Plutonium er et radioaktivt sølvmetall som kan brukes til å skape eller ødelegge. Mens det ble brukt til ødeleggelse like etter at det ble laget, brukes i dag mest for å skape energi over hele verden.
Plutonium ble først produsert og isolert i 1940 og ble brukt til å lage den "Fat Man" atombomben som ble droppet på Nagasaki ved slutten av andre verdenskrig, bare fem år etter at den ble produsert, sa Amanda Simson, en adjunkt i kjemiteknikk ved University of New Haven.
Bare fakta
Her er egenskapene til plutonium, i følge Los Alamos National Laboratory:
- Atomnummer: 94
- Atomsymbol: Pu
- Atomvekt: 244
- Smeltepunkt: 640 C
- Kokepunkt: 5 428 F (3 228 C)
Oppdagelse og historie
Plutonium ble oppdaget i 1941 av forskere Joseph W. Kennedy, Glenn T. Seaborg, Edward M. McMillan og Arthur C. Wohl ved University of California, Berkley. Funnet skjedde da teamet bombarderte uran-238 med deuteron som var blitt akselerert i en syklotroninnretning, som skapte neptunium-238 og to frie nøytroner. Neptunium-238 forfalt deretter til plutonium-238 gjennom beta-forfall.
Dette eksperimentet ble ikke delt med resten av det vitenskapelige samfunnet før i 1946, etter andre verdenskrig. Seaborg leverte et papir om oppdagelsen deres til tidsskriftet Physical Review i mars 1941, men papiret ble fjernet da det ble oppdaget at en isotop av plutonium, Pu-239, kan brukes til å lage en atombombe.
Snart ble Seaborg sendt til å lede Plutonium Production Lab, også kjent som Met Lab, ved University of Chicago, ifølge Los Alamos National Laboratory. Hensikten med laboratoriet var å lage plutonium som en del av Manhattan-prosjektet. Manhattan-prosjektet var en hemmelig satsning under andre verdenskrig som utelukkende arbeidet for å utvikle en atombombe.
18. august 1942 hadde de sin første store suksess. De var i stand til å lage en spormengde plutonium som var synlig for øyet. Det tilsvarte bare rundt 1 mikrogram. Fra den ørsmå prøven bestemte forskeren plutoniums atomvekt.
Manhattan-prosjektet produserte etter hvert nok plutonium til "treenighetstesten." Under testen ble verdens første atombombe, eller "The Gadget", eksplodert i nærheten av Socorro, New Mexico, 16. juli 1945 av Los Alamos Laboratory-direktør Robert Oppenheimer og hærens general Leslie Groves.
Av testen sa Oppenheimer, "Vi visste at verden ikke ville være den samme. Noen få mennesker lo, noen få gråt. De fleste mennesker var tause. Jeg husket linjen fra hindu-skriften, Bhagavad-Gita. Vishnu prøver å overtale prinsen om at han skulle utføre sin plikt og å imponere ham, tar på seg sin flerarmede form og sier: 'Nå er jeg blitt død, verdens ødelegger.' Jeg antar at vi alle trodde det på en eller annen måte, ifølge Royal Society of Chemistry.
Eksplosjonen hadde energiekvivalent på omtrent 20 000 tonn TNT. Den første atombomben som ble brukt til krig falt på Hiroshima, Japan, 6. august 1945. Atombomben, kalt "Little Boy", hadde imidlertid en uran-kjerne. Den andre bomben, som falt ned på Nagasaki, Japan, 9. august 1945, hadde en plutoniumkjerne. Den "fete mannen", som den ble kalt, fremskyndet slutten av andre verdenskrig.
Egenskaper ved plutonium
Nylaget plutoniummetall har en sølvfarget lys farge, men tar på seg en kjedelig grå, gul eller olivengrønn søppel når den oksideres i luften. Metallet løses raskt opp i konsentrerte mineralsyrer. Et stort stykke plutonium føles varmt å ta på på grunn av energien gitt av alfa-forfall; større biter kan produsere nok varme til å koke vann. Ved romtemperatur er alfa-form plutonium (den vanligste formen) like hardt og sprøtt som støpejern. Det kan legeres med andre metaller for å danne den romtempererte stabiliserte deltaformen, som er myk og behagelig. I motsetning til de fleste metaller er ikke plutonium en god leder for varme eller elektrisitet. Den har et lavt smeltepunkt og et uvanlig høyt kokepunkt.
