemet először oxidáció útján azonosították 1941. február 23-ról 24-re virradó éjszaka.

A felfedezést dokumentáló papírt a csapat elkészítette, és 1941 márciusában elküldte a Physical Review folyóiratnak, de a közzététel biztonsági okok miatt a második világháború vége után egy évvel késett . A Cambridge -i Cavendish Laboratóriumban Egon Bretscher és Norman Feather rájöttek, hogy egy uránnal fűtött lassú neutronreaktor elméletileg jelentős mennyiségű plutónium-239-et termel melléktermékként. Kiszámították, hogy a 94-es elem hasadó lesz, és megvan az az előnye, hogy kémiailag különbözik az urántól, és könnyen elválasztható tőle.

McMillan a közelmúltban a Neptunusz bolygóról neptuniumnak nevezte el az első transzurán elemet , és azt javasolta, hogy a sorozat következő elemeként a 94-es elemet az akkor következő bolygónak, a Plútónak nevezzék el . Nicholas Kemmer, a cambridge-i csapattól függetlenül javasolta ugyanazt a nevet, ugyanazon az érvelés alapján, mint a Berkeley-csapat. Seaborg eredetileg a "plutónium" nevet tartotta, de később úgy gondolta, hogy nem hangzik olyan jól, mint a "plutónium". A "Pu" betűket viccből választotta, utalva a "P U" közbeszólásra, hogy egy különösen undorító szagot jelezzen, amely értesítés nélkül átment a periódusos rendszerbe. A Seaborg és mások által fontolóra vett alternatív nevek "ultimium" vagy "extremium" voltak, mert az a téves hiedelem, hogy a periódusos rendszer utolsó lehetséges elemét találták meg .

Hahn és Strassmann, valamint egymástól függetlenül Kurt Starke szintén transzurán elemeken dolgozott Berlinben. Valószínűleg Hahn és Strassmann tisztában voltak azzal, hogy a plutónium-239-nek hasadónak kell lennie. Azonban nem volt erős neutronforrásuk. A 93-as elemről Hahn és Strassmann, valamint Starke számolt be 1942-ben. Hahn csoportja nem üldözte a 94-es elemet, valószínűleg azért, mert elkedvetlenítette őket McMillan és Abelson sikertelensége az izolálásban, amikor először megtalálták a 93-as elemet. Mivel Hahn csoportja ezen a ponton hozzáfért az erősebb ciklotronhoz Párizsban, valószínűleg képesek lettek volna kimutatni a plutóniumot, ha kis mennyiségben (néhány becquerel ) próbálták volna.

Korai kutatás

Néhány hónapos kezdeti vizsgálat után a plutónium kémiájáról kiderült, hogy az uránhoz hasonlít. A korai kutatásokat a Chicagói Egyetem titkos Kohászati ​​Laboratóriumában folytatták . 1942. augusztus 20-án először izolálták és megmérték ennek az elemnek nyomnyi mennyiségét. Körülbelül 50 mikrogramm plutónium-239-et állítottak elő uránnal és hasadási termékekkel kombinálva, és csak körülbelül 1 mikrogrammot izoláltak. Ez az eljárás lehetővé tette a vegyészek számára az új elem atomsúlyának meghatározását. 1942. december 2-án a Chicagói Egyetem Stagg Fieldjének nyugati lelátója alatti ütőpályán Enrico Fermi vezette kutatók megvalósították az első önfenntartó láncreakciót a CP-1 néven ismert grafit- és uránhalomban . A CP-1 működése során szerzett elméleti információk felhasználásával a DuPont egy léghűtéses kísérleti gyártóreaktort, az X-10 néven ismert , és egy kísérleti vegyi leválasztó létesítményt épített az Oak Ridge-en. Az elválasztó létesítmény Glenn T. Seaborg és a Met Lab kutatócsoportja által kifejlesztett módszerekkel eltávolította a plutóniumot az X-10 reaktorban besugárzott uránból. A CP-1 információi hasznosak voltak a Met Lab tudósai számára is, akik vízhűtéses plutóniumtermelő reaktorokat terveztek Hanford számára. Az építkezés a helyszínen 1943 közepén kezdődött.

1943 novemberében némi plutónium-trifluoridot redukáltak, így létrejött az első fém plutónium minta: néhány mikrogramm fémgyöngy. Elegendő plutóniumot termeltek ahhoz, hogy ez legyen az első szintetikusan előállított elem, amely szabad szemmel is látható volt.

A plutónium-239 nukleáris tulajdonságait is tanulmányozták; A kutatók azt találták, hogy amikor egy neutron eltalálja, szétesik (hasad), több neutron és energia szabadul fel. Ezek a neutronok egy exponenciálisan gyors láncreakció során eltalálhatják a plutónium-239 és így tovább atomokat. Ez elég nagy robbanást eredményezhet ahhoz, hogy elpusztítson egy várost, ha elegendő izotóp koncentrálódik ahhoz, hogy kritikus tömeget képezzen .

