Plutonium

1 skal 2
2 skal 8
3 skal 18
4 skal 32
5 skal 24
6 skal 8
7 skal 2
Navn på Engelsk
Plutonium
Navn på Tysk
Plutonium
Navn på Fransk
Plutonium
Navn
Plutonium
Symbol
Pu
Atomnummer
94
Atommasse
244
Smeltepunkt
641°C
Kogepunkt
3232°C
Massefylde
19,82 g/cm3
Elektronnegativitet
1,3
Oxidationstrin
+3, +4, +5, +6
Isotopmasseområde
227 - 247
Klassifikation
Metal
 

Opdagelse
Fremstillingen af transuranen plutonium udførtes på Berkeley universitetet i Californien i 1940. Tidligt i 1941 rapporteredes herom, men en egentlig offentliggørelse kom først i 1946. Gruppen af videnskabsmænd som gennemførte processen, var på det tidspunkt ledet af den amerikanske fysiker G. T. Seaborg. Ved at bombardere uranisotopen 23892U med deuteroner (tunge hydrogenkerner), 21H dannedes først en isotop af grundstoffet neptunium, 23893Np samt neutroner, 10n. Neptuniumisotopen har en halveringstid på 2,35 dage, og omdannes under udsendelse af betastråler (elektronstråler), 0÷1e til plutoniumisotopen 23894Pu (halveringstid 87,7 år), hvilket kort kan skrives:

23892U + 21H —> 23893Np + 210n og 23893Np —> 23894Pu + 0÷1e

Dette arbejde blev påbegyndt af den amerikanske fysiker E. M. McMillan, men afsluttedes af Seaborg og hans medarbejdere. Senere i 1941 isolerede den samme gruppe forskere endnu en plutoniumisotop 23994Pu (halveringstid ca. 24000 år), som det viste sig kunne anvendes i fissionsprocesser (atomkernespaltningsprocesser), som dem, der f.eks. finder sted i atombomber.

Navn
Seaborggruppen foreslog, at det nye grundstof skulle hedde Plutium eller Plutonium efter den sidst opdagede planet 'Pluto' (1930). Man syntes imidlertid, at plutonium lød bedst, og enedes derfor snart om dette navn. Da Pluto er planeten efter Neptun, var det i Øvrigt naturligt at foreslå navnet plutonium, idet grundstoffet før plutonium i Det Periodiske System hedder neptunium, opkaldt efter planeten Neptun. 'Pluto' ('Pluton') var en underjordisk græsk gud, der sørgede for markernes frugtbarhed. Først foreslog man symbolet Pl for plutonium, men det ændredes senere til Pu.

Egenskaber
Plutonium er et metallisk, radioaktivt grundstof, som tilhører actinoiderne i Det Periodiske System. Metallet er sølvglinsende, hårdt og sprødt. Plutoniumisotopen 23994Pu henfalder under udsendelse af alfastråling, 42He og dannelse af uranisotopen 23592U:

23994Pu —> 23592U + 42He

På grund af sine radioaktive egenskaber og de hermed forbundne varmeudviklende processer må metalstykker af grundstoffet holdes afkølet. Den vigtigste egenskab ved plutonium er dets evne til af fissionere såvel under indflydelse af højenergi som lavenergi neutroner. Plutonium er et forholdsvist uædelt metal, som angribes af mange syrer, men ikke af alkalier. Plutonium danner villigt legeringer med mange andre metaller.

Forekomst
I naturen har man påvist små mængder af plutonium i uranholdige mineraler som begblende, U3O8 og carnotit, K2(UO2)2(VO4)2 • nH2O

Udvinding
Plutonium fremstilles i ren form ved reduktion af plutoniumfluorid, PuF4 med f.eks. metallisk kalium ved opvarmning under tryk:

PuF
4 + 4K —> Pu + 4KF,

herved kan man nå en renhed på 99,99 %

Anvendelse
Isotopen 23994Pu anvendes i atomvåben og atomreaktorer, medens isotopen 23894Pu har fundet anvendelse som energikilde inden for f.eks. rumfart.

Miljø og Helse
På grund af sin radioaktivitet er plutonium et meget farligt grundstof. Dets giftighed beror på dets alfa-radioaktivitet og tendensen til at ophobes i lever og knoglernes bloddannende områder, hvilket kan føre til leukæmi og andre former for kræft. Den megen udveksling af plutonium mellem eksempelvis USA og andre lande, nemlig ca. 6500 kg i de sidste 50 år, vækker derfor forståeligt nok en del international bekymring. Den 19.oktober 1989 opsendte amerikanerne, trods utallige protester fra nær og fjern, rumsonden Galileo til udforskning af planeten Jupiter. Rumsonden løftedes op med rumfærgen Atlantis til en bane ca. 300 km over Jorden. Herfra sendtes satelitten med raketter videre ud i rummet på sin 6-års rejse mod Jupiter. Da Galileo på et tidspunkt kommer så langt bort fra Solen, at dens solceller ikke vil modtage lysenergi nok til at fungere optimalt, har man forsynet rumsonden med to reaktorer med tilsammen 22 kg plutoniumdioxid, PuO2. Ved en eventuel ulykke under opsendelsen frygtede mange, at denne plutoniumforbindelse kunne blive til pulver, som ved nedfald i Jordens atmosfære skønsmæssigt ville kunne dræbe omkring 1 million mennesker. Heldigvis skete der som bekendt ikke noget, men mange spørger stadig, om man ikke burde have undladt at løbe en sådan risiko trods forskernes forsikringer om, at plutoniet umuligt kunne blive til pulver ved en ulykke med rumsonden.