WikiSysop: Bot: Automatski unos stranica

2021-07-26T06:41:29Z

Bot: Automatski unos stranica

Nova stranica

{{Kemijski_element
| ime = plutonij
| simbol = Pu
| redni_broj = 94
| kemijska_skupina = aktinoidi
| grupa = Ac
| perioda = 7
| blok = f
| izgled = srebrnobijele boje [[Datoteka:Plutonium3.jpg|200px]]
| gustoca = 19816
| tvrdoca =
| specificni_toplinski_kapacitet = (25 °C) 35,5
| taliste = 639,4 <ref name="Sebastian Blumentritt">Sebastian Blumentritt ''Periodensystem der Elemente'', 6. izd., Blume-Verlag, Münster (Savezna Republika Njemačka), 2012., {{ISBN|978-3-942-53009-5}}, str. 1</ref>
| vreliste = 3232 <ref name="Sebastian Blumentritt">Sebastian Blumentritt ''Periodensystem der Elemente'', 6. izd., Blume-Verlag, Münster (Savezna Republika Njemačka), 2012., {{ISBN|978-3-942-53009-5}}, str. 1</ref>
| toplina_taljenja = 2,82
| toplina_isparivanja = 333,5
| atomska_masa = 244
| EK1 = Radon
| EK2 = Rn
| e_konfiguracija = 5f67s2 <ref name="Sebastian Blumentritt">Sebastian Blumentritt ''Periodensystem der Elemente'', 6. izd., Blume-Verlag, Münster (Savezna Republika Njemačka), 2012., {{ISBN|978-3-942-53009-5}}, str. 1</ref>
}}
'''Plutonij''' je srebrno-bijeli [[metal]], koji potamni u dodiru sa [[zrak]]om, stvarajući tanki sloj [[Oksidi|oksida]]. Taj [[kemijski element]] ima šest [[Alotropija|alotropskih modifikacija]] i četiri [[Valencija (kemija)|oksidacijska stanja]]. Reagira s [[ugljik]]om, [[Halogeni elementi|halogenim elementima]], [[dušik]]om i [[silicij]]em. Kada je izložen [[Vlažnost zraka|vlažnom zraku]], stvara okside i [[Hidridi|hidride]], koji povećavaju obujam uzorka i do 70%. Plutonij se taloži u tijelu u [[Koštana srž|koštanoj srži]] i ostalim organima, gdje je vrlo opasan zbog emitiranja [[alfa-čestica]].

[[Datoteka:Plutonium_ring.jpg|mini|desno|200px|Prsten oružnog razreda (99,96% čistog električno pročišćenog) plutonija, dostatan za jednu jezgru bombe. Prsten teži 5,3 kg, a promjera je 11 cm (i prstenasta oblika) radi sigurnosti od [[kritična masa|kritične mase]]]]
Ime je dobio po [[patuljasti planet|patuljastom planetu]] [[134340 Pluton|Pluton]]u. Umjetni [[izotop]] plutonij-239 mora se spremati u nekompaktnim, odvojenim komadima manjim od 300 [[gram|g]] jer bi inače moglo doći do [[kritičnost]]i, uz oslobađanje opasnih količina ionizirajućeg zračenja i [[toplina|topline]].

Plutonij se koristi i kao [[nuklearno gorivo]] za [[Nuklearna elektrana|nuklearne elektrane]] te ima visoku [[radioaktivnost]]. Plutonij se može koristiti i kao [[Nuklearno oružje|nuklearni eksploziv]]; 1 [[kilogram]] plutonija stvara eksploziju ekvivalentnu 20 000 tona [[TNT]]-a. Plutonij se koristio u [[Projekt Apollo|Apollo letovima]] kao izvor [[energija|energije]] za [[Seizmologija|seizmičke]] naprave i drugu opremu koja je ostavljena na [[Mjesec]]u. Komad plutonija je topao na dodir zbog energije oslobođene [[alfa-čestica|alfa-raspadom]].