A kutatás korai szakaszában állatokat használtak a radioaktív anyagok egészségre gyakorolt ​​hatásának tanulmányozására. Ezek a vizsgálatok 1944-ben kezdődtek a Kaliforniai Egyetem Berkeley Sugárzási Laboratóriumában, és Joseph G. Hamilton végezte őket. Hamilton arra kereste a választ, hogy a plutónium hogyan változik a szervezetben az expozíciós módtól (szájon át történő lenyelés, belélegzés, bőrön keresztüli felszívódás), a retenciós aránytól és a plutónium szövetekben történő rögzítésétől és a különböző szervek közötti eloszlástól függően. Hamilton a plutónium-239 vegyületek oldható mikrogrammos adagját kezdte beadni patkányoknak, különböző vegyértékállapotokat és a plutónium bejuttatásának különböző módszereit (orális, intravénás stb.) alkalmazva. Végül a chicagói laboratórium saját plutónium-injekciós kísérleteket is végzett különböző állatok, például egerek, nyulak, halak és még kutyák felhasználásával. A berkeley-i és chicagói vizsgálatok eredményei azt mutatták, hogy a plutónium élettani viselkedése jelentősen eltér a rádiumétól. A legriasztóbb eredmény az volt, hogy jelentős mennyiségű plutónium rakódott le a májban és a csont „aktívan metabolizálódó” részében. Ezenkívül a plutónium ürülékből való kiürülésének sebessége az egyes állatfajok között akár ötszörösére is különbözött. Az ilyen eltérések rendkívül megnehezítették annak becslését, hogy mekkora lenne az arány az emberi lényeknél.

Gyártás a Manhattan Project alatt

A második világháború idején az Egyesült Államok kormánya létrehozta a Manhattan Projectet , amelynek feladata egy atombomba kifejlesztése volt. A projekt három elsődleges kutatási és gyártási helyszíne a mai Hanford-i telephelyen található plutóniumgyártó létesítmény , a tennessee-i Oak Ridge -ben található urándúsító létesítmény , valamint a fegyverkutatási és -tervező laboratórium, amely ma Los Alamos National Laboratory néven ismert .

Az első plutónium-239-et gyártó reaktor az X-10 Graphite Reactor volt . 1943-ban került az internetre, és egy Oak Ridge-i létesítményben épült, amely később Oak Ridge National Laboratory lett .

1944 januárjában a munkások lerakták az első vegyi leválasztó épület, a 200-Westben található T Plant alapjait. Októberre elkészült mind a T-üzem, mind a 200-West-i testvérüzem, az U Plant. (Az U Plant-et a Manhattan Project alatt csak kiképzésre használták.) A 200-East, B Plant elválasztó épülete 1945 februárjában készült el. A 200-Eastre tervezett második létesítményt törölték. Az építő munkások által Queen Marys becenévre keresztelt elválasztó épületek 800 láb hosszú, 65 láb széles és 80 láb magas kanyonszerű építmények voltak, amelyek negyven technológiai medencét tartalmaztak. A belső tér hátborzongató volt, ahogy a kezelők hét lábnyi beton árnyékolás mögött távirányítót manipuláltak úgy, hogy egy felső galériáról néztek a televízió monitorokon és periszkópokon. Még a folyamatmedencék masszív betonfedelénél is szükség volt a sugárterhelés elleni óvintézkedésekre, amelyek az üzem tervezésének minden aspektusát befolyásolták.

1944. április 5-én Emilio Segrè Los Alamosban megkapta az első mintát a reaktorban előállított plutóniumból az Oak Ridge-től. Tíz napon belül felfedezte, hogy a reaktorban tenyésztett plutóniumban magasabb a plutónium-240 izotóp koncentrációja, mint a ciklotron által előállított plutóniumban. A Plutónium-240 nagy spontán hasadási sebességgel rendelkezik, ami megnöveli a plutóniumminta általános háttérneutronszintjét. Az eredeti , " Vékony ember " fedőnevű, pisztoly típusú plutónium fegyvert emiatt el kellett hagyni – a spontán neutronok megnövekedett száma azt jelentette, hogy valószínű a nukleáris előrobbanás ( fizzle ).

A Los Alamos-i teljes plutóniumfegyver-tervezési erőfeszítést hamarosan megváltoztatták egy bonyolultabb robbanószerkezetre, a kódnéven " Fat Man ". Egy robbanófegyverrel a plutóniumot nagy sűrűségre tömörítik robbanólencsékkel – ez technikailag ijesztőbb feladat, mint az egyszerű fegyvertípus, de szükséges a plutónium fegyverekhez való felhasználásához. Ezzel szemben a dúsított urán mindkét módszerrel használható.

1945 márciusában fejeződött be a Hanford B Reactor , az első ipari méretű, anyagtermelés céljára szolgáló atomreaktor. A B reaktor a második világháborúban használt plutónium fegyverek hasadóanyagát állította elő. B, D és F volt az első reaktor, amelyet Hanfordban építettek, és később hat további plutóniumtermelő reaktor épült a helyszínen.

1945. január végére a nagy tisztaságú plutónium további koncentrálódáson ment keresztül az elkészült kémiai szigetelő épületben, ahol a maradék szennyeződéseket sikeresen eltávolították. Los Alamos február 2-án kapta meg az első plutóniumot Hanfordtól. Bár még egyáltalán nem volt egyértelmű, hogy a háború végéig elegendő plutóniumot lehet előállítani a bombákhoz való felhasználáshoz, Hanford 1945 elején már működött. Mindössze két év telt el azóta, hogy Franklin Matthias ezredes először felállította ideiglenes főhadiszállását a Columbia folyó partján.

