El plutoniu ye un elementu transuránico radiactivu col símbolu químicu Pu y el númberu atómicu 94. Ye un metal actínido con apariencia gris platiada que s'escurez cuando ye espuestu al aire, formando una capa opaca cuando s'aferruña. L'elementu de normal exhibe seis estados alotrópicos y cuatro d'oxidación. Reacciona col carbonu, los halóxenos, nitróxenu y siliciu. Cuando s'espón al aire húmedo forma óxidos y hidruros qu'espanden hasta un 70% el so volume, que de la mesma, esprender en forma de polvu que puede engafar de forma bonal. Tamién ye un elementu radiactivu y puede atropase nos güesos. Estes propiedaes faen que manipoliar plutoniu sía peligrosu.
El plutoniu ye l'elementu primordial más pesáu en virtú a la so isótopu más estable, el plutoniu-244, con una semi vida averada de 80 millones d'años ye tiempu abondu por que el elementu alcuéntrase en pequeñes cantidaes na naturaleza. El plutoniu ye principalmente un subproductu de la fisión nuclear nos reactores, onde dalgunos de los neutrones lliberaos pol procesu de fisión converten nucleos d'uraniu-238 en plutoniu."Contaminated Water Escaping Nuclear Plant, Japanese Regulator Warns". The New York Times.
Unu de los isótopos del plutoniu utilizaos ye'l plutoniu-239, que tien una semi vida de 24.100 años. El plutoniu-239, xunto col plutoniu-241 son elementos fisibles, esto quier dicir que'l nucleu de los sos átomos puede estremase cuando ye bombardiáu con neutrones térmicos, lliberando enerxía, radiación gamma y más neutrones. Esos neutrones pueden caltener una reacción nuclear en cadena, dando llugar a aplicaciones n'armes y reactores nucleares.
El plutoniu-238 tien una semi vida de 88 años y emite partícules alfa. Ye una fonte de calor nos xeneradores termoeléctricos de radioisótopos, que son utilizaos p'apurrir enerxía a delles sondes espaciales. El plutoniu-240 tien una tasa elevada de fisión bonal, aumentando'l fluxu de neutrones de cualquier amuesa na que s'atope. La presencia de plutoniu-240 llinda l'usu de muestres p'armes o combustible nuclear y determina el so grau. Los isótopos del plutoniu son caros y difíciles de dixebrar, por esto suelen fabricase en reactores especializaos.
El plutoniu foi sintetizáu per primer vegada en 1940 por un equipu dirixíu por Glenn T. Seaborg y Edwin McMillan nel llaboratoriu de la Universidá de California, Berkeley bombardiando uraniu-238 con deuteriu. Darréu atopáronse traces de plutoniu na naturaleza. La producción de plutoniu en cantidaes útiles per primer vegada foi una parte importante del Proyeutu Manhattan mientres la Segunda Guerra Mundial, que desenvolvió les primeres bombes atómiques. La primer prueba nuclear ("Trinity", en xunetu de 1945), y la segunda bomba atómica usada pa destruyir una ciudá ("Fat Man" en Nagasaki, Xapón n'agostu de 1945) teníen nucleos de plutoniu-239. Mientres y dempués de la guerra, realizáronse esperimentos con humanos ensin consentimientu informáu qu'estudiaben la radiación del plutoniu y tuvieron llugar varios accidentes críticos, dalgunos d'ellos letales. La eliminación de los residuos de plutoniu de les centrales nucleares y l'esmantelamientu de les armes nucleares construyíes mientres la Guerra Fría son esmoliciones sobre la proliferación nuclear y el mediu ambiente. Otres fontes de plutoniu nel mediu ambiente son consecuencia de les numberoses pruebes nucleares na superficie (agora prohibíes).
Historia
Descubrimientu thumb|Glenn T. Seaborg y el so equipu fueron los primeros en producir plutoniu. Enrico Fermi y un equipu de científicos de la Universidá de Roma informaron qu'afayaren l'elementu 94 en 1934. Fermi llamo al nuevu elementu hesperio y mentar nel so discursu del Nobel en 1938. La muestra yera en realidá un amiestu de bariu, kriptón y otros elementos, pero esto nun se conocía nesi momentu porque la fisión nuclear inda nun s'había descubiertu.
