Plutonium er et radioaktivt sølvmetal, der kan bruges til at skabe eller ødelægge. Mens det blev brugt til destruktion kort efter det blev lavet, bruges elementet i dag mest til at skabe energi i hele verden.
Plutonium blev først produceret og isoleret i 1940 og blev brugt til at fremstille den "Fat Man" atombombe, der blev faldet på Nagasaki i slutningen af 2. verdenskrig, kun fem år efter, at den først blev produceret, sagde Amanda Simson, en lektor i kemisk teknik ved University of New Haven.
Bare fakta
Her er egenskaberne ved plutonium ifølge Los Alamos National Laboratory:
- Atomnummer: 94
- Atomisk symbol: Pu
- Atomvægt: 244
- Smeltepunkt: 640 C (1 184 F)
- Kogepunkt: 5.842 F (3.228 C)
Opdagelse og historie
Plutonium blev opdaget i 1941 af forskere Joseph W. Kennedy, Glenn T. Seaborg, Edward M. McMillan og Arthur C. Wohl ved University of California, Berkley. Opdagelsen fandt sted, da holdet bombarderede uranium-238 med deuteroner, der var blevet accelereret i en cyclotron-enhed, der skabte neptunium-238 og to frie neutroner. Neptunium-238 henfaldt derefter til plutonium-238 gennem beta-henfald.
Dette eksperiment blev ikke delt med resten af det videnskabelige samfund før i 1946, efter 2. verdenskrig. Seaborg forelagde et papir om deres opdagelse til tidsskriftet Physical Review i marts 1941, men papiret blev fjernet, da det blev opdaget, at en isotop af plutonium, Pu-239, kan bruges til at skabe en atombombe.
Snart blev Seaborg sendt til at lede Plutonium Production Lab, også kendt som Met Lab, på University of Chicago, ifølge Los Alamos National Laboratory. Formålet med laboratoriet var at skabe plutonium som en del af Manhattan-projektet. Manhattan-projektet var en hemmelig satsning under 2. verdenskrig, der udelukkende arbejdede på at udvikle en atombombe.
Den 18. august 1942 fik de deres første store succes. De var i stand til at skabe en spormængde af plutonium, der var synlig for øjet. Det svarede kun til ca. 1 mikrogram. Fra den lille prøve bestemte videnskabsmanden plutoniums atomvægt.
Manhattan-projektet producerede til sidst nok plutonium til "Trinity Test." Under testen blev verdens første atombombe eller "The Gadget" eksploderet nær Socorro, New Mexico, den 16. juli 1945 af Los Alamos Laboratory direktør Robert Oppenheimer og hærens general Leslie Groves.
Af testen sagde Oppenheimer, "Vi vidste, at verden ikke ville være den samme. Et par mennesker lo, et par mennesker græd. De fleste mennesker var tavse. Jeg huskede linjen fra det hinduistiske skrift, Bhagavad-Gita. Vishnu prøver at overtale prinsen om, at han skulle udføre sin pligt og at imponere ham, tager sin flerarmede form og siger: 'Nu er jeg blevet død, verdens ødelæggere.' Jeg formoder, at vi alle troede det på en eller anden måde, "ifølge Royal Society of Chemistry.
Eksplosionen havde et energiækvivalent på cirka 20.000 tons TNT. Den første atombombe ved krigsbrug faldt på Hiroshima, Japan, den 6. august 1945. Atombomben, kaldet "Lille dreng", havde dog en urankerne. Den anden bombe, der faldt på Nagasaki, Japan, den 9. august 1945, havde en plutoniumkerne. "Fat Man", som det blev kaldt, fremskyndede afslutningen af 2. verdenskrig.