Kate Brown szerint az oroszországi hanfordi és majaki plutóniumgyártó üzemek négy évtized alatt „mindkettő több mint 200 millió cury radioaktív izotópot bocsátott ki a környező környezetbe – kétszer annyi, mint a csernobili katasztrófa következtében. ". Az évek során bekövetkezett radioaktív szennyeződések nagy része a normál működés része volt, de előre nem látható balesetek történtek, és az üzemvezetés ezt titokban tartotta, mivel a szennyezés továbbra is csökkent.

2004-ben egy széfet fedeztek fel a hanfordi nukleáris területen egy temetkezési árok feltárása során . A széfben különféle tárgyak voltak, köztük egy nagy üvegpalack, amely fehéres zagyot tartalmazott, amelyet később a fegyverek használatára alkalmas plutónium legrégebbi mintájaként azonosítottak. A Pacific Northwest National Laboratory által végzett izotópelemzés kimutatta, hogy a palackban lévő plutóniumot az Oak Ridge-i X-10 Graphite Reactorban állították elő 1944-ben.

Trinity és Fat Man atombombák

Az első, "Trinity" kódnéven futó atombomba-kísérlet, amelyet 1945. július 16-án robbantottak fel az új-mexikói Alamogordo közelében , plutóniumot használtak hasadóanyagként. A „ kütyü ” implóziós kialakítása , ahogyan a Trinity készüléket kódnéven kapta, hagyományos robbanólencséket használt, hogy egy plutóniumgömböt szuperkritikus tömeggé sűrítsenek, amelyet egyidejűleg az „Urchin” neutronjai záporoztak le, egy polóniumból készült iniciátor . és berillium ( neutronforrás : (α, n) reakció ). Ezek együtt egy elszabadult láncreakciót és robbanást biztosítottak. A fegyver össztömege több mint 4 tonna , bár magjában mindössze 6,2 kg plutóniumot használt. A Trinity fegyverben használt plutónium körülbelül 20%-a hasadt, ami körülbelül 20 000 tonna TNT energiájának megfelelő robbanást eredményezett.

Ugyanilyen tervet használtak a japán Nagaszakira 1945. augusztus 9-én ledobott "Fat Man" atombombánál , amely 35 000–40 000 embert ölt meg, és megsemmisítette Nagaszaki háborús termelésének 68–80%-át . Csak az első atombombák bejelentése után tette ismertté a plutónium létezését és nevét a Manhattan Project Smyth-jelentése .

Hidegháborús felhasználás és hulladék

A hidegháború alatt mind a Szovjetunió , mind az Egyesült Államok nagy készleteket halmozott fel fegyveres minőségű plutóniumból . A hanfordi amerikai reaktorok és a dél-karolinai Savannah River Site reaktorai 103 tonnát termeltek, és a becslések szerint 170 tonna katonai minőségű plutóniumot állítottak elő a Szovjetunióban. Évente körülbelül 20 tonna elemet állítanak elő az atomenergia- ipar melléktermékeként . Akár 1000 tonna plutónium is lehet raktárban, ebből több mint 200 tonna nukleáris fegyverek belsejében vagy abból kinyerhető. A SIPRI 2007-ben a világ plutóniumkészletét körülbelül 500 tonnára becsülte , egyenlően elosztva a fegyver- és a polgári készletek között.

A Rocky Flats-i üzem radioaktív szennyeződése elsősorban két jelentős plutóniumtűzből eredt, 1957-ben és 1969-ben. Az erőmű 1952-től 1992-ig tartó működési ideje alatt sokkal alacsonyabb koncentrációjú radioaktív izotópok szabadultak fel. , lakott területekre Denvertől északnyugatra. Denver térségének a tüzekből és más forrásokból származó plutónium szennyeződését csak az 1970-es években jelentették be nyilvánosan. Egy Edward Martell társszerzője által készített 1972-es tanulmány szerint "Denver sűrűbben lakott területein a felszíni talajok pu-szennyezettsége többszöröse a csapadéknak", a plutóniumszennyezettség pedig "a Rocky Flats növénytől keletre akár több száz többszöröse a nukleáris kísérletekből származónak." Amint azt Carl Johnson az Ambio című művében megjegyzi , "1953-ig nyúlnak vissza a Denver térségében élő nagy lakosság expozíciója az erőmű kipufogógázában lévő plutóniumnak és más radionuklidoknak." A Rocky Flats-i üzem fegyvergyártását leállították egy 1989-es FBI és EPA együttes razzia és több éves tiltakozás után. Az üzemet azóta leállították, épületeit lebontották és teljesen eltávolították a területről.

Az Egyesült Államokban a leszerelt nukleáris fegyverekből kivont plutónium egy részét megolvasztják , így két tonnás plutónium-oxid üveghasábokat képeznek . Az üveg boroszilikátokból készül, kadmiummal és gadolíniummal keverve . Ezeket a rönköket a tervek szerint rozsdamentes acélba burkolják , és akár 4 km-re (2 mérföldre) a föld alatt, betonnal feltöltött furatokban tárolják . Az Egyesült Államok a plutónium ilyen módon történő tárolását tervezte a Yucca Mountain nukleáris hulladéklerakójában , amely körülbelül 160 kilométerre van a nevadai Las Vegastól északkeletre .

