Plutonium

Plutonium
94 Pu
Sm ↑ Pu ↓ (Uqh) Tableau périodique neptunium ← → plutonium américium
Apparence
blanc argenté, ternir au gris foncé dans l'air
Propriétés générales
Nom, symbole, nombre	plutonium, Pu, 94
Prononciation	/ p l U t oʊ n Je ə m / ploo- HO -neE-əm
Élément Catégorie	actinides
Groupe, période, bloc	n / a, 7, fa
Poids atomique standard	(244)
Configuration électronique	[ Rn ] 5f 6 7s 2 2, 8, 18, 32, 24, 8, 2
Histoire
Découverte	Glenn T. Seaborg, Arthur Wahl, Joseph W. Kennedy, Edwin McMillan (1940-1)
Propriétés physiques
Phase	solide
Densité (à proximité rt)	19,816 g · cm -3
Liquid densité au mp	16,63 g · cm -3
Point de fusion	912,5 K , 639,4 ° C, 1182,9 ° F
Point d'ébullition	3505 K, 3228 ° C, 5842 ° F
La chaleur de fusion	2,82 kJ · mol -1
Chaleur de vaporisation	333,5 kJ · mol -1
Capacité thermique molaire	35,5 J · mol -1 · K -1
La pression de vapeur
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k à T (K) 1756 1953 2198 2511 2926 3499
Propriétés atomiques
États d'oxydation	8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1 ( l'oxyde amphotère)
Électronégativité	1,28 (échelle de Pauling)
énergies d'ionisation	1e: 584,7 kJ · mol -1
Rayon atomique	159 h
Rayon covalente	187 ± 13 heures
Miscellanées
Crystal structure	monoclinique
Ordre magnétique	paramagnétique
Résistivité électrique	(0 ° C) 1,460 μΩ · m
Conductivité thermique	6,74 W · m -1 · K -1
Dilatation thermique	(25 ° C) 46,7 um · m -1 · K -1
Vitesse du son	2260 m · s -1
Le module d'Young	96 GPa
Module de cisaillement	43 GPa
Coefficient de Poisson	0,21
Numéro de registre CAS	7440-07-5
La plupart des isotopes stables
Article détaillé: Isotopes du plutonium
iso N / A demi-vie DM DE ( MeV) DP 238 Pu trace 87,74 y SF 204,66 - α 5.5 234 U 239 Pu 100% 2,41 × 10 4 y SF 207,06 - α 5,157 235 U 240 Pu trace 6,5 × 10 3 y SF 205,66 - α 5,256 236 U 241 Pu syn 14 y β - 0,02078 241 Am SF 210,83 - 242 Pu trace 3,73 × 10 5 y SF 209,47 - α 4,984 238 U 244 Pu trace 8,08 × 10 7 y α 4,666 240 U SF -

Le plutonium est un transuraniens radioactive élément chimique avec le symbole Pu et de numéro atomique 94. Ce est un actinide métallique d'aspect gris argenté que ternit lorsqu'il est exposé à l'air, et la formation d'un revêtement mat lorsque oxydée. L'élément présente normalement six allotropes et quatre états d'oxydation . Il réagit avec le carbone , les halogènes , l'azote et le silicium . Lorsqu'ils sont exposés à l'air humide, il forme oxydes et hydrures qui élargissent l'échantillon jusqu'à 70% en volume, qui à son tour se écailler sous forme de poudre qui peut se enflammer spontanément. C'est radioactifs et peuvent se accumuler dans le os. Ces propriétés rendent la manipulation de plutonium dangereux.

Le plutonium est le plus lourd élément primordial du fait de sa plus stable isotopes, plutonium-244, dont la demi-vie d'environ 80 millions d'années, ce est juste assez longtemps pour que l'élément que l'on trouve en quantités infimes dans la nature. Le plutonium est surtout un sous-produit de réactions nucléaires dans les réacteurs où certains des neutrons libérés par la fission processus conversion de l'uranium-238 noyaux en plutonium.

Les deux plutonium-239 et plutonium 241 sont fissiles, ce qui signifie qu'ils peuvent maintenir un réaction nucléaire en chaîne, conduisant à des applications dans des armes nucléaires et les réacteurs nucléaires. Plutonium-240 présente un taux élevé de fission spontanée, soulevant la flux de neutrons de tout échantillon contenant. La présence de plutonium-240 limite la facilité d'utilisation d'un échantillon d'armes ou de combustible du réacteur, et détermine son grade.

Plutonium-238 a une demi-vie de 88 ans et émet des particules alpha. Il se agit d'une source de chaleur en générateurs thermoélectriques radio-isotopes, qui sont utilisés pour alimenter certains engin spatial. isotopes de plutonium sont coûteux et peu pratique à séparer, afin isotopes particuliers sont généralement fabriqués dans les réacteurs spécialisés.

Une équipe dirigée par Glenn T. Seaborg et Edwin McMillan au Université de Californie, Berkeley laboratoire abord synthétisé plutonium en 1940 en bombardant l'uranium-238 avec deutérons. Des traces de plutonium ont été découverts ultérieurement dans la nature. Produire du plutonium en quantités utiles pour la première fois, ce était une partie importante de la Projet Manhattan pendant la Seconde Guerre mondiale , qui a développé les premières bombes atomiques. La première essai nucléaire, " Trinity "(Juillet 1945), et la deuxième bombe atomique utilisée pour détruire une ville ( Nagasaki, au Japon, en Août 1945), " Fat Man ", avaient tous deux noyaux de plutonium-239. Expériences d'irradiation humaines étudient plutonium ont été menées sans consentement éclairé, et plusieurs accidents de criticité, dont certains mortels, se sont produits pendant et après la guerre. Élimination des déchets de plutonium les centrales nucléaires et démantèlement des armes nucléaires construits pendant la guerre froide est un nucléaire-prolifération et le souci de l'environnement. D'autres sources de plutonium dans l'environnement sont retombées de nombreux essais nucléaires hors-terre (maintenant interdit).

Caractéristiques

Propriétés physiques

Plutonium, comme la plupart des métaux, a un aspect argenté brillant au début, un peu comme le nickel , mais il oxyde très rapidement à un gris terne, bien jaune et vert olive sont également signalés. À la salle du plutonium de température est dans sa forme α (alpha). Ce, la forme structurelle la plus courante de l'élément ( allotrope ), est à peu près aussi dur et cassant comme fonte grise sauf se il est allié avec d'autres métaux pour la rendre douce et ductile. Contrairement à la plupart des métaux, il ne est pas un bon conducteur de chaleur ou électricité. Il a un faible point de fusion (640 ° C) et un inhabituellement élevé d'ébullition (3228 ° C).