El plutoniu (específicamente, plutoniu-238) foi producíu y aislláu per primer vegada'l 14 d'avientu de 1940 y foi identificáu químicamente el 23 de febreru de 1941 pol Dr. Glenn T. Seaborg, Edwin M. McMillan, J. W. Kennedy y A. C. Wahl bombardiando uraniu con deuteriu nel ciclotrón de 150 cm de diámetru de la Universidá de California, Berkeley. Nel esperimentu de 1940, producióse neptuniu-238 nel bombardéu pero se desintegró por emisión beta con una semi vida curtia d'unos dos díes, qu'indicaba la formación del elementu 94.
Un documentu científicu que documentaba el descubrimientu foi preparáu pol equipu y unviáu a la revista Physical Review en marzu de 1941. El documentu foi retiráu enantes de la publicación por cuenta de qu'afayaron qu'un isótopu d'esti nuevu elementu (plutoniu-239) podría esperimentar la fisión nuclear de forma que podría ser útil pa la bomba atómica. La publicación foi retrasada hasta un añu dempués del fin de la Segunda Guerra Mundial por cuenta de les esmoliciones sobre la seguridá.
Edwin McMillan nomara apocayá'l primer elementu transuránico debíu al planeta Neptunu y suxirió que l'elementu 94, siendo'l siguiente elementu de la serie, fora nomáu como'l que nesi momentu yera'l siguiente planeta, Plutón.Esta nun yera la primer vegada que daquién suxería qu'un elementu fuera llamáu "plutoniu". Una década dempués de que'l Bariu fuera descubiertu, un profesor de la Universidá de Cambridge suxirió que fuera renomáu como "plutoniu" una y bones l'elementu nun yera pesáu (como suxería'l raigañu d'orixe griegu "barys", pola que foi nomáu). El pensó que, una y bones el Bariu foi producíu pola téunica relativamente nueva de la Electrólisis, el so nome tendría de tar rellacionáu col fueu. Polo tanto suxirió que fuera nomáu "plutoniu", pol dios romanu del inframundu, Plutón. Seaborg orixinalmente consideró'l nome "plutio", pero dempués pensó que nun sonaba tan bien como "plutoniu". Él escoyó les lletres "Pu" como una chancia, que foi aprobada ensin previu avisu na tabla periódica.Tal como lo espresa un artículu, refiriéndose a información que Seaborg dio nuna charra: "La opción obvia pal símbolu fuera Pl, pero de manera chistosa, Seaborg suxirió Pu, como les pallabres qu'un neñu esclamaría, 'Pee-Yoo' al sentir un golor feo. Seaborg pensó que recibiría grandes crítiques por esa suxerencia, pero'l comité de nomes aceptó'l símbolu ensin dicir una pallabra." Otros nomes alternativos consideraos por Seaborg y otros fueron "ultimio" o "extremio" por cuenta de la creencia errónea de qu'atoparen l'últimu elementu posible na tabla periódica.
Primeres investigaciones Dempués d'unos pocos meses d'estudiu inicial atopóse que la química básica del plutoniu yera paecida a la del uraniu. Les primeres investigaciones siguieron nel Llaboratoriu Metalúrxicu de la Universidá de Chicago. El 18 d'agostu de 1942, una cantidá bien pequeña foi aisllada y midida per primer vegada. Fueron producíos unos 50 mg de plutoniu-239 xunto con uraniu y productos de la fisión y solo aisllóse 1 mg aproximao. Esti procedimientu dexó a los químicos determinar la masa atómico del nuevu elementu.El salon 405 del Laboratoriu George Herbert Jones, onde s'aislló per primer vegada plutoniu, foi nomáu como sitiu d'interés históricu nacional en mayu de 1967.
En payares de 1943 dalgunos trifluoruros de plutoniu fueron amenorgaos pa crear la primer muestra de plutoniu metálicu: unos pocos microgramos de perlles metáliques. Producióse abondu plutoniu por que fuera el primer elementu sintéticu visible a güeyu.
Les propiedaes nucleares del plutoniu-239 tamién fueron estudiaes; los investigadores atoparon que, cuando un átomu ye cutíu por un neutrón, ruémpese (fisión), lliberando más neutrones y enerxía. Esos neutrones pueden cutir otros átomos de plutoniu-239 y asina socesivamente nuna rápida reacción nuclear en cadena. Esto puede aniciar una esplosión abondo grande como pa destruyir una ciudá si concéntrase abondu plutoniu-239 p'algamar la masa crítico.
