Plutonij

neptunij – plutonij – americij Sm Pu        Celotna tabela
Splošno
Ime, znak, število	plutonij, Pu, 94
Kemijska vrsta	aktionidi
perioda, blok	7 , f
Gostota, trdota	19816 kg/m3, ni podatka
Videz	srebrnkasto bela kovina
Lastnosti atoma
Atomska teža	244,06 a. e. m.
Polmer atoma (izračunan)	175 (ni podatka) pm
Kovalentni polmer	ni podatka
van der Waalsov polmer	ni podatka
Elektronska konfiguracija	[Rn]5f67s2
e− na energijski nivo	2,8,18,32,24,8,2
Oksidacijska stanja (oksid)	6,5,4,3 (amfoterično)
Zgradba mreže	monoklinska
Fizikalne lastnosti
Agregatno stanje	trdno (__)
Tališče	912,5 K (1182,9 °F)
Vrelišče	3503 K (5846 °F)
Molarna prostornina	12,29 ×10−6 m³/mol
Izparilna toplota	344 kJ/mol
Talilna toplota	2,84 kJ/mol
Parni tlak	ND Pa pri 298 K
Hitrost zvoka	2260 m/s pri 293,15 K
Razne lastnosti
Elektronegativnost	1,28 (Paulingova lestvica)
Specifična toplota	ND J/(kg · K)
Električna prevodnost	0,666 106/m ohm
Toplotna prevodnost	6,74 W/(m·K)
1. ionizacijski potencial	584,7 kJ/mol
Najstabilnejši izotopi
izo NA t1/2 DM DE MeV DP 239Pu {sint.} 24,1 E3 let SF α   5,245 235U 242Pu {sint.} 373 E3 let SF α   4,984 238U 244Pu {sint.} 80,8 E6 let α SF 4,666   240U
Če ni označeno drugače, so uporabljene enote SI in standardni pogoji.

Plutónij je radioaktiven kovinski kemični element, ki ima v periodnem sistemu simbol Pu in atomsko število 94. Njegova atomska teža je 244,06, gostota je 19.800 kg/m³. Uporablja se v večini sodobnih jedrskih orožij. Najpomembnejši izotop plutonija je ²³⁹Pu z razpolovno dobo 24.200 let. Plutonij pridobivamo v jedrskih reaktorjih, kjer jedro urana (²³⁸U) zajame nevtron in nastane nestabilni uranov izotop, ki po hitrem beta razpadu (β⁻-razpad) predide v razmeroma stabilni plutonij 239. Z zaporednim zajetjem nadaljnjih nevtronov nastanejo drugi transuranski elementi, vključno z izotopi plutonija z višjo atomsko maso.

Za izdelavo atomskih bomb je zelo primeren plutonij ²³⁹Pu, ki je ceplijiv in ga je razmeroma lahko pridobivati v ustreznih produkcijskih ali dvonamenskih jedrskih reaktorjih. Za izdelavo plutonijske atomske bombe zadostuje že manj kot 10 kg kovine, minimalno celo le 4,4 kg, kar gre v kroglo s premerom manj kot 10 cm; nekaj več prostora pa zavzame celotni mehanizem atomske bombe.

²³⁸Pu ima razpolovni čas 88 let in se uporablja na vesoljskih sondah kot gorivo za RTG - Termoelektrični generator.

Pridobivanje plutonija

Plutonij nastane ob izpostavitvi uranovega izotopa ²³⁸U nevtronskemu sevanju. Uranovo jedro absorbira nevtron in nastane jedro ²³⁹Pu. Ob nadaljnji izpostavljenosti nevtronom iz ²³⁹Pu nastanejo še plutonijevi izotopi ²⁴⁰Pu, ²⁴¹Pu in ²⁴²Pu. Plutonij nastaja tudi v jedrskih reaktorjih za proizvodnjo električne energije. Z cepitvijo enega kilograma ²³⁵U nastane približno 30% plutonija, ki se potem cepi in prispeva približno tretjino skupne moči reaktorja in tako zmanjša potrebe po novem gorivu. Pri hitrih oplodnih reaktorjih pa se generira več plutonija, za kilogram porabljenega jedrskega goriva se generira 1-1,3 kg plutonija. Pri tej reakciji dobimo več fisilnega materiala kot ga porabimo - zato oznaka oplodni reaktorji. Ko bo začelo primanjkovati ²³⁵U, bo ta nova tehnologija omogočila izkoriščanje ²³⁸U - osiromašenega urana, ki ga je več kot stokrat več kot ²³⁵U.

Če se plutonij namerava uporabiti za izdelavo jedrskega orožja (najbolj pogosta uporaba), mora vsebovati vsaj 93 % ²³⁹Pu. Prisotnost izotopa ²⁴⁰Pu mora biti za uporabo v jedrskem orožju čim manjša, saj je slednji močan vir nevtronov, ki otežijo pravilno delovanje jedrskega orožja. Da bi se izognili večji prisotnosti ²⁴⁰Pu, in s tem dragi in zapleteni separaciji izotopov, je uranove palice potrebno pogosto menjati.