Désintégration alpha, la libération d'un de haute énergie hélium noyau, est la forme la plus commune de la désintégration radioactive du plutonium. Une masse de 5 kg de Pu ²³⁹ contient environ 12,5 × 10 ²⁴ atomes. Avec une demi-vie de 24100 années, environ 11,5 × 10 ¹² atomes de ses décomposer chaque seconde en émettant un 5,157 MeV particule alpha. Cela équivaut à 9,68 watts de puissance. La chaleur produite par la décélération des particules alpha, il est chaude au toucher.

La résistivité est une mesure de la force avec un matériau se oppose à l'écoulement de courant électrique. La résistivité du plutonium à la température ambiante est très élevé pour un métal, et ce est encore plus élevé avec des températures plus basses, ce qui est inhabituel pour les métaux. Cette tendance se poursuit jusqu'à 100 K , en dessous de laquelle la résistivité diminue rapidement pour les échantillons frais. Résistivité commence alors à augmenter avec le temps à environ 20 K en raison de dégâts d'irradiation, le taux dicté par la composition isotopique de l'échantillon.

En raison de l'auto-irradiation, un échantillon de treillis de plutonium dans toute sa structure cristalline, ce qui signifie l'agencement ordonné de ses atomes est perturbé par le rayonnement dans le temps. Auto-irradiation peut aussi conduire à recuit qui se oppose à certains de la fatigue des effets que l'augmentation de température supérieure à 100 K.

Contrairement à la plupart des matériaux, plutonium augmentation de la densité quand elle fond, de 2,5%, mais le métal liquide présente une diminution linéaire de la densité avec la température. Près du point de fusion, le plutonium liquide a également très élevé la viscosité et la tension superficielle par rapport aux autres métaux.

Allotropes

Le plutonium a six allotropes à la pression ambiante: alpha (α), bêta (β), gamma (γ), delta (δ), delta premiers (δ '), et epsilon (ε)

Le plutonium a normalement six allotropes et forme septième (zeta, ζ) à haute température dans une plage de pression limitée. Ces allotropes, qui sont différentes modifications structurelles ou des formes d'un élément, ont très similaire énergies internes mais en faisant varier de manière significative la densité et structures cristallines. Cela rend plutonium très sensibles aux changements de température, de pression, ou de la chimie, et permet des changements de volume suivantes dramatiques transitions de phase d'une forme allotropique à l'autre. Les densités des différentes formes allotropiques varient de 16,00 g / cm ³ à 19,86 g / cm ^3.

La présence de ces nombreux allotropes fait usinage plutonium très difficile, car il change d'état très facilement. Par exemple, la forme de α existe à température ambiante dans le plutonium non allié. Il a des caractéristiques d'usinage similaires à fonte mais les changements à la matière plastique et la forme de β malléable (bêta) à des températures légèrement plus élevées. Les raisons pour lesquelles le diagramme de phase complexe ne sont pas entièrement comprises. Le formulaire de α a une faible symétrie structure monoclinique, d'où sa fragilité, de traction et faible conductivité thermique.

Plutonium sous forme de δ existe normalement dans l'intervalle 310 ° C à 452 ° C, mais est stable à la température ambiante lorsqu'il est allié avec un faible pourcentage de gallium , aluminium , ou de cérium , l'amélioration de l'ouvrabilité et lui permettant d'être soudé . La forme de delta a caractère plus typique métallique, et est à peu près aussi fort et malléable que l'aluminium. Dans armes de fission, l'explosif des ondes de choc servant à comprimer un noyau de plutonium sont également provoquer une transition de phase de l'habituel delta plutonium à la forme alpha plus dense, en aidant à réaliser de manière significative supercritique. La phase de ε, la température la plus élevée allotrope solide, présente anormalement élevée atomique autodiffusion rapport à d'autres éléments.

Fission nucléaire

Un anneau de de qualité militaire 99,96% de plutonium électroraffiné pure, assez pour un bombe noyau. La bague pèse 5,3 kg, est ca. 11 cm de diamètre et sa forme contribue à sûreté-criticité.

Le plutonium est un marqueur radioactif actinides métal dont isotopes , plutonium-239, est l'un des trois primaires isotopes fissiles ( l'uranium-233 et uranium-235 sont les deux autres); plutonium 241 est aussi très fissile. Pour être considéré comme fissiles, un isotope de noyau atomique doit être en mesure de briser ou de la fission lorsqu'il a été frappé par un ralentir les neutrons déplacement et de libérer suffisamment de neutrons supplémentaires pour soutenir la réaction nucléaire en chaîne en divisant autres noyaux.

Pur plutonium-239 peut avoir une facteur de multiplication (K _eff) supérieur à un, ce qui signifie que si le métal est présent en quantité suffisante et avec une géométrie appropriée (par exemple, une sphère de taille suffisante), il peut former un masse critique. Au cours de la fission, une fraction de la énergie, qui contient un noyau ensemble de liaison, est libérée en grande quantité d'énergie électromagnétique et cinétique (une grande partie de celle-ci étant rapidement convertie en énergie thermique). Fission d'un kg de plutonium-239 peut produire une explosion équivalente à 21 000 tonnes de TNT. Ce est cette énergie qui fait du plutonium-239 utile dans des armes nucléaires et réacteurs.

La présence de l'isotope plutonium 240 dans un échantillon limite son potentiel de bombe nucléaire, le plutonium-240 est relativement élevée taux de fission spontanée (~ 440 fissions par seconde par gramme-plus de 1000 neutrons par seconde par gramme), l'augmentation des niveaux de fond de neutrons et en augmentant ainsi le risque de prédétonation. Le plutonium est identifié comme étant soit armes de qualité, qualité de carburant, ou de qualité réacteur de puissance en fonction du pourcentage de plutonium-240 qu'il contient. Plutonium de qualité militaire contient moins de 7% de plutonium-240. plutonium de qualité de carburant contient de 7% à moins de 19%, et le grade de réacteur de puissance contient 19% ou plus de plutonium-240. Supergrade plutonium, avec moins de 4% de plutonium-240, est utilisé dans US Navy armes stockées à proximité d'expédier et les équipages de sous-marins, en raison de sa radioactivité inférieure. L'isotope plutonium 238 ne est pas fissiles, mais peut subir la fission nucléaire facilement avec neutrons rapides ainsi que désintégration alpha.