2009. március 5-én Steven Chu energiaügyi miniszter azt mondta a szenátusi meghallgatáson, hogy "a Yucca Mountain telephelyét már nem tekintik a reaktorhulladék tárolásának lehetőségének". 1999-től kezdődően katonai eredetű nukleáris hulladékot temetnek az új-mexikói hulladékelválasztó kísérleti üzemben.

Egy 2010. január 29-i elnöki memorandumban Obama elnök létrehozta az Amerika Nukleáris Jövőjével foglalkozó Kékszalag Bizottságot . Zárójelentésében a Bizottság ajánlásokat fogalmazott meg egy átfogó, követendő stratégia kidolgozására vonatkozóan, beleértve:

"1. ajánlás: Az Egyesült Államoknak olyan integrált nukleáris hulladékkezelési programot kell vállalnia, amely egy vagy több állandó mélygeológiai létesítmény időben történő kifejlesztéséhez vezet a kiégett fűtőelemek és a nagy aktivitású nukleáris hulladékok biztonságos elhelyezésére."

Orvosi kísérletezés

A második világháború alatt és után a Manhattan Projecten és más nukleáris fegyverekkel kapcsolatos kutatási projekteken dolgozó tudósok tanulmányokat végeztek a plutónium laboratóriumi állatokra és emberekre gyakorolt ​​hatásairól. Állatkísérletek kimutatták, hogy néhány milligramm plutónium szövetkilogrammonként halálos adag.

Emberek esetében ez azt jelentette, hogy (jellemzően) öt mikrogramm plutóniumot tartalmazó oldatot fecskendeztek be olyan kórházi betegekbe, akikről azt gondolták, hogy halálos betegek, vagy életkoruk vagy krónikus betegségük miatt várható élettartamuk kevesebb, mint tíz év. Ezt 1945 júliusában egy mikrogrammra csökkentették, miután állatkísérletek kimutatták, hogy a plutónium csontokban való eloszlása ​​veszélyesebb, mint a rádium . Eileen Welsome szerint az alanyok többsége szegény, tehetetlen és beteg volt.

1945 és 1947 között tizennyolc kísérleti alanynak injektáltak plutóniumot előzetes beleegyezésük nélkül . A teszteket diagnosztikai eszközök létrehozására használták fel a szervezetben a plutónium felvételének meghatározására a plutóniummal végzett munka biztonsági szabványainak kidolgozása érdekében. Ebb Cade nem szívesen vett részt olyan orvosi kísérletekben, amelyekben 4,7 mikrogramm plutónium injekciót adtak be 1945. április 10-én a tennessee-i Oak Ridge- ben . Ez a kísérlet Harold Hodge felügyelete alatt zajlott . Az Egyesült Államok Atomenergia Bizottsága és a Manhattan Project által irányított egyéb kísérletek az 1970-es években is folytatódtak. A Plutónium Files a titkos program alanyainak életét írja le, minden érintett személy megnevezésével, valamint a tudósok és orvosok által titokban végzett etikai és orvosi kutatások megvitatásával. Az epizódot ma az orvosi etika és a hippokratészi eskü súlyos megsértésének tekintik .

A kormány a legtöbb ilyen sugárzási balesetet 1993-ig elfedte, amikor is Bill Clinton elnök elrendelte a politika megváltoztatását, majd a szövetségi ügynökségek rendelkezésre bocsátották a vonatkozó nyilvántartásokat. Az eredményül kapott vizsgálatot az elnök emberi sugárzási kísérletekkel foglalkozó tanácsadó bizottsága végezte , és az embereken végzett plutóniumkutatással kapcsolatos anyagok nagy részét feltárta. A bizottság 1995-ben kiadott egy ellentmondásos jelentést, amely szerint "hibákat követtek el", de nem ítélte el azokat, akik azokat elkövették.

Alkalmazások

Robbanóanyagok

A plutónium-239 izotóp a nukleáris fegyverek kulcsfontosságú hasadó alkatrésze, könnyű hasadása és hozzáférhetősége miatt. A bomba plutónium gödrének szabotázsba (opcionálisan sűrű anyagréteg) való burkolása csökkenti a kritikus tömeg eléréséhez szükséges plutónium mennyiségét azáltal , hogy a kiszabaduló neutronokat visszaveri a plutónium magba. Ez 16 kg-ról 10 kg-ra csökkenti a kritikusság eléréséhez szükséges plutónium mennyiségét, amely körülbelül 10 centiméter átmérőjű gömb. Ez a kritikus tömeg körülbelül egyharmada az urán-235 kritikus tömegének.

A Fat Man plutóniumbombák a plutónium robbanásszerű kompresszióját alkalmazták a szokásosnál lényegesen nagyobb sűrűség elérése érdekében, és egy központi neutronforrással kombinálták a reakció elindításához és a hatékonyság növeléséhez. Így mindössze 6,2 kg plutóniumra volt szükség a 20 kilotonna TNT-nek megfelelő robbanóanyaghoz . Elképzelhető, hogy mindössze 4 kg plutóniumot – és talán még kevesebbet is – fel lehetne használni egyetlen atombomba elkészítéséhez, nagyon kifinomult összeszerelési tervek alapján.