Najvažniji [[izotop]] je plutonij-239 koji ima dugo [[vrijeme poluraspada]] od 24 110 godina i veliku primjenu za izradu [[Nuklearno oružje|nuklearnih bojnih glava]], ali i za industrijsku, mirnodopsku upotrebu atomske energije u [[Nuklearna elektrana|nuklearnim elektranama]]. Plutonij nastaje kao proizvod raspada [[uranij]]a u [[Brzi oplodni reaktor|brzim oplodnim reaktorima]], u kojima se koristi [[Osiromašeni uranij|neobogaćeni uranij-238]]. Radom reaktora neprekidno se stvara energetski visokoefikasan plutonij, koji pojačava i održava neprekinuti tijek kontrolirane [[Nuklearna lančana reakcija|nuklearne lančane reakcije]].<ref>[http://www.nemis.zpf.fer.hr/enersvrhe/gorcikl.asp] "Nuklearni gorivni ciklus"</ref>

Plutonij-238 se koristi u minijaturnim nuklearnim reaktorima za napajanje [[Svemirske letjelice|svemirskih letjelica]]. Plutonij-240 ima visok stupanj spontane [[nuklearna fisija|nuklearne fisije]], povečavajući protok [[neutron]]a. Prisustvo plutonija-240 smanjuje učinak nuklearnog oružja i nuklearnog goriva, pa zato njegovog postotak određuje čistoću nekog nuklearnog goriva.

Veće količine (oko 20 tona godišnje) proizvode se u [[Brzi oplodni reaktor|brzim oplodnim reaktorima]], reakcijama u kojima spori (termalni) [[neutron]]i bombardiraju jezgre [[uranij]]a-238 i uzrokuju njihov raspad.

Prvi put je proizveden u Berkeleyju 1940. pod vodstvom [[Glenn Seaborg|Glenna Seaborga]], E.M. McMillana, J.W. Kennedyja i A.C. Wahla, bombardiranjem mete [[uranij]]a [[deuteron]]om ubrzanim u [[ciklotron]]u. Proizvodnja plutonija je bio jedan od glavnih zadataka [[Projekt Manhattan|projekta Manhattan]] za vrijeme [[Drugi svjetski rat|Drugog svjetskog rata]], Druga [[Nuklearno oružje|atomska bomba]], koja je pala na [[Nagasaki]] ("Debeljko"), imala je jezgru od elementarnog plutonija-239 legiranog s galijem.

==Svojstva plutonija==

===Fizikalna svojstva===
Plutonij je težak, srebrno-bijeli [[metal]], sličnog izgleda kao [[nikal]], ali brzo potamni u dodiru sa [[zrak]]om, stvarajući tanki sivkasti sloj [[oksidi|oksida]]. Na sobnoj temperaturi ima oblik '''α-plutonij''', što je i njegova najčešća faza. Ona je po [[tvrdoća|tvrdoći]] i krtosti slična sivom lijevu, a samo s [[legura|legirnim]] dodacima postaje mekša i žilavija. Za razliku od drugih metala, plutonij nije dobar provodnik topline i [[Električna vodljivost|električne struje]]. Ima nisko [[talište]] (640 °C), ali zato ima izuzetno visoko [[vrelište]] (3327 °C).

Podložan je djelovanju [[para|pare]], [[kisik]]a i [[Kiseline|kiselina]], ali ne i [[Baza (kemija)|lužina]]. Elementarni plutonij čuva se u [[vakuum]]u ili u inertnoj atmosferi da se spriječe kemijske reakcije sa zrakom.<ref>[http://www.pse.pbf.hr/hrvatski/elementi/pu/index.html] "Plutonij, Pu", Periodni sustav elemenata, 2011.</ref>
[[Datoteka:Plutonium density-eng.svg|mini|desno|250px|Plutonij ima 6 alotropskih modifikacija kod normalnog tlaka: alpha (α), beta (β), gamma (γ), delta (δ), delta prime (δ'), & epsilon (ε)]]
[[Datoteka:PuIsotopes.svg|mini|desno|250px|Nuklearna lančana reakcija uranij-plutonij i torij-uranij]]
Veći komad plutonija ili njegovog spoja je topao na dodir zbog energije oslobođene [[Alfa-čestica|alfa-raspadom]]. Pet [[kilogram]]a plutonija-239 sadrži oko 12,5 × 1024 [[atom]]a. Ima [[vrijeme poluraspada]] 24 100 godina, što znači da se svake sekunde raspadne 11,5 × 1012 atoma plutonija-239, oslobađajuci alfa-čestice s energijom 5,157 [[Elektronvolt|MeV]], što je količina [[snaga|snage]] od 9,68 [[vat|W]].