Isotopes et la synthèse

Uranium et de plutonium et les chaînes de thorium-uranium

Vingt isotopes radioactifs du plutonium ont été caractérisés. La plus longue durée sont le plutonium-244, avec une demi-vie de 80,8 millions années, le plutonium-242, avec une demi-vie de 373300 années, et le plutonium-239, avec une demi-vie de 24110 années. Tous les isotopes radioactifs restants ont des demi-vies qui sont moins de 7000 ans. Cet élément a également huit états métastables, bien qu'aucun sont stables et tous ont des demi-vies moins d'une seconde.

Les isotopes de gamme de plutonium nombre de masse de 228 à 247. Le primaire modes de désintégration des isotopes avec des numéros de masse inférieure à isotope le plus stable, le plutonium-244, le sont fission spontanée et émission α, formant principalement de l'uranium (92 protons ) et neptunium (93 protons) isotopes produits de désintégration (en négligeant la vaste gamme de noyaux filles créés par des processus de fission). Le mode de désintégration des isotopes primaires avec des nombres de masse plus élevés que le plutonium-244 est émissions β, principalement formant américium (95 protons) isotopes produits de désintégration. Le plutonium-241 est le isotope parent de la série de désintégration de neptunium, américium décomposition-241 via β ou émission d'électrons.

Le plutonium-238 et 239 sont les isotopes les plus largement synthétisées. Le plutonium-239 est synthétisé par la réaction suivante utilisant de l'uranium (U) et de neutrons (n) par désintégration bêta (β ^-) avec neptunium (Np) comme intermédiaire:

Les neutrons de la fission de l'uranium-235 sont capturé par l'uranium-238 noyaux pour former l'uranium-239; une désintégration bêta convertit un neutron en proton pour former Np-239 (demi-vie 2,36 jours) et une autre désintégration bêta forme plutonium-239. Les travailleurs sur le Tube Alloys projet avait prédit cette réaction théoriquement en 1940.

Le plutonium-238 est synthétisé en bombardant l'uranium-238 avec deutons (D, les noyaux de fortes hydrogène ) dans la réaction suivante:

Dans ce processus, un deutéron frapper uranium 238 produit deux neutrons et neptunium 238, qui se désintègre spontanément en émettant des particules bêta négatives pour former le plutonium-238.

Propriétés thermiques et de fission Decay

isotopes de plutonium subissent une désintégration radioactive, qui produit La chaleur de désintégration. Différents isotopes produisent différentes quantités de chaleur par unité de masse. La chaleur de désintégration est généralement répertorié comme watt / kg, ou milliwatts / g. En cas de gros morceaux de plutonium (par exemple, une fosse d'arme) et le retrait de chaleur insuffisante l'auto-échauffement qui en résulte peut être importante. Tous les isotopes produisent un son faible gamma sur la pourriture.

Américium 241, le produit de désintégration du plutonium-241, a une demi-vie de 430 années, 1,2 fissions spontanées par gramme par seconde, et la décomposition thermique de 114 watts par kilogramme. Comme sa désintégration produit des rayons gamma de haute pénétration, sa présence dans le plutonium, déterminé par la concentration initiale de plutonium-241 et l'âge de l'échantillon, augmente l'exposition aux rayonnements des structures et du personnel environnantes.

Les composés et la chimie

Différents états d'oxydation de plutonium en solution

A température ambiante, le plutonium pur est de couleur argentée, mais gagne un ternir lorsqu'il est oxydé. L'élément affiche quatre ioniques communes états d'oxydation dans solution aqueuse et une rare:

• Pu (III), que Pu ³⁺ (bleu lavande)
• Pu (IV), que Pu ⁴⁺ (brun jaune)
• Pu (V), comme PuO +
  2 (rose pâle)
• Pu (VI), comme PuO 2 +
  2 (orange rose)
• Pu (VII), comme PuO 3-
  5 (vert) -le ion heptavalent est rare

La couleur représentée par des solutions de plutonium dépend à la fois l'état d'oxydation et de la nature de l'acide anion . Ce est l'anion d'acide qui influe sur le degré de atomes complexant-faire se connectent à un atome central, de l'espèce de plutonium.

Plutonium métallique est produit par réaction tétrafluorure de plutonium avec du baryum , calcium ou lithium à 1200 ° C. Il est attaqué par les acides , l'oxygène et la vapeur mais pas par alcalis et se dissout facilement dans concentré chlorhydrique , iodhydrique et les acides perchlorique. Le métal en fusion doit être conservé dans un ou un vide atmosphère inerte pour éviter une réaction avec l'air. À 135 ° C le métal se enflamme à l'air et va exploser se il est placé dans le tétrachlorure de carbone .

Plutonium pyrophoricité peut l'amener à ressembler à une braise sous certaines conditions.

Vingt microgrammes d'hydroxyde de plutonium.

Le plutonium est un métal réactif. Dans l'air humide ou humide argon , le métal se oxyde rapidement, produisant un mélange de oxydes et hydrures. Si le métal est exposé suffisamment longue pour une quantité limitée de vapeur d'eau, un revêtement de surface en poudre de PuO ₂ est formé. Aussi est formé plutonium, mais un excès de l'hydrure de formes de vapeur d'eau seulement PuO _2.

Grâce à ce revêtement, le métal est le pyrophore, ce qui signifie qu'il peut se enflammer spontanément, afin de plutonium métal est généralement traitée dans une atmosphère inerte et sec de l'azote ou de l'argon. L'oxygène retarde les effets de l'humidité et agit en tant que agent de passivation.

Plutonium montre énormes, et réversibles, les taux de réaction avec l'hydrogène pur, formant plutonium hydrure. Il réagit également facilement avec l'oxygène, en formant PuO et PuO _2, ainsi que les oxydes intermédiaires; oxyde de plutonium remplit 40% plus de volume que le plutonium métal. Plutonium donne naissance à des composés tels que PUX ₃ où X peut être F, Cl, Br ou I quand il réagit avec les atomes d'halogène ; PuF ₄ est également considéré. Les oxyhalogénures suivantes sont respectées: PuOCl, PuOBr et Puoi. Il réagit avec le carbone pour former PUC, azote pour former PuN et silicium pour former PUSI _2.

Les creusets utilisés pour contenir plutonium doivent être capables de résister à son fortement des propriétés réductrices. Les métaux réfractaires tels que le tantale et le tungstène , ainsi que les oxydes plus stables, borures, carbures, nitrures et siliciures peuvent tolérer. Fusion dans un Four à arc électrique peut être utilisé pour produire de petits lingots de métal sans avoir besoin d'un creuset.

Le cérium est utilisé comme un milieu simulant chimique du plutonium pour le développement de confinement, extraction, et d'autres technologies.

