Plutonium

In 1940 is plutonium ontdekt door Glenn Seaborg, Edwin M. McMillan, J. W. Kennedy en A. C. Wahl aan de Universiteit van Californië - Berkeley nadat zij uranium bombardeerden met deuterium in een cyclotron, maar deze ontdekking is geruime tijd geheim gebleven. Voor het Manhattanproject zijn er tijdens WO II kernreactoren gebouwd om het plutonium te produceren dat nodig was voor de eerste atoombommen.

Plutonium is vernoemd naar de dwergplaneet Pluto. (De twee voorafgaande elementen heten uranium naar uranus en neptunium naar neptunus)

[bewerk] Toepassingen

Tijdens de Koude Oorlog is er zowel door de Sovjet-Unie als door de Verenigde Staten naar schatting 300 ton plutonium geproduceerd, hoofdzakelijk voor toepassing in kernwapens. Sinds 1982 is mede als gevolg van non-profilatieverdragen de ontmanteling van deze wapens begonnen en wordt plutonium steeds vaker voor humanere toepassingen gebruikt. De USA en de Russische Federatie zijn onderling overeengekomen om elk 34 ton van hun overtollig geworden kernwapen plutonium te vernietigen. Momenteel lopen proeven om dit te doen door het plutonium als brandstof in gewone kerncentrales te gebruiken. Plutonium is een belangrijk nevenproduct van op uranium werkende kernreactoren. Door het opwerken van afgewerkte splijtstof in speciale chemische fabrieken komt het plutonium voor hergebruik beschikbaar. Zulke opwerkingsfabrieken staan in Engeland, Frankrijk, Rusland en Japan. Het afgescheiden plutonium wordt voor het gebruik gemengd met uranium (MOX brandstof = Mixed OXide). In Europa zijn er 50 kerncentrales die een vergunning voor MOX hebben, in 32 kerncentrales wordt MOX daadwerkelijk gebruikt. Bijvoorbeeld in België is intussen al het plutonium al hergebruikt. België is gestopt met opwerken van splijtstof, zodat er geen nieuw plutonium meer bijkomt.

In ruimtesondes zoals Galileo en Cassini wordt stroom opgewekt door een hoeveelheid plutonium die door natuurlijk verval warmte genereert.

[bewerk] Opmerkelijke eigenschappen

In zuivere vorm is plutonium een zilverwit metaal, maar door oxidatie aan de lucht verandert dat snel in geel. Door spontaan verval met uitstraling van α deeltjes voelt plutonium altijd warmer aan dan de omgeving. In grote hoeveelheden kan dat zelfs water doen koken. In waterige oplossingen kan plutonium als vier verschillende ionen voorkomen: Pu³⁺ (blauw), Pu⁴⁺ (geel bruin), PuO²⁺ (roze oranje) en PuO⁺ (roze, maar ion is onstabiel).

[bewerk] Verschijning

Hoewel plutonium in zeer lage concentraties wordt aangetroffen in uraniumerts, wordt deze actinide voornamelijk op kunstmatige wijze geproduceerd.

[bewerk] Isotopen

Meest stabiele isotopen
Iso	RA (%)	Halveringstijd	VV	VE (MeV)	VP
²³⁶Pu	syn	2,86 j	α	5,867	²³²U
²³⁸Pu	syn	87,7 j	α	5,593	²³⁴U
²³⁹Pu	syn	2,4110×10⁴ j	α	5,245	²³⁵U
²⁴⁰Pu	syn	6564 j	α	5,256	²³⁶U
²⁴²Pu	syn	3,733×10⁵ j	α	4,984	²³⁸U
²⁴⁴Pu	syn	8.08×10⁷ j	α	4,666	²⁴⁰U

Van plutonium zijn 21 radioactieve isotopen bekend. ²⁴⁴Pu is met een halfwaardetijd van ruim 80 miljoen jaar het meest stabiel. ²⁴²Pu en ²³⁹Pu hebben een halfwaardetijd van respectievelijk ruim 373 duizend en 24 duizend jaar. Alle overige isotopen halveren in minder dan 7000 jaar.

[bewerk] Toxicologie en veiligheid

Plutonium en alle plutoniumverbindingen zijn giftig en radioactief. Sommige bronnen (vooral populaire media, en kernwapen- en milieu-activisten) noemen plutonium zelfs de meest giftige stof die de mensheid kent, maar onder veel toxicologen heerst de mening dat er geen reden is om aan te nemen dat de chemische toxiciteit van plutonium groter is dan die van andere zware metalen. Plutonium is wat dat betreft te vergelijken met lood. Zelfs met inachtneming van de stralingstoxiciteit is radium nog giftiger dan plutonium. Enkele complexe organische verbindingen, zoals botuline, zijn zelfs nog giftiger dan radium.

Het gevaar schuilt met name in de stralingstoxiciteit. Ingeademde partikeltjes zouden in de long jarenlang schade kunnen aanrichten en uiteindelijk, na jaren tot tientallen jaren, longkanker kunnen veroorzaken. Bij grotere doses kan directe stralingsziekte een rol gaan spelen. Desalniettemin heeft plutonium een letale dosis van enkele honderden picogrammen per kilogram lichaamsgewicht en dient het natuurlijk met uiterste zorgvuldigheid te worden gehanteerd.