[[Električni otpor]] plutonija na sobnim temperaturama je vrlo visok, što je neobično za metale. On se čak povećava na nižim temperaturama, sve do 100 [[Kelvin|K]], gdje se naglo smanjuje, sve do 20 K gdje opet raste. Za razliku od drugih metala, plutoniju se povećava [[gustoća]] nakon što se otopi, i to za oko 2,5%. Blizu tališta on ima isto vrlo visoku [[viskoznost]] i površinsku napetost s obzirom na druge metale.<ref>[http://webwiser.nlm.nih.gov/getSubstanceData.do;jsessionid=89B673C34252C77B4C276F2B2D0E4260?substanceID=419&displaySubstanceName=Plutonium,%20Radioactive&UNNAID=&STCCID=&selectedDataMenuItemID=44] NIH contributors, publisher = U.S. National Library of Medicine, National Institutes of Health, "Plutonium, Radioactive", 2008.</ref><ref>"Nitric acid processing" [http://arq.lanl.gov/source/orgs/nmt/nmtdo/AQarchive/3rdQuarter08/page3.shtml] journal = Actinide Research Quarterly, ARQ staff, 2008., publisher = Los Alamos National Laboratory, 2010.</ref>

===Alotropija===
Plutonij ima 6 [[Alotropija|alotropskih modifikacija]] kod [[Standardni tlak i temperatura|standardnog tlaka]] i sedmu (zeta, ζ) na višim [[temperatura]]ma i samo u uskom području. Te alotropske modifikacije koje imaju različitu strukturu, imaju vrlo sličnu [[Unutarnja energija|unutarnju energiju]], ali se [[gustoća]] znatno mijenja i [[kristalna rešetka]]. Zato je plutonij vrlo osjetljiv na promjene temperature, [[tlak]]a i na različite [[Kemijska reakcija|kemijske reakcije]], kada mu se [[obujam]] može znatno promijeniti. [[Gustoća]] se na primjer mijenja od 16,00 g/cm3 do 19.86 g/cm3.<ref>[http://library.lanl.gov/cgi-bin/getfile?07-16.pdf] "Plutonium: A Wartime Nightmare but a Metallurgist's Dream" Baker Richard D., Hecker, Siegfried S.; Harbur, Delbert R., journal = Los Alamos Science, 1983., publisher = Los Alamos National Laboratory, 2009.</ref>

Na sobnoj temperaturi ima oblik α-plutonij, što je i njegova najčešća faza. δ -plutonij postoji na temperaturama od 310 [[Celzijev stupanj|°C]] do 452 °C, ali može biti i na sobnim temperaturama, ako se plutoniju doda malo [[galij]]a, [[aluminij]]a ili [[cerij]]a, što mu omogućuje i da bude [[Zavarivanje|zavaren]]. δ -plutonij ima više metalni karakter, što ga čini po svojstvima sličnim aluminiju. Kod [[Nuklearno oružje|nuklearnih bombi]], eksplozivni udarni val sabija [[Kristalna rešetka|kristalnu rešetku]] plutonija, što mijenja δ –plutonij u α-plutonij, pomažući da lakše dostigne superkritičnost.

===Nuklearna fisija===
Do nuklearne eksplozije dolazi kada se stvori tzv. [[kritična masa]], tj. kada broj nastalih [[neutron]]a postane veći od broja apsorbiranih i izazove [[Nuklearna lančana reakcija|nuklearnu lančanu reakciju]]. Najvažniji je [[izotop]] plutonij-239, koji nastaje u [[nuklearni reaktor|nuklearnom reaktoru]] djelovanjem neutrona na uranij-238; njegovo [[vrijeme poluraspada]] iznosi 24 360 godina. Plutonij tvori slične spojeve kao i uranij. Upotrebljava se kao [[nuklearno gorivo]] i kao eksploziv u atomskim bombama.<ref>[http://physicsworld.com/cws/article/news/16443] "Plutonium is also a superconductor", publisher=PhysicsWeb.org, Dumé Belle, 2002.</ref><ref>[http://www.epa.gov/rpdweb00/glossary/termdef.html#f] "Fissile Material", work = Radiation Glossary, publisher = United States Environmental Protection Agency, 2008.,EPA contributors</ref>

Plutonij-240 ima visok stupanj spontane [[nuklearna fisija|nuklearne fisije]], povečavajući protok neutrona. Prisustvo plutonija-240 smanjuje učinak nuklearnog oružja i nuklearnog goriva, pa zato njegovog postotak određuje čistoću nekog nuklearnog goriva. Plutonij za nuklearno oružje mora imati manje od 7% plutonija-240. Plutonij za nuklearne reaktore ima plutonija-240 od 7% do 19%. Plutonij s čistoćom manjom od 4% plutonija-240 koristi [[ratna mornarica SAD-a]] za nuklearno oružje. Plutonij-238 nije [[Fisibilnost|fisibilan]], ali može stvoriti nuklearnu lančanu reakciju s brzim neutronima, stvarajuci [[alfa-čestica|alfa-čestice]].