Structure électronique

Le plutonium est un élément dans lequel la Électrons 5f sont la frontière de transition entre délocalisée et localisée; il est donc considéré comme l'un des éléments les plus complexes. Le comportement anormal de plutonium est causée par sa structure électronique. La différence d'énergie entre les sous-couches 6d et 5f est très faible. La taille de l'enveloppe de 5f est juste assez pour permettre à des électrons pour former des liaisons dans le réseau, sur la limite entre très localisée et le comportement de collage. La proximité des niveaux d'énergie conduit à des configurations d'électrons de faible énergie avec plusieurs niveaux d'énergie égales proches. Cela conduit à 5f ⁿ 7s ^deux concurrentes et 5f ^n-1 7s ² 6d ^une configurations, ce qui provoque la complexité de son comportement chimique. La nature hautement directionnel des orbitales 5f est responsable de liaisons covalentes directionnels dans les molécules complexes et de plutonium.

Alliages

Le plutonium peut former alliages et composés intermédiaires avec la plupart des autres métaux. Les exceptions comprennent le lithium , sodium , potassium , rubidium et césium des métaux alcalins ; et magnésium , calcium , strontium et baryum des métaux alcalino-terreux ; et l'europium et l'ytterbium de la des métaux des terres rares. Exceptions partielles comprennent les métaux réfractaires chrome , le molybdène , le niobium , le tantale et le tungstène , qui sont solubles dans le plutonium liquide, mais insoluble ou seulement légèrement soluble dans l'plutonium solide. Le gallium , l'aluminium , l'américium , le scandium et cérium peut stabiliser la phase δ de plutonium pour la température ambiante. Silicon , l'indium , le zinc et le zirconium permettent la formation de l'état de δ métastable lorsqu'il est refroidi rapidement. Des quantités élevées de hafnium , l'holmium et le thallium permet également retenir une partie de la phase δ à la température ambiante. Le neptunium est le seul élément qui peut stabiliser la phase α à des températures plus élevées.

alliages de plutonium peuvent être produites par addition d'un métal fondu pour le plutonium. Si le métal d'alliage est suffisamment réducteur, le plutonium peut être ajouté sous la forme d'oxydes ou halogénures. La phase de δ plutonium gallium et le plutonium-alliages d'aluminium sont produites en ajoutant plutonium (III) le fluorure de gallium ou de l'aluminium en fusion, qui a l'avantage d'éviter le contact direct avec plutonium métal hautement réactif.

• Plutonium-gallium est utilisé pour stabiliser la phase δ de plutonium, en évitant l'α-phase et questions connexes α-δ. Son utilisation principale est en fosses de implosion armes nucléaires.
• Le plutonium-aluminium est une alternative à l'alliage Pu-Ga. Ce est l'élément d'origine considéré pour la stabilisation de phase δ, mais sa tendance à réagir avec les particules alpha et la libération des neutrons diminue sa facilité d'utilisation pour les puits d'armes nucléaires. Le plutonium alliage d'aluminium peut également être utilisé en tant que composant de combustible nucléaire.
• Alliage de plutonium-gallium-cobalt (PuCoGa ₅₎ est un supraconducteur non conventionnel, montrant la supraconductivité inférieur à 18,5 kelvin , un ordre de grandeur plus élevé que le plus élevé entre systèmes de fermions lourds, et a de grandes courant critique.
• Le plutonium alliage de zirconium peut être utilisé comme combustible nucléaire.
• Plutonium-cérium et le plutonium-cérium-alliages de cobalt sont utilisés comme combustibles nucléaires.
• Le plutonium-uranium, avec environ 15 à 30 mol.% De plutonium, peut être utilisé comme combustible nucléaire pour les réacteurs à neutrons rapides. Son la nature pyrophorique et de haute sensibilité à la corrosion au point d'auto-inflammation ou désagrégation après l'exposition à l'air exigent d'alliage avec d'autres composants. Ajout d'aluminium, de carbone ou de cuivre ne ont pas améliorer les taux de désintégration nettement, de zirconium et d'alliages de fer ont une meilleure résistance à la corrosion mais ils se désintégrer en plusieurs mois dans l'air ainsi. L'addition de titane et / ou zirconium augmente considérablement le point de fusion de l'alliage.
• Le plutonium-uranium-titane et le plutonium de l'uranium et de zirconium ont été étudiés pour être utilisés comme combustibles nucléaires. L'addition du troisième élément augmente la résistance à la corrosion, réduit l'inflammabilité, et améliore la ductilité, usinabilité, la force et la dilatation thermique. Plutonium-uranium-molybdène a la meilleure résistance à la corrosion en formant un film protecteur d'oxydes, mais le titane et le zirconium sont préférés pour raisons de physique.
• Thorium-uranium et de plutonium a été étudiée comme un combustible nucléaire pour les réacteurs à neutrons rapides.

Occurrence

Des traces d'au moins trois isotopes du plutonium (plutonium 238, 239 et 244) peuvent être trouvés dans la nature. Petites traces de plutonium-239, quelques-uns parties par billion, et son produits de désintégration sont présents naturellement dans certains minerais concentrés d'uranium, comme le naturelle réacteur de fission nucléaire en Oklo, Gabon . Le ratio de plutonium-239 à l'uranium au Gisement d'uranium de Cigar Lake Mine varie de 2,4 × 10 ^-12 à 44 × 10 ^-12. Même de petites quantités de primordiale plutonium-244 se produisent naturellement en raison de sa relativement longue demi-vie d'environ 80 millions d'années. Ces traces de Pu ²³⁹ proviennent de la façon suivante: En de rares occasions, ²³⁸ U subit la fission spontanée, et dans le processus, le noyau émet un ou deux neutrons libres avec un peu d'énergie cinétique. Lorsque l'un de ces neutrons frappe le noyau d'un autre atome de U ^238, il est absorbé par l'atome, qui devient ²³⁹ U. Avec une demi-vie relativement courte, U-239 se désintègre en neptunium -239 ⁽²³⁹ Np), puis ²³⁹ se désintègre en Np ²³⁹ Pu.

Depuis l'isotope vie relativement longue du plutonium-240 se produit dans le chaîne de désintégration du plutonium-244, il devrait également être présent, mais 10 000 fois plus rare encore. Enfin, excessivement petites quantités de plutonium-238, attribués à la incroyablement rare la double désintégration bêta de l'uranium-238, ont été trouvés dans les échantillons d'uranium naturel.