Vegyes oxid üzemanyag

A normál könnyűvizes reaktorokból származó kiégett nukleáris üzemanyag plutóniumot tartalmaz, de ez plutónium-242 , 240, 239 és 238 keveréke. A keverék nem kellően dúsított hatékony nukleáris fegyverekhez, de egyszer használható MOX-üzemanyagként . A véletlen neutronbefogás a plutónium-242 és 240 mennyiségének növekedését okozza minden alkalommal, amikor a plutóniumot kis sebességű "termikus" neutronokkal rendelkező reaktorban besugározzák, így a második ciklus után a plutóniumot csak a gyorsneutronos reaktorok fogyaszthatják el . Ha nem állnak rendelkezésre gyorsneutronreaktorok (normál esetben), a felesleges plutóniumot általában eldobják, és ez a nukleáris hulladék egyik leghosszabb élettartamú komponense. A plutónium és más transzurán tüzelőanyagok elfogyasztása és a hulladék radiotoxicitásának csökkentése a szokásos ok, amiért az atommérnökök gyorsneutronreaktorokat gyártanak.

A legelterjedtebb kémiai eljárás, a PUREX ( P lutonium – UR anium EX vontatás) a kiégett nukleáris üzemanyag újrafeldolgozásával plutóniumot és uránt nyernek ki, amelyekből kevert oxid (MOX) üzemanyagot lehet előállítani, és újrafelhasználható atomreaktorokban. Fegyverminőségű plutónium adható az üzemanyag-keverékhez. A MOX-üzemanyagot könnyűvizes reaktorokban használják , és tonnánként 60 kg plutóniumot tartalmaz; négy év elteltével a plutónium háromnegyede eléget (más elemmé alakul). A Breeder reaktorokat kifejezetten arra tervezték, hogy több hasadóanyagot hozzanak létre, mint amennyit elfogyasztanak.

A MOX üzemanyagot az 1980-as évek óta használják, és széles körben használják Európában. 2000 szeptemberében az Egyesült Államok és az Orosz Föderáció megállapodást írt alá a plutónium kezeléséről és elhelyezéséről, amelyben mindegyik beleegyezett, hogy 34 tonna fegyveres minőségű plutóniumot ártalmatlanítanak. Az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma 34 tonna fegyveres minőségű plutónium ártalmatlanítását tervezi az Egyesült Államokban 2019 vége előtt azáltal, hogy a plutóniumot MOX-fűtőanyaggá alakítja, amelyet kereskedelmi nukleáris reaktorokban használnak majd fel.

A MOX üzemanyag javítja a teljes kiégést. Az üzemanyagrudat három év használat után újra feldolgozzák, hogy eltávolítsák a hulladéktermékeket, amelyek addigra a rudak össztömegének 3%-át teszik ki. A három év alatt előállított urán- vagy plutónium-izotópok megmaradnak, és a rúd visszakerül a gyártásba. A fegyveres minőségű plutóniumötvözetben tömegenként legfeljebb 1% gallium jelenléte megzavarhatja a könnyűvizes reaktorok hosszú távú működését.

A kiégett reaktorüzemanyagból visszanyert plutónium csekély elterjedési veszélyt jelent a nem hasadó plutónium-240 és plutónium-242 túlzott szennyeződése miatt. Az izotópok szétválasztása nem kivitelezhető. A hatékony nukleáris fegyverekben való felhasználásra alkalmas anyagok előállításához általában szükség van egy dedikált reaktorra, amely nagyon alacsony égés mellett működik (ezért az újonnan képződött plutónium-239 minimális expozíciója további neutronoknak, ami a plutónium nehezebb izotópjaivá alakul át) . Míg a „fegyverminőségű” plutónium a definíció szerint legalább 92%-ban tartalmaz plutónium-239-et (az összes plutóniumból), az Egyesült Államoknak sikerült felrobbantania egy 20 kilotonna alatti eszközt plutónium felhasználásával, amely vélhetően csak körülbelül 85% plutónium-239-et tartalmaz. az úgynevezett „üzemanyag-minőségű” plutónium. A normál LWR elégetési ciklussal előállított "reaktor minőségű" plutónium általában kevesebb, mint 60% Pu-239-et, legfeljebb 30% parazita Pu-240/Pu-242-t és 10-15% hasadó Pu-241-et tartalmaz. Nem ismert, hogy az újrafeldolgozott polgári nukleáris hulladékból nyert plutóniumot használó eszköz felrobbantható-e, azonban egy ilyen eszköz feltételezhetően sziporkázik és radioaktív anyagokat szórhat el egy nagy városi területen. A NAÜ konzervatív módon az összes izotópvektor plutóniumát "közvetlen felhasználású" anyagnak minősíti, azaz "nukleáris anyagnak, amely transzmutáció vagy további dúsítás nélkül felhasználható nukleáris robbanóanyag-alkatrészek gyártására".