===Izotopi===
Poznato je dvadeset radioaktivnih [[izotop]]a plutonija s [[Relativna atomska masa|masenim brojevima]] od 228 do 247, među kojima je najstabilniji izotop plutonij-244 s vremenom poluraspada od 80,8 milijuna godina i plutonij-239 s vremenom poluraspada od 24 110 godina. Svi ostali izotopi plutonija imaju vrijeme poluraspada manje od 7000 godina. Zapaženo je da se izotopi plutonij-236, Pu-237, Pu-238, Pu-239, Pu-240, Pu-242 i Pu-244 raspadaju spontanom nuklearnom fisijom i emitiraju [[Alfa-čestica|alfa-čestice]], stvarajući izotope [[uranij]]a i [[neptunij]]a. Izotopi plutonija koji imaju atomsku masu veću od 244 uglavnom stvaraju [[Beta-čestica|beta-čestice]], stvarajući [[americij]]. Plutonij-241 je polazni izotop u neptunijevom nizu radioaktivnog raspada.<ref>[http://www.nndc.bnl.gov/chart/] NNDC contributors, Alejandro A. Sonzogni, "Chart of Nuclides", publisher = National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory, 2008.</ref>

Plutonij-238 i Pu-239 su najviše umjetno korišteni izotopi. Pu-239 se dobiva umjetnim putem iz uranija-238 i bombardiranjem sporim neutronima, a nastaju beta-čestice i neptunij kao međuizotop.

:<math>\mathrm{^{238}_{\ 92}U\ +\ ^{1}_{0}n\ \longrightarrow \ ^{239}_{\ 92}U\ \xrightarrow[23,5 \ minuta]{\beta^-} \ ^{239}_{\ 93}Np\ \xrightarrow[2,3565 \ dana]{\beta^-} \ ^{239}_{\ 94}Pu}</math>

Neutroni koji nastaju nuklearnom fisijom uranija-235 budu uhvaćeni od jezgre atoma uranija-238, stvarajući tako uranij-239 i beta raspadom pretvara neutron u proton stvarajući neptunij-239 (vrijeme poluraspada 2,36 dana), pa nakon sljedećeg beta raspada nastaje plutonij-239.

Plutonij-238 nastaje bombardiranjem uranija-238 s [[deuterij]]em (D – jezgra teškog vodika):

:<math>\mathrm{^{238}_{\ 92}U\ +\ ^{2}_{1}D\ \longrightarrow \ ^{238}_{\ 93}Np\ +\ 2\ ^{1}_{0}n \quad;\quad ^{238}_{\ 93}Np\ \xrightarrow[2,117 \ dana]{\beta^-} \ ^{238}_{\ 94}Pu}</math>

U tom postupku, deuterij bombardira uranij-238, stvarajući dva neutrona i neptunij-238, koji spontanom nuklearnom fisijom se raspada na plutonij-238, stvarajući beta-čestice.

===Toplina nuklearne fisije===
Kod [[nuklearna fisija|nuklearne fisije]] plutonijevih izotopa nastaje [[toplina]] nuklearne fisije. Različiti izotopi stvaraju drukčiji iznos toplinske snage po masi, a obično se izražava s [[vat|W]]/[[kilogram|kg]] ili mW/g. Svi izotopi stvaraju i slabo [[Gama-čestica|gama zračenje]].