Des traces infimes de plutonium sont habituellement trouvés dans le corps humain en raison de la 550 atmosphérique et sous l'eau essais nucléaires qui ont été réalisées, et à un petit nombre de grands accidents nucléaires. La plupart des essais nucléaires dans l'atmosphère et sous l'eau a été arrêté par la Traité limitée Interdiction des Essais en 1963, qui a été signé et ratifié par le Etats-Unis , le Royaume-Uni , l' Union soviétique , et d'autres nations. Les essais d'armes nucléaires dans l'atmosphère continue depuis 1963 par les pays non-traités inclus ceux de la Chine ( bombe atomique essai au-dessus du Désert de Gobi en 1964, test de bombe à hydrogène en 1967, et des tests de suivi sur) et France (tests que récemment que les années 1980). Parce que ce est délibérément fabriqué des armes nucléaires et des réacteurs nucléaires, le plutonium 239 est l'isotope le plus abondant de plutonium de loin.

Histoire

Découverte

Enrico Fermi et une équipe de scientifiques à la Université de Rome ont indiqué qu'ils avaient découvert l'élément 94 en 1934. Fermi appelé l'élément hesperium et a mentionné dans son discours du prix Nobel en 1938. L'échantillon était en fait un mélange de baryum , le krypton , et d'autres éléments, mais ce ne était pas connu à l'époque parce fission nucléaire ne avait pas été encore découvert.

La percée avec du plutonium était au Cavendish Laboratory, Cambridge par Egon Bretscher et Norman Feather. Ils ont réalisé que un réacteur à neutrons lents alimenté avec de l'uranium serait théoriquement produire des quantités importantes de plutonium-239 en tant que sous-produit. Ce est parce que l'U-238 absorbe neutrons lents et forme un nouvel isotope U-239. Le noyau de la nouvelle isotope émet rapidement un électron par désintégration bêta produire un nouvel élément d'une masse de 239 et de numéro atomique 93. Le noyau de cet élément puis émet également un électron et devient un nouvel élément de masse 239, mais avec un nombre atomique 94 et une demi-vie beaucoup plus grande. Bretscher and Feather montré motifs théoriquement possible cet élément 94 serait facilement «fissiles» par les deux neutrons lents et rapides, et avait l'avantage supplémentaire d'être chimiquement différente de l'uranium, et pourrait facilement être séparé d'elle.

Ce nouveau développement a été également confirmée dans le travail indépendant par Edwin M. McMillan et Philip Abelson au Berkeley Radiation Laboratory également en 1940. Nicholas Kemmer de l'équipe Cambridge a proposé les noms neptunium pour le nouvel élément 93 et le plutonium pour 94 par analogie avec les planètes extérieures au-delà de Neptune et Pluton Uranus (uranium étant l'élément 92). Les Américains fortuitement suggéré les mêmes noms.

Glenn T. Seaborg et son équipe à Berkeley ont été les premiers à produire du plutonium.

Plutonium (spécifiquement, le plutonium-238) a été produit et isolé le 14 Décembre 1940, et a identifié chimiquement le 23 Février 1941, par le Dr Glenn T. Seaborg, Edwin M. McMillan, JW Kennedy, et AC Wahl par deuteron bombardement de l'uranium dans le 60 pouces (150 cm) cyclotron au Université de Californie, Berkeley. Dans l'expérience 1940, le neptunium -238 a été créé directement par le bombardement, mais pourri par émissions beta avec une demi-vie d'un peu plus de deux jours, ce qui indique la formation de l'élément 94.

Un article relatant la découverte a été préparé par l'équipe et envoyé à la revue Examen physique dans Mars 1941. Le document a été retiré avant la publication après la découverte qu'un isotope de l'élément nouveau (plutonium-239) pourrait subir une fission nucléaire d'une manière qui pourrait être utile dans une bombe atomique . Publication a été retardée jusqu'à un an après la fin de la Seconde Guerre mondiale en raison de problèmes de sécurité.

Edwin McMillan avait récemment nommé le premier élément transuranien après que la planète Neptune et a suggéré que l'élément 94, étant l'élément suivant dans la série, être nommé pour ce qui était alors considéré comme la planète suivante, Pluton . Seaborg l'origine considéré comme le nom "plutium", mais plus tard, pensait que ça ne sonnait pas aussi bon que "le plutonium." Il a choisi les lettres "PU" comme une plaisanterie, qui passaient sans préavis dans le tableau périodique. Autres noms considérés par Seaborg et d'autres étaient "ultimium" ou "extremium" en raison de la croyance erronée qu'ils avaient trouvé la dernière possible élément sur le tableau périodique .

Les premières recherches

La chimie de base de plutonium a été trouvé pour ressembler à l'uranium après quelques mois d'étude initiale. Les premières recherches a été poursuivie à le secret Laboratoire métallurgique de la Université de Chicago. Le 18 Août 1942, une quantité de trace de cet élément a été isolé et mesuré pour la première fois. Environ 50 microgrammes de plutonium-239 combiné à l'uranium et des produits de fission a été produit et seulement environ 1 microgramme a été isolé. Cette procédure a permis aux chimistes de déterminer le poids atomique de l'élément nouveau.

En Novembre 1943 une certaine plutonium trifluorure a été réduite à créer le premier échantillon de plutonium métal: quelques microgrammes de billes métalliques. Assez plutonium a été produit pour en faire le premier élément synthétiquement pour être visible à l'œil nu.

Les propriétés nucléaires de plutonium-239 ont également été étudiés; les chercheurs ont trouvé que, quand il est frappé par un neutron, il se brise (fissions) en libérant davantage de neutrons et de l'énergie. Ces neutrons peuvent frapper d'autres atomes de plutonium-239 et ainsi de suite dans un exponentiellement vite réaction en chaîne. Cela peut entraîner une explosion suffisamment importante pour détruire une ville si suffisamment de l'isotope est concentrée pour former un masse critique.

La production au cours du Projet Manhattan

Pendant la Seconde Guerre mondiale, le gouvernement des États-Unis a créé le Projet Manhattan, qui a été chargé d'élaborer une bombe atomique. Les trois sites principaux de recherche et de production du projet étaient l'installation de production de plutonium à ce qui est maintenant la Hanford Site, le installations d'enrichissement d'uranium à Oak Ridge, Tennessee, et de la recherche et la conception des armes laboratoire, maintenant connu comme Los Alamos National Laboratory.

Le Hanford B face du réacteur en construction-le premier réacteur de plutonium-production.

Le premier réacteur de production fait que le plutonium 239 est le X-10 Graphite réacteur. Il est en ligne depuis 1943 et a été construit dans une usine de Oak Ridge qui devint plus tard le Oak Ridge National Laboratory.

Le 5 Avril 1944, Emilio Segrè à Los Alamos a reçu le premier échantillon de plutonium produite par le réacteur de Oak Ridge. Dans les dix jours, il a découvert que le plutonium du réacteur de race avait une concentration plus élevée de l'isotope du plutonium-240 que le plutonium de produit par cyclotron. Plutonium-240 a une haute taux de fission spontanée, l'élévation du niveau de fond neutronique global de l'échantillon de plutonium. L'original -type de pistolet plutonium, nom de code " Thin Man ", a dû être abandonné en raison-augmentation du nombre de neutrons spontanés signifiait que pré-explosion nucléaire (une fizzle) serait probable.