Áram- és hőforrás

A plutónium-238 izotóp felezési ideje 87,74 év. Nagy mennyiségű hőenergiát bocsát ki alacsony szintű gamma-sugarak / fotonok és spontán neutronsugarak/részecskék mellett. Mivel alfa-sugárzó, a nagy energiájú sugárzást alacsony penetrációval kombinálja, és ezáltal minimális árnyékolást igényel. Egy papírlap használható a plutónium-238 által kibocsátott alfa-részecskék elleni védelemre. Egy kilogramm izotóp körülbelül 570 watt hőt képes előállítani.

Ezek a jellemzők alkalmassá teszik az olyan eszközök elektromos áram előállítására, amelyeknek közvetlen karbantartás nélkül kell működniük, megközelítőleg egy emberi élettartamra. Ezért használják radioizotópos termoelektromos generátorokban és radioizotópos fűtőegységekben, például a Cassini , a Voyager , a Galileo és a New Horizons űrszondákban, valamint a Curiosity and Perseverance ( Mars 2020 ) marsjárókban .

Az iker Voyager űrszondát 1977-ben bocsátották fel, mindegyik 500 wattos plutónium áramforrást tartalmazott. Több mint 30 évvel később mindegyik forrás még mindig körülbelül 300 wattot termel, ami lehetővé teszi az egyes űrhajók korlátozott működését. Ugyanennek a technológiának egy korábbi verziója öt Apollo Lunar Surface Experiment Package-t hajtott végre , kezdve az Apollo 12- vel 1969-ben.

A Plutónium-238-at sikeresen alkalmazták mesterséges szívritmus- szabályozók működtetésére is , hogy csökkentsék az ismételt műtétek kockázatát. Ezt nagyrészt lítium alapú primer sejtek váltották fel , de 2003-ban még mindig 50 és 100 plutóniummal működő pacemakert ültettek be és működtek élő betegekben az Egyesült Államokban. 2007 végére a jelentések szerint a plutóniummal működő pacemakerek száma mindössze kilencre csökkent. A Plutónium-238-at a búvárkodás kiegészítő hőjének biztosítására tanulmányozták . A berilliummal kevert plutónium-238-at neutronok előállítására használják kutatási célokra.

Óvintézkedések

Toxicitás

A plutónium káros hatásainak két aspektusa van: a radioaktivitás és a nehézfémmérgezés hatása. A plutónium izotópjai és vegyületei radioaktívak és felhalmozódnak a csontvelőben . A plutónium-oxiddal való szennyeződés nukleáris katasztrófákból és radioaktív incidensekből ered , beleértve azokat a katonai nukleáris baleseteket is, ahol nukleáris fegyverek égtek el. Ezeknek a kisebb kibocsátásoknak, valamint a Hirosima és Nagaszaki atomrobbantásait követő széles körben elterjedt sugármérgezéses betegségnek és halálesetnek a hatásait vizsgáló tanulmányok jelentős információt szolgáltattak a sugármérgezés veszélyeiről, tüneteiről és prognózisáról , ami a A japán túlélők nagyrészt függetlenek voltak a közvetlen plutónium expozíciótól.

A plutónium bomlása során háromféle ionizáló sugárzás szabadul fel, nevezetesen alfa, béta és gamma. Akár akut, akár hosszabb távú expozíció súlyos egészségügyi következményekkel jár, beleértve a sugárbetegséget , genetikai károsodást , rákot és halált. A veszély az expozíció mértékével nő. Az alfa-sugárzás csak kis távolságra képes eljutni, és nem tud átjutni az emberi bőr külső, elhalt rétegén. A béta-sugárzás áthatol az emberi bőrön, de nem jut át ​​egészen a testen. A gamma-sugárzás végighaladhat a testen. Bár az alfa-sugárzás nem tud áthatolni a bőrön, a lenyelt vagy belélegzett plutónium besugározza a belső szerveket. A belélegzett plutónium által termelt alfa-részecskék tüdőrákot okoznak az európai atomenergiában dolgozók egy csoportjában. A csontváz , ahol a plutónium felhalmozódik, és a máj , ahol összegyűlik és koncentrálódik, veszélyben van. A plutónium lenyeléskor nem szívódik fel hatékonyan a szervezetben; a plutónium-oxidnak csak 0,04%-a szívódik fel lenyelés után. A szervezet által felszívódott plutónium nagyon lassan ürül, biológiai felezési ideje 200 év. A plutónium csak lassan halad át a sejtmembránokon és a bélrendszer határain, így a lenyeléssel történő felszívódás és a csontszerkezetbe való beépülés nagyon lassan megy végbe. Donald Mastick véletlenül lenyelt egy kis mennyiségű plutónium(III)-kloridot , amely élete következő harminc évében kimutatható volt, de úgy tűnt, nem szenvedett semmilyen káros hatást.

A plutónium belélegezve veszélyesebb, mint lenyeléskor. A tüdőrák kockázata megnő, ha a belélegzett plutónium teljes sugárdózis -egyenértéke meghaladja a 400 mSv-t . Az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma becslése szerint 5000, egyenként körülbelül 3  µm széles plutóniumrészecske belélegzése esetén a rák kockázata az egész életen át 1%-kal meghaladja az amerikai háttérátlagot. Nagy mennyiség lenyelése vagy belélegzése akut sugármérgezést és akár halált is okozhat. Ismeretes azonban, hogy egyetlen ember sem halt volna meg plutónium belélegzése vagy lenyelése miatt, és sok ember szervezetében mérhető mennyiségű plutónium van.