{| class="wikitable"
|+ Toplina nuklearne fisije plutonijevih izotopa <ref>[http://www.cnfc.or.jp/e/proposal/reports/index.html] "Can Reactor Grade Plutonium Produce Nuclear Fission Weapons?", 2001., publisher=Council for Nuclear Fuel Cycle Institute for Energy Economics, Japan</ref>
! Izotop !! Vrsta raspada !! [[Vrijeme poluraspada]] (godine) !! Toplinska snaga
nuklearne fisije (W/kg)
! Neutroni koji nastaju spontanom fisijom (1/(g·s)) !! Bilješke
|-
! Pu-238
| alfa-raspad u U-234
| 87,74
| 560
| 2600
| Vrlo visoka toplina nuklearne fisije. Čak i male količine uzrokuju znatno samozagrijavanje. Koristi se za radioizotopne termoelektrične generaotre.
|-
! Pu-239
| alfa-raspad u U-235
| 24110
| 1,9
| 0,022
| Najkorisniji radioizotop plutonija. Koristi se kao dodatak u MOX gorivima.
|-
! Pu-240
| alfa-raspad u U-236, samoodržavajuća fisija
| 6560
| 6,8
| 910
| Zbog visoke spontane fisije sprječava korištenje u vojne svrhe, pa je njegov udjel upravo nečistoća u plutoniju koji se koristi u vojne svrhe.
|-
! Pu-241
| beta-raspad u Am-241
| 14,4
| 4,2
| 0,049
| Raspada se u americij-241; stvara opasnost od [[radijacija|radijacije]] na starijim uzorcima.
|-
! Pu-242
|alfa-raspad u U-238
| 376000
| 0,1
| 1700
|
|}
[[Datoteka:Plutonium in solution.jpg|mini|desno|250px|Različita oksidacijska stanja plutonija u otopini]]
[[Datoteka:CANDU fuel bundles.jpg|mini|desno|250px|CANDU nuklearno gorivo]]
[[Datoteka:Implosion Nuclear weapon.svg|mini|desno|250px|Atomska bomba s implozijom]]
[[Americij]]-241 nastaje nuklearnom fisijom plutonija-241, a ima vrijeme poluraspada 430 godina i 1,2 samoodržavajućih fisija po gramu i u sekundi, te toplinu nuklearne fisije 114 W/kg. Taj izotop stvara vrlo prodorne gama zrake, tako da dodatno ugrožava osoblje i strukturu.

===Kemijski spojevi===
Plutonij u [[Topljivost|vodenoj otopini]] može imati oksidacijske brojeve +3, +4, +5 i +6, a spojevi u kojima je +3 i +4 su najstabilniji. [[Elektroliza|Elektrolitičkom]] oksidacijom može se dobiti i nestabilno stanje +7. U kiselim otopinama mogu postojati razni plutonijevi ioni: ljubičasto-plavi PU3+, žuto-smeđi do zeleni Pu4+, ružičasti do narančasti PuO+ i PUO2+. Pri određenoj [[pH]] vrijednosti otopine hidroliziraju; tako npr. ioni Pu3+ hidroliziraju pri pH=7, a ioni PUO+2 pri pH=9.

Metalni plutonij proizvodi se reakcijom PuF3, bilo sa [[litij]]em, [[kalcij]]em ili [[barij]]em pri 1200 °C.

Važniji spojevi plutonija:
*Plutonijevi(III)-halogenidi (PuF3, PuCl3, PuBr3, PuI3) i plutonijevi(IV)-halogenidi (PuF4, PuCl4) dobivaju se hidrohalogenacijom plutonijevog(IV)-oksida ili plutonijevog(III)-oksalata pri temperaturi od 700 °C, jedino se PuI3 dobiva reakcijom metalnog plutonija s jodovodikom pri 40 °C.
*Plutonijev(II)-oksid (PuO) nastaje oksidacijom na površini metala izloženoj djelovanju [[Zemljina atmosfera|atmosfere]], a može se dobiti i izlaganjem plutonijevog oksiklorida parama [[barij]]a pri temperaturi od 1250 °C.
*Plutonijev(IV)-oksid (PUO2) ima žuto-zelene do smeđe [[kristal]]e. Gotovo svi spojevi plutonija prelaze u PUO2 [[gorenje|izgaranjem]] u zraku pri 1000 °C.