Tout l'effort de conception de plutonium d'armes à Los Alamos fut bientôt remplacé par le dispositif de l'implosion plus compliquée, nom de code " Fat Man. "Avec une arme d'implosion, un solide (ou, dans des conceptions plus tard, creuse) sphère de plutonium est comprimé à une haute densité avec des lentilles-a explosifs tâche techniquement plus difficile que de la conception de type pistolet simple, mais nécessaire d'utiliser du plutonium à des fins militaires. ( L'uranium enrichi, en revanche, peut être utilisé avec les deux méthodes.)

Construction de la Hanford Réacteur B, le premier réacteur nucléaire de taille industrielle pour les besoins de la production matérielle, a été achevé en Mars 1945. B réacteur produit la matière fissile pour les armes de plutonium utilisés pendant la Seconde Guerre mondiale. B, D et F étaient les réacteurs initiaux construits à Hanford, et six réacteurs au plutonium produisant supplémentaires ont été construits plus tard sur le site.

En 2004, un sécurité a été découvert lors de fouilles d'une tranchée d'enfouissement à la Site nucléaire de Hanford. L'intérieur du coffre étaient divers éléments, y compris une grande bouteille en verre contenant une suspension blanchâtre qui a ensuite été identifié comme étant le plus ancien échantillon de plutonium de qualité militaire connu pour exister. l'analyse isotopique par Pacific Northwest National Laboratory a indiqué que le plutonium dans la bouteille a été fabriqué dans le X-10 réacteur à Oak Ridge en 1944.

Bombes atomiques Trinity et Fat Man

En raison de la présence de plutonium en plutonium-240 de réacteur élevé, la conception de l'implosion est développé pour le " Fat Man "et" Trinity armes "

Le premier essai de bombe atomique, nom de code «Trinity» et a explosé le 16 Juillet 1945, près de Alamogordo, Nouveau-Mexique, a utilisé du plutonium comme matière fissile. La conception de l'implosion de « gadget », comme le dispositif Trinity était le nom de code, utilisé lentilles explosifs conventionnels pour compresser une sphère de plutonium en une masse supercritique, qui a été simultanément douchés avec des neutrons de la "Urchin", un initiateur en polonium et le béryllium ( source de neutrons: (Α, n) la réaction). Ensemble, ils ont assuré une réaction en chaîne d'emballement et d'explosion. L'arme globale pesait plus de 4 tonnes, bien qu'il utilise seulement 6,2 kg de plutonium dans son noyau.Environ 20% du plutonium utilisé dans l'arme subit Trinity fission, ce qui entraîne une explosion avec une énergie équivalente à environ 20 000tonnes de TNT.

Une conception identique a été utilisée dans le "Fat Man "bombe atomique larguée surNagasaki,le Japon, le 9 Août 1945, tuant 70.000 personnes et en blessant un autre 100.000. Le " Little Boy "bombe larguée surHiroshima trois jours plus tôt utilisél'uranium 235, le plutonium pas . Le Japon a capitulé le 15 Août au généralDouglas MacArthur. Seulement après l'annonce des premières bombes atomiques était l'existence de plutonium rendu public.

L'utilisation de la Guerre froide et les déchets

D'importants stocks de plutonium de qualité militaire ont été construits à la fois par l' Union soviétique et l' États-Unis pendant la guerre froide . Les réacteurs américains de Hanford et le site de Savannah River en Caroline du Sud ont produit 103 tonnes, et on estime que 170 tonnes de plutonium de qualité militaire a été produit en URSS. Chaque année, environ 20 tonnes de l'élément est encore produite en tant que sous-produit de la puissance nucléaire industrie. Autant que 1000 tonnes de plutonium peuvent être dans le stockage de plus de 200 tonnes de ce soit à l'intérieur ou extrait d'armes nucléaires. SIPRI estime le plutonium monde stocks en 2007 environ 500 tonnes, réparties à parts égales entre l'arme et les stocks civils.

Projet de stockage de déchets conception du tunnel pour ledépôt de déchets nucléaires de Yucca Mountain

Depuis la fin de la guerre froide, ces stocks sont devenus un centre de problèmes de prolifération nucléaire. Aux États-Unis, certains plutonium extrait du démantèlement des armes nucléaires est fondu pour former les journaux de verre de l'oxyde de plutonium qui pèsent deux tonnes. Le verre est faite de borosilicates mélangés avec le cadmium et le gadolinium . Ces journaux sont prévues pour être enfermé dans l'acier inoxydable et stocké autant que 4 km (2 mi) souterraine dans des trous de forage qui seront remblayées avec béton. à partir de 2008, la seule installation aux États-Unis qui a été prévu pour stocker le plutonium dans ce chemin était le Yucca Mountain, qui est d'environ 100 miles (160 km) au nord-est de Las Vegas, Nevada . L'opposition locale et de l'Etat à ce plan retardé les efforts pour stocker les déchets nucléaires à Yucca Mountain. En Mars 2010, le ministère de l'Énergie a retiré sa demande de licence pour le dépôt de Yucca Mountain "avec préjudice» et le financement éliminé pour le Bureau de la gestion des déchets radioactifs civile, qui avait géré le site de Yucca Mountain depuis 25 ans, l'annulation du programme.

Expérimentation médicale

Pendant et après la fin de la Seconde Guerre mondiale, les scientifiques travaillant sur ​​le projet Manhattan et d'autres projets de recherche d'armes nucléaires ont mené des études sur les effets du plutonium sur les animaux de laboratoire et des sujets humains. Les études animales ont constaté que quelques milligrammes de plutonium par kilogramme de tissu est une dose létale.

Dans le cas de sujets humains, cela impliquait l'injection de solutions contenant (en général) cinq microgrammes de plutonium dans des patients de l'hôpital pensé pour être soit en phase terminale, ou d'avoir une espérance de vie de moins de dix ans, soit en raison de l'âge ou de l'état de la maladie chronique. Cela a été réduit à un microgramme en Juillet 1945 après des études animales ont constaté que la façon dont le plutonium lui-même distribué dans les os était plus dangereux que le radium .

Dix-huit des sujets humains ont été injectés avec du plutonium sans consentement éclairé. Les tests ont été utilisés pour créer des outils de diagnostic pour déterminer l'absorption de plutonium dans le corps afin de développer des normes de sécurité pour travailler avec du plutonium.