A " forró részecske " elméletet, amely szerint a plutóniumpor egy részecskéje besugározza a tüdőszövet egy lokalizált foltját, nem támasztja alá a főbb kutatások – az ilyen részecskék mozgékonyabbak, mint azt eredetileg gondolták, és a toxicitás nem növekszik mérhetően a részecskék formája miatt. Belélegezve a plutónium bejuthat a véráramba. A véráramba kerülve a plutónium az egész testben eljut a csontokba, a májba vagy más testszervekbe. A testszerveket elérő plutónium általában évtizedekig a szervezetben marad, és továbbra is sugárzásnak teszi ki a környező szöveteket, és így rákot okozhat.

Egy gyakran idézett Ralph Nader idézet azt állítja, hogy egy font plutóniumpor, amely a légkörbe kerül, elegendő lenne 8 milliárd ember megöléséhez. Ezt Bernard Cohen , a sugárzási toxicitás általánosan elfogadott lineáris küszöb nélküli modelljének ellenfele vitatta . Cohen becslése szerint egy font plutónium legfeljebb 2 millió embert ölhet meg belélegezve, így a plutónium toxicitása nagyjából megegyezik az ideggázéval .

A plutóniumpornak kitett emberek több populációját (pl. a nevadai kísérleti helyszínek szélén élők, Nagasaki túlélői, nukleáris létesítmények dolgozói és „véglegesen beteg” betegek, akik 1945–46-ban Pu-injekciót kaptak a Pu-anyagcsere tanulmányozása céljából) gondosan követni és elemezni kell. Cohen úgy találta, hogy ezek a tanulmányok összeegyeztethetetlenek a plutónium toxicitásának magas becsléseivel, olyan esetekre hivatkozva, mint például Albert Stevens , aki túlélte az idős kort, miután plutónium injekciót kapott. "Körülbelül 25 dolgozó volt a Los Alamos Nemzeti Laboratóriumból, akik jelentős mennyiségű plutóniumport lélegeztek be az 1940-es években; a forró részecskék elmélete szerint mára mindegyiküknek 99,5% az esélye, hogy tüdőrákban halt meg, de van nem volt köztük egyetlen tüdőrák sem."

Tengeri toxicitás

A plutónium emberre gyakorolt ​​toxicitásának vizsgálata ugyanolyan fontos, mint a tengeri rendszerek faunára gyakorolt ​​hatásainak vizsgálata. Ismeretes, hogy a plutónium hulladéklerakással vagy az atomerőművekből való véletlen kiszivárgással kerül a tengeri környezetbe. Bár a tengeri környezetben a legmagasabb koncentrációjú plutónium az üledékekben található, a plutónium összetett biogeokémiai körforgása azt jelenti, hogy minden más kompartmentben is megtalálható. Például a tápanyagkörforgást segítő különféle zooplanktonfajok naponta fogyasztják az elemet. A lenyelt plutónium zooplankton általi teljes kiürülése rendkívül fontos mechanizmussá teszi a székletürítést a plutónium felszíni vizekből való eltávolításában. Azok a zooplanktonok azonban, amelyek a nagyobb élőlények ragadozóinak engednek, a plutónium halak felé közvetítő hordozójává válhatnak.

A halak a fogyasztáson túl a földkerekség földrajzi elterjedése miatt is ki lehetnek téve a plutónium hatásának. Egy tanulmány a transzurán elemek ( plutónium-238 , plutónium-239 , plutónium-240 ) hatását vizsgálta a csernobili kizárási zónában (CEZ) élő különféle halakra . Az eredmények azt mutatták, hogy a CEZ-ben a nőstény sügér egy része az ivarmirigyek érésének meghibásodását vagy késését mutatta. Hasonló vizsgálatok kimutatták, hogy nagy mennyiségű plutónium halmozódott fel tőkehal, lepényhal és hering légző- és emésztőszerveiben.

A plutónium toxicitása ugyanolyan káros a hallárvákra nézve a nukleáris hulladékok területén. A fejletlen ikrák nagyobb kockázatot jelentenek, mint a kifejlett, kifejlett halak, amelyek az elem hatásának vannak kitéve ezeken a hulladékterületeken. Az Oak Ridge National Laboratory kimutatta, hogy a plutónium izotópokat tartalmazó oldatban nevelt ponty- és embriók nem keltek ki; a kikelt tojások jelentős eltéréseket mutattak a kontroll által kifejlődött embriókhoz képest. Felfedte, hogy a plutónium magasabb koncentrációja problémákat okoz az elem hatásának kitett tengeri faunában.

Kritikai potenciál

Ügyelni kell arra, hogy elkerüljük a kritikus tömeget megközelítő plutónium mennyiségek felhalmozódását, különösen azért, mert a plutónium kritikus tömege csak a harmada az urán-235 kritikus tömegének. Egy kritikus tömegű plutónium halálos mennyiségű neutront és gamma-sugarakat bocsát ki . Az oldatban lévő plutónium nagyobb valószínűséggel képez kritikus tömeget, mint a szilárd halmazállapotú, a vízben lévő hidrogén hatására .