===Legure===
Plutonij može stvarati legure s većinom drugih [[metal]]a. Jedina iznimka su [[litij]], [[natrij]], [[kalij]], [[rubidij]], [[cezij]] ([[alkalijski metali]]), [[magnezij]], [[kalcij]], [[stroncij]], [[barij]] ([[zemnoalkalijski metali]]), [[europij]] i [[iterbij]] ([[kovine rijetkih zemalja]]). [[Krom]], [[molibden]], [[niobij]], [[tantal]] i [[volfram]] su topljivi u tekućem plutoniju, ali su netopljivi u krutom plutoniju. [[Galij]], [[aluminij]], [[americij]], [[skandij]] i [[cerij]] mogu stabilizirati δ-plutonij na sobnoj temperaturi. [[Silicij]], [[indij]], [[cink]] i [[cirkonij]] omogućuju stvaranje metastabilnog δ-plutonija ako se [[legura]] brzo hladi. Velike količine [[hafnij]]a, [[holmij]]a i [[talij]]a isto omogućuju zadržavanje dijela δ-plutonija na sobnoj temperaturi. [[Neptunij]] je jedini kemijski element koji može stabilizirati α-plutonij na višim temperaturama.<ref>[http://books.google.com/?id=W3FnEOg8tS4C&pg=PA169|page=169] "Nuclear forensic analysis", Moody Kenton James; Hutcheon Ian D.; Grant Patrick M., publisher=CRC Press, 2005.</ref>

Legure plutonija se mogu dobiti dodavanjem metala u talinu plutonija. Ako je rastaljeni metal dovoljno reduktivan, plutonij se može dodati u obliku oksida ili halida. δ faza legura plutonij-galij i plutonij-aluminij se dobiva dodavanjem plutonijevog(III) fluorida u rastaljeni galij ili aluminij, što ima za prednost izbjegavanje direktnog rada s visoko reaktivnim metalom plutonija. Neke od legura plutonija su:
*Legura plutonij-[[galij]] se koristi za stabiliziranje δ-plutonija, da bi se izbjegli problemi s α-plutonijem. Koristi se za [[nuklearno oružje]] s implozijom.
*Legura plutonij-[[aluminij]] može biti zamjena za leguru plutonij-galij. Problem je što ta legura kod nuklearnog oružja reagira s [[alfa-čestica]]ma. Legura plutonij-aluminij se može koristiti i kao dio [[nuklearno gorivo|nuklearnog goriva]].
*Legura plutonij-galij-[[kobalt]] (PuCoGa5) je neuobičajeni supravodič, koji pokazuje svojstvo [[supravodljivost]]i ispod 18,5 [[Kelvin|K]].
*Legura plutonij-[[cirkonij]] se može koristiti kao nuklearno gorivo
*Legura plutonij-[[cerij]] i legura plutonij-cerij-[[kobalt]] se može koristiti kao nuklearno gorivo
*Legura plutonij-uranij s oko 15-30% plutonija (molarno) se može koristiti kao nuklearno gorivo za [[brzi oplodni reaktor]]. Ta legura spada u [[Piroforni metali|piroforne metale]] i visoko je osjetljiva na [[korozija|koroziju]] zraka, tako da treba dodavati i druge metale u leguru. Dodavanjem aluminija, ugljika ili bakra se ne smanjuje osjetljivost legure značajno, dok cirkonij i željezo imaju bolja antikorozivna svojstva, ali slabi nakon nekoliko mjeseci.
*Dodavanjem [[titanij]]a i/ili [[cirkonij]]a se znatno smanjuje [[talište]].
*Legure plutonij-uranij-titanij i legura plutonij-uranij-cirkonij ispitivali su se za korištenje kao nuklearno gorivo. Dodavanje trećeg elementa u leguru povećava otpornost na koroziju, smanjuje zapaljivost, povećava čvrstoću, rastezljivost i toplinsko istezanje. Legura plutonij-uranij-[[molibden]] ima najbolju otpornost na koroziju, stvarajući zaštitni oksidni film na površini, ali su titanij i cirkonij poželjniji iz fizikalnih razloga.
*Legura [[torij]]-uranij-plutonij se bila ispitivala kao gorivo za [[brzi oplodni reaktor]].

==Nalazišta==
Prije umjetne sinteze u nuklearnim reaktorima, plutonij je na Zemljiv postojao samo u tragoma, kao plutonij-239 i plutonij-244, što su ostaci fisije u [[Prirodni nuklearni reaktori|prirodnim nuklearnim reaktorima]] ([[Prirodni nuklearni reaktori|rudniku Oklo]] na zapadu Afrike, u državi [[Gabon]]), te rijetki uhvati neutrona zbog spontane fisije uranija.