L'épisode est maintenant considéré comme une violation grave de l'éthique médicale et du serment d'Hippocrate. Des commentateurs plus sympathiques ont noté que, si elle était certainement une brèche dans la confiance et l'éthique, "les effets des injections de plutonium ne sont pas aussi dommageable pour les sujets que les premiers reportages peints, ils ne se sont donc sans conséquence que de nombreux scientifiques, alors et maintenant , croire. "

Applications

Explosifs

Le bombe atomique sur Nagasaki, le Japon en 1945 a eu un noyau de plutonium.

L'isotope du plutonium-239 est un composant clé dans fissiles des armes nucléaires , en raison de sa facilité de la fission et de la disponibilité. Enveloppant de la bombe la fosse de plutonium dans un sabotage (une couche facultative de matière dense) diminue la quantité de plutonium nécessaire pour atteindre une masse critique en reflétant neutrons fuient de nouveau dans le noyau de plutonium. Cela réduit la quantité de plutonium nécessaire pour atteindre la criticité de 16 kg à 10 kg, ce qui est une sphère avec un diamètre d'environ 10 centimètres (4 in). Cette masse critique est d'environ un tiers de ce que l'uranium-235.

Le " Fat Man "bombes au plutonium de -Type produites au cours de laManhattan Project utilisés compression explosive du plutonium à obtenir des densités nettement plus élevées que la normale, combinées avec une source de neutrons central pour commencer la réaction et augmenter l'efficacité. Ainsi, seulement 6,2 kg de plutonium ont été nécessaires pour unexplosif rendement équivalent à 20 kilotonnes de TNT. (Voir aussi types d'armes nucléaires.) Hypothétiquement, aussi peu que 4 kg de plutonium et peut-être même moins pourrait être utilisé pour faire une seule bombe atomique en utilisant des dessins d'assemblage très sophistiqués.

Mixed oxyde fuel

Le combustible nucléaire usé à partir normales réacteurs à eau légère contient du plutonium, mais il est un mélange de plutonium-242, 240, 239 et 238. Le mélange est pas suffisamment enrichi pour des armes nucléaires efficaces, mais peut être utilisé une fois comme combustible MOX. Accidentelle capture des neutrons provoque la quantité de plutonium-242 et 240 de croître chaque fois que le plutonium est irradiée dans un réacteur à basse vitesse neutrons "thermiques", de sorte que, après le deuxième cycle, le plutonium ne peut être consommé par les réacteurs à neutrons rapides. Si les réacteurs à neutrons rapides ne sont pas disponibles (le cas normal), plutonium excédentaire est habituellement mis au rebut, et constitue la composante la plus longue durée des déchets nucléaires. Le désir de consommer ce plutonium et autres transuraniens carburants et de réduire la radiotoxicité des déchets est la raison habituelle ingénieurs nucléaires donnent de faire les réacteurs à neutrons rapides.

Le processus chimique le plus commun, PUREX ( P lutonium- UR anium EX traction) RETRAITE combustible nucléaire usé d'extraire du plutonium et de l'uranium qui peut être utilisé pour former un oxyde mixte " de combustible MOX "pour une réutilisation dans les réacteurs nucléaires. Plutonium de qualité peut être ajouté au mélange de carburant. Combustible MOX est utilisé dans les réacteurs à eau légère et se compose de 60 kg de plutonium par tonne de combustible; après quatre ans, les trois quarts du plutonium est brûlé (transformé en d'autres éléments). réacteurs surgénérateurs sont spécifiquement conçus pour créer du matériel fissile plus que ce qu'ils consomment.

Combustible MOX a été en usage depuis les années 1980 et est largement utilisé en Europe. En Septembre 2000, les Etats-Unis et la Fédération de Russie ont signé un accord de gestion de plutonium et de Disposition par laquelle chaque convenu de disposer de 34 tonnes de plutonium de qualité militaire. Le US Department of Energy prévoit de disposer de 34 tonnes de plutonium de qualité militaire aux États-Unis avant la fin de 2019 par la conversion du plutonium à un combustible MOX pour être utilisé dans les réacteurs nucléaires commerciaux.

Combustible MOX améliore combustion totale. Une tige de combustible est retraité après trois ans d'utilisation à éliminer les déchets, qui d'ici là représentent 3% du poids total des tiges. Toute uranium ou de plutonium isotopes produits au cours de ces trois années sont de gauche et la tige remonte en production. La présence d'un maximum de 1% de gallium par masse dans le grade d'arme alliage de plutonium a le potentiel d'interférer avec le fonctionnement à long terme d'un réacteur à eau légère.

Plutonium extrait du combustible usé du réacteur pose un moins important risque de prolifération, en raison de la contamination excessive non fissile du plutonium-240 et le plutonium-242. La séparation des isotopes est impossible. Un réacteur dédié fonctionnant sur ​​très faible taux de combustion (exposition donc minime du nouvellement formé Pu-239 à neutrons supplémentaires qui l'amène à être transformé en isotopes lourds de plutonium) est généralement nécessaire pour produire un matériau approprié pour une utilisation dans efficaces des armes nucléaires . Alors que le plutonium "de qualité militaire» est défini pour contenir au moins 92% de plutonium-239 (du plutonium), les Etats-Unis ont réussi à faire exploser un dispositif sous-20kt à partir de plutonium censé contenir seulement environ 85% de plutonium-239, dite «de qualité carburant» plutonium. Le plutonium "de qualité réacteur» produite par un cycle de combustion de LWR régulière contient généralement moins de 60% ​​de Pu-239, avec jusqu'à 30% parasite Pu-240 / Pu-242, et 10-15% fissile Pu-241. On ne sait pas si un dispositif utilisant le plutonium obtenu à partir de déchets nucléaire civil retraité peut être exploser, mais un tel dispositif pourrait hypothétiquement long feu et la propagation de matières radioactives sur une grande région urbaine. Le AIEA classe conservatrice plutonium de tous les vecteurs isotopiques matériau «utilisation directe», qui est, "matières nucléaires qui peuvent être utilisés pour la fabrication d'explosifs composants nucléaires sans transmutation ou enrichissement supplémentaire".

²⁴¹Ama récemment été suggéré pour l'utilisation comme un agent dénaturant en plutonium des barres de combustible du réacteur pour limiter davantage son potentiel de prolifération.