A múltban történtek kritikus balesetek , amelyek közül néhány halálos következményekkel járt. A 6,2 kg-os plutóniumgömb körüli volfrám-karbid téglák hanyag kezelése halálos sugárdózist eredményezett Los Alamosban 1945. augusztus 21-én, amikor Harry Daghlian tudós 5,1 sievert (510 rems ) becsült dózist kapott,  és 25 nappal később meghalt. Kilenc hónappal később egy másik Los Alamos tudós, Louis Slotin meghalt egy hasonló balesetben, amelyben egy berillium reflektor és ugyanaz a plutónium mag (az úgynevezett " démonmag ") érintette, amely korábban Daghlian életét követelte.

1958 decemberében Los Alamosban a plutónium tisztítási folyamata során kritikus tömeg keletkezett egy keverőedényben, ami egy Cecil Kelley nevű vegyszerkezelő halálát okozta . Más nukleáris balesetek is történtek a Szovjetunióban, Japánban, az Egyesült Államokban és sok más országban.

Gyúlékonyság

A fémes plutónium tűzveszélyes, különösen akkor, ha az anyag finoman eloszlik. Nedves környezetben a plutónium hidrideket képez a felületén, amelyek piroforosak, és szobahőmérsékleten meggyulladhatnak a levegőben. A plutónium térfogata akár 70%-ra is kitágul, miközben oxidálódik, és így összetörheti a tartályát. Az égő anyag radioaktivitása további veszélyt jelent. A magnézium-oxid homok valószínűleg a leghatékonyabb anyag a plutóniumtűz oltására. Lehűti az égő anyagot, hűtőbordaként működik , és blokkolja az oxigént is. Különleges óvintézkedésekre van szükség a plutónium bármilyen formában történő tárolására vagy kezelésére; általában száraz inert gázatmoszférára van szükség.

Szállítás

Szárazföld és tenger

A plutónium szokásos szállítása a stabilabb plutónium-oxidon keresztül, zárt csomagolásban történik. Egy tipikus szállítás egy teherautóból áll, amely egy védett szállítókonténert szállít, és számos csomagot tartalmaz, amelyek össztömege 80-200 kg plutónium-oxid között változik. Egy tengeri szállítmány több konténerből állhat, amelyek mindegyike egy lezárt csomagot tartalmaz. Az Egyesült Államok Nukleáris Szabályozó Bizottsága előírja, hogy por helyett szilárdnak kell lennie, ha a tartalom meghaladja a 0,74  TBq (20  Curie ) radioaktív aktivitást. 2016-ban a Pacific Egret és a Pacific Heron of Pacific Nuclear Transport Ltd. hajói 331 kg (730 font) plutóniumot szállítottak az Egyesült Államok kormányzati létesítményébe a dél-karolinai Savannah Riverben .

Levegő

Az Egyesült Államok kormányának légiközlekedési előírásai lehetővé teszik a plutónium légi szállítását, az ugyanazon repülésen szállított egyéb veszélyes anyagokra, a csomagolási követelményekre és a repülőgép leghátsó részében történő tárolásra vonatkozó korlátozások mellett.

2012-ben a média felfedte, hogy plutóniumot szállítottak ki Norvégiából a kereskedelmi utasszállító légitársaságok – körülbelül minden második évben –, beleértve egy alkalommal 2011-ben is. A szabályozások lehetővé teszik, hogy egy repülőgép 15 gramm hasadóanyagot szállítson. A Statens strålevern vezető tanácsadója ( seniorrådgiver ) szerint az ilyen plutóniumszállítás problémamentes .

Megjegyzések

Lábjegyzetek

Idézetek

Hivatkozások

Külső linkek

• „A nukleáris problémák digitális könyvtára is – Plutónium” . Washington és Lee Egyetem . Archiválva az eredetiből 2009. február 3-án . Letöltve : 2009. február 15 .
• Sutcliffe, WG; et al. (1995). "A plutónium veszélyeinek perspektívája" . Lawrence Livermore Nemzeti Laboratórium . Az eredetiből archiválva : 2006. szeptember 29.
• "A plutónium fizikai, nukleáris és kémiai tulajdonságai" . IEER . 2005 . Letöltve : 2009. február 15 .
• Bhadeshia, H. "Plutónium krisztallográfia" .
• Samuels, D. (2005). "A plutónium korszak vége" . Discover Magazine . 26 (11).
• Pike, J.; Sherman, R. (2000). "Plutónium termelés" . Amerikai Tudósok Szövetsége . Archiválva az eredetiből 2009. február 3-án . Letöltve : 2009. február 15 .
• "Plutónium gyártása és gyártása" .
• Ong, C. (1999). "A világ plutóniumkészletei" . Nuclear Files.org. Az eredetiből archiválva : 2014. augusztus 5 .. Letöltve : 2009. február 15 .
• „Kihívások a plutóniumtudományban” . Los Alamos Tudomány . I & II (26). 2000 . Letöltve : 2009. február 15 .
• "Plutónium" . Királyi Kémiai Társaság . Letöltve : 2015. február 6 .
• "Plutónium" . Videók periódusos rendszere . Nottinghami Egyetem . Letöltve : 2015. február 6 .