Beznačajne količine plutonija se mogu pronaći i u ljudskom tijelu, najviše zbog utjecaja nuklearnih testova i manje zbog nuklearnih nesreća.

==Povijest==
[[Datoteka:Nagasakibomb.jpg|mini|desno|250px|Atomska bomba ''Debeljko'', koja je bačena na Nagasaki 9. kolovoza 1945., je imala jezgru od plutonija-239]]
===Otkriće===
Plutonij-238 su prvi proizveli u Berkeleyju 1940. [[Glenn Seaborg]], E.M. McMillan, J.W. Kennedy i A.C. Wahl, bombardiranjem [[atom]]a [[uranij]]a [[deuterij]]em ubrzanim u [[ciklotron]]u. Iz plutonija-238 nakon dva dana je nuklearnom fisijom nastao [[neptunij]]-238, što je bio i dokaz postojanja plutonija. Otkriće nije odmah objavljeno, kada se saznalo da plutonij može ostvariti nuklearnu fisiju, korisnu za stvaranje atomske bombe. Otkriće je objavljeno nakon Drugog svjetskog rata. 1942. je izdvojen i plutonij-239. 1943. je iz plutonijevog trifluorida dobiven prvi uzorak [[metal]]a plutonija.<ref>"The plutonium story" Glenn T. Seaborg, publisher=Lawrence Berkeley Laboratory, University of California, [http://www.osti.gov/bridge/purl.cover.jsp?purl=/5808140-l5UMe1/]</ref>

===Projekt Manhattan===
[[Projekt Manhattan]] bio je tajni projekt američke vlade tijekom [[Drugi svjetski rat|Drugog svjetskog rata]] s ciljem izrade [[Nuklearno oružje|atomske bombe]]. Projekt je započet 1941. godine nakon što se strahovalo da bi ju i tadašnja [[Nacionalsocijalizam|nacistička]] [[Njemačka]] mogla izraditi. U američkom gradiću Los Alamos okupljeni su ponajbolji [[fizičar]]i i [[inženjer]]i i pod vodstvom američkog fizičara [[Robert Oppenheimer|Roberta Oppenheimera]] izradili su i uspješno testirali prvu atomsku bombu 16. srpnja 1945. godine. To je bio jedan od najvećih tajnih projekata uopće, ali unatoč tome ostao je tajan sve dok nije bombardirana [[Hirošima]]. Odnio je 400 000 japanskih života i ostavio trajne posljedice [[radijacija|radijacije]]. Prva atomska bomba testirana je pod tajnim imenom Trojstvo ([[Engleski jezik|engl]]. ''Trinity''). Izrađene su 3 atomske bombe: ''Trojstvo'', ''Debeljko'' i ''Dječak''.

Prva atomska bomba ''Trojstvo'' je testirana 16. srpnja 1945., blizu mjesta Alamogordo ([[Novi Meksiko]]), koristeći plutonij kao [[nuklearno gorivo]]. Cijela atomska bomba je bila teška 4 tone, iako je u jezgri bilo samo 6,2 kg plutonija. Energija koju je oslobodila atomska bomba ''Trojstvo'' je bila jednaka kao [[energija]] eksplozije 20 000 tona [[TNT]].

Jednaku konstrukciju je imala atomska bomba ''Debeljko'' (engl. ''Fat Man''), koja je bačena na [[Nagasaki]] 9. kolovoza 1945., ubivši 70 000 ljudi i ranivši oko 100 000 ljudi. Treća atomska bomba ''Dječak'' (engl. ''Little Boy'') je bila drukčije konstrukcije, gorivo je bio [[uranij]]-235, a bačena je na [[Hirošima|Hirošimu]] tri dana prije.

===Hladni rat===
Ogromne količine plutonija su proizvedene u [[Sovjetski Savez|Sovjetskom Savezu]] i [[SAD]]. Samo [[nuklearni reaktor]] Hanford je proizveo 103 tone, dok je Sovjetski Savez proizveo oko 170 tona. Danas se proizvede svake godine oko 20 tona za potrebe [[nuklearna elektrana|nuklearnih elektrana]]. Danas se smatra da ima oko 500 tona plutonija na zalihama, i to pola za nuklearno oružje i pola za nuklearne elektrane.<ref>"SIPRI Yearbook 2007: Armaments, Disarmament, and International Security", Stockholm International Peace Research Institute, publisher=Oxford University Press, 2007., [http://books.google.com/?id=2M0C6SERFG0C&pg=PA567]</ref>