Plutonium kan danne legeringer og mellomprodukter med de fleste andre metaller, og forbindelser med en rekke andre elementer. Noen legeringer har supraledende evner, og andre brukes til å lage pellets med kjernebrensel. Forbindelsene kommer i forskjellige farger, avhengig av oksidasjonstilstand og hvor komplekse forskjellige ligander er. I vandig løsning er det fem valance-ioniske tilstander.
Plutonium, sammen med alle andre transuranelementer, er en radiologisk fare og må håndteres med spesialisert utstyr og forsiktighetsregler. Dyreforsøk har funnet at noen få milligram plutonium per kilo vev er dødelige.
Kilder
Plutonium finnes vanligvis ikke i naturen. Sporelementer av plutonium finnes i naturlig forekommende uranmalmer. Her dannes det på en måte som ligner neptunium: ved bestråling av naturlig uran med nøytroner etterfulgt av beta-forfall.
Imidlertid er plutonium først og fremst et biprodukt fra kjernekraftindustrien. Hvert år produseres det rundt 20 tonn plutonium, ifølge Los Alamos National Laboratory. Brukt kjernebrensel kan også forbehandles for å skille brukbart plutonium fra andre elementer i drivstoffet.
Testing av atmosfæriske våpen på 1950- og 1960-tallet etterlot seg tonn plutonium i jordas atmosfære som fremdeles er der i dag, ifølge World Nuclear Association.
Bruker
For det meste brukes ikke plutonium til mye. Faktisk, av de fem vanlige isotoper, brukes bare to av plutoniums isotoper, plutonium-238 og plutonium-239, til noe som helst.
Plutonium-238 brukes til å lage elektrisitet til romprober ved bruk av radioisotop termoelektriske generatorer. Disse generatorene er slått på når sonderne ikke kan få nok solkraft fordi de har reist for langt unna solen. Noen sonder som bruker plutonium-238 er Cassini og Galileo.
Når konsentrert nok, gjennomgår plutonium-239 en fisjonskjedereaksjon. På grunn av dette brukes det i atomvåpen og noen atomreaktorer.
Faktisk er en av de største bruksområdene for plutonium. Ifølge World Nuclear Association kommer over en tredel av energien som produseres i de fleste kjernekraftverk fra plutonium. Plutonium er hoveddrivstoffet i raske nøytronreaktorer.
Hvem visste det?
I flere tiår lurte forskere på hvorfor plutonium ikke opptrådte som andre metaller i gruppen. For eksempel er plutonium en dårlig elektrisitetsleder og holder seg ikke til magneter. Nå har forskere funnet ut hvor den "manglende magnetismen" har gjemt seg, og det har å gjøre med den galne oppførselen til elektronene i elementets ytre skall. I motsetning til andre metaller, som har et bestemt antall elektroner i de ytre skjellene, når plutonium er i grunntilstand, kan ha fire, fem eller seks elektroner der.
Dette svingende antallet ytre skallelektroner forklarer hvorfor plutonium ikke er magnetisk: For at et atom skal samvirke med magneter, må de uparrede elektronene i det ytre skallet stille seg opp i et magnetfelt.
Plutoniums mest stabile isotop, plutonium-244, kan vare lenge. Den har en halveringstid på rundt 82 millioner år og forfaller til uran-240 gjennom alfa-forfall, ifølge Jefferson Lab.
Plutonium ble oppkalt etter planeten, Pluto. Dette er fordi det kom etter Uranium, som ble oppkalt etter planeten Uranus, og neptunium, som ble oppkalt etter planeten Neptune.
Plutonium avgir nøytroner, beta-partikler og gammastråler.