Egenskaber ved plutonium
Frisk tilberedt plutoniummetal har en sølvfarvet lys farve, men tager en kedelig grå, gul eller olivengrøn lam, når den oxideres i luften. Metallet opløses hurtigt i koncentrerede mineralsyrer. Et stort stykke plutonium føles varmt at røre ved på grund af den energi, der afgives ved alfa-henfald; større stykker kan producere nok varme til at koge vand. Ved stuetemperatur er alfa-form plutonium (den mest almindelige form) lige så hårdt og sprødt som støbejern. Det kan legeres med andre metaller til dannelse af den stuetemperaturstabiliserede deltaform, som er blød og smidig. I modsætning til de fleste metaller er plutonium ikke en god leder af varme eller elektricitet. Det har et lavt smeltepunkt og et usædvanligt højt kogepunkt.
Plutonium kan danne legeringer og mellemprodukter med de fleste andre metaller og forbindelser med en række andre elementer. Nogle legeringer har superledende evner, og andre bruges til at fremstille kerner med brændstof. Dens forbindelser findes i forskellige farver, afhængigt af oxidationstilstanden og hvor komplekse forskellige ligander er. I vandig opløsning er der fem valanceioniske tilstande.
Plutonium er sammen med alle andre transuranelementer en radiologisk fare og skal håndteres med specialudstyr og forsigtighedsregler. Dyreforsøg har fundet, at et par milligram plutonium pr. Kg væv er dødbringende.
Kilder
Plutonium findes normalt ikke i naturen. Sporelementer af plutonium findes i naturligt forekommende uranmalm. Her dannes det på en måde, der ligner neptunium: ved bestråling af naturligt uran med neutroner efterfulgt af beta-henfald.
Imidlertid er plutonium først og fremmest et biprodukt fra kernekraftindustrien. Hvert år produceres ca. 20 tons plutonium ifølge Los Alamos National Laboratory. Brugt nukleart brændstof kan også oparbejdes for at adskille anvendeligt plutonium fra andre elementer i brændstoffet.
Atmosfæriske våbenforsøg i 1950'erne og 1960'erne efterlod tonsvis af plutonium i jordens atmosfære, der stadig er der i dag, ifølge World Nuclear Association.
Anvendelser
For det meste bruges plutonium ikke til meget. Faktisk bruges kun to af plutoniums isotoper, plutonium-238 og plutonium-239, til noget overhovedet af de fem almindelige isotoper.
Plutonium-238 bruges til at fremstille elektricitet til rumføler ved hjælp af radioisotop termoelektriske generatorer. Disse generatorer er tændt, når sonderne ikke kan få nok solenergi, fordi de har rejst for langt væk fra solen. Nogle sonder, der bruger plutonium-238, er Cassini og Galileo.
Når koncentreret nok, gennemgår plutonium-239 en fissionskædereaktion. På grund af dette bruges det i atomvåben og nogle atomreaktorer.
Faktisk er en af de største anvendelser til plutonium energi. Ifølge World Nuclear Association stammer over en tredjedel af energien, der produceres i de fleste atomkraftværker, fra plutonium. Plutonium er det vigtigste brændstof i hurtige neutronreaktorer.
Der kan man bare se?
I årtier spekulerede forskere på, hvorfor plutonium ikke optrådte som andre metaller i sin gruppe. For eksempel er plutonium en dårlig leder af elektricitet, og den holder sig ikke til magneter. Nu har forskere fundet ud af, hvor dens "manglende magnetisme" har gemt sig, og det har at gøre med elektronernes skøre opførsel i elementets ydre skal. I modsætning til andre metaller, der har et bestemt antal elektroner i deres ydre skaller, kan plutonium i jordtilstand have fire, fem eller seks elektroner der.
Dette fluktuerende antal ydre skalelektroner forklarer, hvorfor plutonium ikke er magnetisk: For at et atom skal interagere med magneter, må de uparrede elektroner i dets ydre skal stille op i et magnetfelt.
Plutoniums mest stabile isotop, plutonium-244, kan vare længe. Det har en halveringstid på ca. 82 millioner år og nedbrydes til uran-240 gennem alfa-forfald, ifølge Jefferson Lab.
Plutonium blev opkaldt efter planeten Pluto. Dette skyldes, at det kom efter Uranium, som blev opkaldt efter planeten Uranus, og neptunium, der blev opkaldt efter planeten Neptune.
Plutonium udsender neutroner, beta-partikler og gammastråler.