Producción nel Proyeutu Manhattan Mientres la Segunda Guerra Mundial, el Gobiernu federal de los Estaos Xuníos creó'l Proyeutu Manhattan, que foi l'encargáu de desenvolver la bomba atómica. Los trés principales sitios d'investigación y producción del proyeutu fueron: la instalación de producción de plutoniu no qu'agora ye Hanford Site, les instalaciones d'arriquecimientu d'uraniu en Oak Ridge, Tennessee y el llaboratoriu d'investigación y diseñu d'armes, agora conocíu como Llaboratoriu Nacional de Los Álamos
left|thumb|El reactor B de Hanford en construcción. El primer reactor productor de plutoniu.
El primer reactor de producción que producía plutoniu-239 foi'l reactor de Grafitu X-10. Empezó a funcionar en 1943 y foi construyíu nuna instalación en Oak Ridge que dempués se convirtió nel Llaboratoriu Nacional Oak Ridge.Mientres el Proyeutu Manhattan, de cutiu fíxose referencia al plutoniu a cencielles como "49": el númberu 4 yera por cuenta del últimu díxitu en 94 (númberu atómicu del plutoniu), y el 9 yera pol últimu díxitu en plutoniu-239, l'isótopu fisionable del plutoniu y aptu p'armes usáu nes bombes nucleares.
El 5 d'abril de 1944, Emilio Segrè, en Los Alamos, recibió la primer muestra de plutoniu producíu por reactor de Oak Ridge.
Bombes atómiques Trinity y Fat Man La primer prueba d'una bomba atómica, denomada Trinity y españada el 16 de xunetu de 1945 cerca de Alamogordo, Nuevu Méxicu, contenía plutoniu como'l so material de fisión. Nel diseñu de la implosión del dispositivu usóse lentes esplosivos convencionales pa estruyir una esfera de plutoniu nuna masa supercrítica, que yera bombardiáu simultáneamente con neutrones dende'l «Urchin»,Urchin foi'l nome clave pal iniciador internu de neutrones, un dispositivu xenerador de neutrones que disparaba la detonación nuclear de les primeres bombes atómiques de plutoniu, como la del proyeutu Trinity (The Gadget) y Fat Man, una vegada que la masa crítico fuera montada pola fuercia d'esplosivos convencionales. un iniciador fechu de poloniu y beriliu. En xunto, estos aseguraron una reacción en cadena y una esplosión. L'arma na so totalidá pesaba más de 4 tonelaes, a pesar de que namái fueren utilizaos 6,2 kilogramos de plutoniu nel so nucleu. Aproximadamente'l 20% del plutoniu utilizáu na arma Trinity someter a fisión, lo que resultó nuna esplosión con una enerxía equivalente a aproximadamente 20 000 tonelaes de TNT.
Un diseñu idénticu foi utilizáu na bomba atómica «Fat Man», llanzada sobre Nagasaki, Xapón, el 9 d'agostu de 1945, matando a 70 000 persones y mancando a otres 100 000. La bomba «Little Boy» llanzada sobre Hiroshima tres díes enantes, usó uraniu-235 y non plutoniu. Foi fecha pública la esistencia del plutoniu solamente depués del anunciu de les primeres bombes atómiques.
Usu y residuos na Guerra Fría Mientres la guerra fría fueron construyíes grandes reserves de plutoniu p'armes nucleares, tantu pola Xunión Soviética como per Estaos Xuníos. Los reactores d'Estaos Xuníos de Hanford y Savannah River Site en Carolina del Sur producíen 103 tonelaes, y envalorábase que se producíen 170 tonelaes de plutoniu de grau militar na Xunión Soviética. Cada añu entá son producíes alredor de 20 tonelaes del elementu como un subproductu de la industria d'enerxía nuclear. Aproximadamente 1000 tonelaes de plutoniu pueden tar almacenaes xunto con más de 200 tonelaes de plutoniu estrayíu dende armes nucleares. L'Institutu Internacional d'Estudios pa la Paz d'Estocolmu envaloraba que les reserves mundiales de plutoniu en 2007 yeren de 500 tonelaes, estremaes en partes iguales ente reserves civiles y armamentísticas.
Esperimentación médica Mientres y dempués del final de la Segunda Guerra Mundial, los científicos que trabayaben nel Proyeutu Manhattan y n'otros proyeutos d'investigación d'armes nucleares, llevaron a cabo estudio de los efeutos del plutoniu n'animales de llaboratoriu y en seres humanos. Los estudios n'animales revelaron qu'unos pocos miligramos de plutoniu per kilogramu de texíu representen una dosis letal.