===Medicinski pokusi===
Za vrijeme i nakon Drugog svjetskog rata, znanstvenici s projekta Manhattan i ostali, su proučavali utjecaj plutonija na životinje i ljude. Proučavanje na životinjama je pokazalo da je samo nekoliko miligrama plutonija smrtonosna doza. Pokusi su vršeni i na ljudima (18 pokusa) i pokazalo se da je plutonij, koji se nataloži u kostima opasniji od [[radij]]a.<ref>journal = Los Alamos Science: "The Human Plutonium Injection Experiments", [http://library.lanl.gov/cgi-bin/getfile?00326640.pdf], 2006., William Moss, Eckhardt Roger, publisher = Los Alamos National Laboratory</ref>

==Primjena==
[[Datoteka:Cutdrawing of an GPHS-RTG.png|mini|desno|250px|Nuklearni radioizotopni termoelektrični generator koji se koristi na svemirskoj letjelici [[Cassini-Huygens]]]]
===Nuklearno oružje===
Plutonij-239 je glavni sastojak [[Nuklearno oružje|nuklearnog oružja]], zbog mogućnosti stvaranja [[nuklearna fisija|nuklearne fisije]] i dostupnosti. [[Kritična masa]] za atomsku bombu je oko 10 [[kilogram|kg]], a to je oko trećine potrebne kritične mase za uranij-235.

===Nuklearno gorivo===
Zbog promjene [[kristal]]ne strukture na dosta niskim temperaturama metalni plutonij ne upotrebljava se kao [[nuklearno gorivo]], već njegove [[legura|legure]] ili [[oksidi]]. Obično se upotrebljava sinterirana smjesa uranijeva i plutonijeva dioksida. Zbog emisije jakog [[Alfa-čestica|alfa-zračenja]], u plutoniju se stalno stvara [[toplina|toplinska]] energija.

===Izvor električne struje i topline===
Plutonij-238 u obliku dioksida i pogodno oblikovan, izvor je toplinske energije koja se može koristiti izravno (primjerice u zaštiti unutrašnjosti svemirskih sondi i rovera od pada temperature), ili umetanjem u [[radioizotopni termoelektrični generator]] kao dugotrajan i stabilan izvor električne energije.

==Radiološka opasnost==
[[Datoteka:Plutonium pyrophoricity.jpg|mini|Sitni komadići plutonija su piroforni.]]
Plutonij se uobičajeno nikad ne nalazi izvan laboratorija ili nuklearne industrije. Glavna opasnost of plutonija je [[radiotoksičnost]]. Sam po sebi, izvan tijela, nije previše opasan jer je glavnina zraka koje isijava alfa-zračenje koje zaustavlja i tanki list papira. Dovoljna predostrožnost prilikom rukovanja njegovim elementarnim oblikom je korištenje inertne atmosfere, da ne dođe do oksidacije i rasipanja, te gumenih rukavica, za sprječavanje tjelesne kontaminacije.

Rukovanje plutonijevim spojevima ovisi o njihovim fizikalnim i kemijskim svojstvima, te može biti manje ili više opasno.

Ulaskom plutonija u tijelo, brzo se prevodi u ione kao i svaki drugi reaktivni metal u doticaju s vlagom. Mali dio koji se ne izbaci sustavom za izlučivanje akumulira se u [[koštana srž|koštanoj srži]] gdje djeluje tipično radiotoksično - intenzivnim alfa-zračenjem dovodi do [[radioliza|radiolize]] vode u stanicama, stvarajući vrlo energične slobodne radikale koji uništavaju proteinsku aparaturu stanice i DNA. Ovisno o raznim faktorima, to može dovesti i do nekih vrsta [[rak]]a.

Elementarni plutonij, kao i svi ostali aktinoidi, podložan je neprekidnoj oksidaciji na zraku, tijekom koje povećava svoj obujam i do 70%, čime može razbiti spremnik u kojem se nalazi. U fino razdijeljenom stanju je [[Piroforni metali|samozapaljiv na zraku]].

== Izvori ==
{{izvori|3}}

{{Kemijski elementi}}
{{Mrva-kem-el}}

[[Kategorija:Kemijski elementi]]

Plutonij - Povijest promjena

WikiSysop: Bot: Automatski unos stranica