Précautions

Toxicité

Isotopes et des composés de plutonium sont radioactifs et accumulent dans la moelle osseuse. la contamination par de l'oxyde de plutonium a résulté de catastrophes nucléaires et les accidents radioactifs, y compris les accidents nucléaires militaires où les armes nucléaires ont brûlées. Les études sur les effets de ces plus petits de presse, ainsi que de la très répandue maladie de l'empoisonnement de rayonnement et de la mort à la suite des bombardements atomiques d'Hiroshima et de Nagasaki, ont fourni des informations considérables sur les dangers, les symptômes et le pronostic de l'empoisonnement de rayonnement, ce qui dans le cas de la japonais Hibakusha / survivants était en grande partie sans rapport avec l'exposition directe du plutonium.

Au cours de la désintégration du plutonium, trois types de rayonnement sont libérés-alpha, bêta et gamma. Le rayonnement alpha peut voyager à une courte distance et ne peut pas voyager à travers la couche externe morte de la peau humaine. Le rayonnement bêta peut pénétrer la peau humaine, mais ne peut pas aller tout le chemin à travers le corps. Le rayonnement gamma peut aller tout le chemin à travers le corps. Alpha, bêta, et gamma sont toutes les formes de rayonnement ionisant. Soit une exposition aiguë ou à long terme porte un risque de résultats de santé graves, y compris la maladie des rayons, des dommages génétiques, le cancer et la mort. Le risque augmente avec la quantité d'exposition.

Même si le rayonnement alpha peut pas pénétrer la peau, ingestion ou inhalation de plutonium fait irradier les organes internes. Le squelette, où le plutonium est absorbée, et le foie, où il recueille et se concentre, sont à risque. Le plutonium est pas absorbé dans le corps de manière efficace lorsqu'il est ingéré; seulement 0,04% d'oxyde de plutonium est absorbé après l'ingestion. Le plutonium absorbée par le corps est excrétée très lentement, avec une demi-vie biologique de 200 ans. Le plutonium passe lentement à travers les membranes cellulaires et les limites intestinales, de sorte absorption par ingestion et l'incorporation dans la structure osseuse se déroule très lentement.

Le plutonium est plus dangereux lorsqu'il est inhalé que lorsqu'il est ingéré. Le risque de cancer du poumon augmente une fois que le rayonnement total équivalent de dose de plutonium inhalé dépasse 400 mSv. Le département américain de l'énergie estime que le risque de cancer de la durée de vie de l'inhalation de particules de plutonium 5000, chacun d'environ 3 microns de large, soit 1% par rapport à l'arrière-plan moyenne américaine. L'ingestion ou l'inhalation de grandes quantités peut provoquer aiguë empoisonnement par les radiations et de la mort; aucun être humain est connu pour être mort parce que d'inhaler ou d'ingérer le plutonium, et beaucoup de gens ont des quantités mesurables de plutonium dans leurs corps. Le danger d'inhalation est environ 23.000 fois supérieure à celle de l'uranium de qualité militaire, le danger d'ingestion d'environ 130 000 fois plus grande.

Le " particules théorie chaud »dans lequel une particule de poussière de plutonium rayonne une tache localisée du tissu pulmonaire a été testé et trouvé faux telles particules sont plus mobiles que le pensait initialement et la toxicité est pas mesurable augmenté en raison de la forme de particules.

Lorsqu'il est inhalé, le plutonium peut passer dans la circulation sanguine. Une fois dans le sang, se déplace de plutonium dans le corps et dans les os, le foie ou d'autres organes du corps. Le plutonium qui atteint généralement organes du corps reste dans le corps pendant des décennies et continue à exposer le tissu environnant au rayonnement et donc peut provoquer le cancer.

Une citation couramment cité par Ralph Nader, stipule qu'un livre de poussière de plutonium se répandre dans l'atmosphère serait suffisant pour tuer 8 milliards de personnes. Cependant, les calculs montrent qu'une livre de plutonium pourrait tuer plus de 2 millions de personnes par inhalation. Cela rend la toxicité du plutonium à peu près équivalent à celui de gaz nerf.

Plusieurs populations de personnes qui ont été exposés à la poussière de plutonium (par exemple, les personnes vivant sous le vent des sites d'essais du Nevada, les survivants de Nagasaki, les travailleurs des installations nucléaires, et les patients en phase terminale "" injectés avec Pu en 1945-46 pour étudier le métabolisme Pu) ont été attentivement suivie et analysée. Ces études ne montrent généralement pas de toxicité du plutonium particulièrement élevé ou les résultats de cancer induit plutonium, comme Albert Stevens qui a survécu dans la vieillesse après avoir été injecté avec du plutonium. "Il y avait environ 25 travailleurs de Los Alamos National Laboratory qui ont inhalé une quantité considérable de poussière de plutonium au cours des années 1940; selon la théorie chaud particules, chacun d'eux a une chance d'être mort d'un cancer du poumon en maintenant de 99,5%, mais il a pas eu un cancer du poumon unique parmi eux ".

Le plutonium a un goût métallique.

potentiel de criticité

Une sphère de plutonium simulée entouré de neutrons reflétantblocs de carbure de tungstène dans une reconstitution de 1945, l'expérience de Harry Daghlian

les questions de toxicité côté, les soins doivent être prises pour éviter l'accumulation de quantités de plutonium qui approchent masse critique, en particulier parce que la masse critique de plutonium est seulement un tiers de celle de l'uranium-235. Une masse critique de plutonium émet des quantités mortelles de neutrons et de les rayons gamma. plutonium en solution est plus susceptible de former une masse critique que la forme solide en raison de la modération de l'hydrogène dans l'eau.

accidents de criticité se sont produits dans le passé, certains d'entre eux avec des conséquences létales. La manipulation imprudente des briques de carbure de tungstène autour d'une sphère de plutonium de 6,2 kg a entraîné une dose mortelle de rayonnement à Los Alamos le 21 Août 1945, lorsque le scientifique Harry K. Daghlian, Jr. a reçu une dose estimée à 5,1 Sievert (510 rems) et décédé 25 jours plus tard. Neuf mois plus tard, un autre scientifique de Los Alamos, Louis Slotin, est mort d'un accident similaire impliquant un réflecteur de béryllium et le même noyau de plutonium (le soi-disant " noyau démon ») qui avaient coûté la vie à Daghlian. Ces incidents ont été romancés dans le film 1989 Les Maîtres de l'ombre .

En Décembre 1958, lors d'un processus de purification du plutonium à Los Alamos, une masse critique a été formé dans une cuve de mélange, ce qui a entraîné la mort d'un opérateur chimique nomméCecil Kelley. Autre accidents nucléaires ont eu lieu dans l'Union soviétique,le Japon, leRoyaume- Unis, et de nombreux autres pays.

Inflammabilité

Plutonium métallique est un risque d'incendie, surtout si le matériau est finement divisée. Dans un environnement humide, le plutonium forme d'hydrures sur sa surface, qui sont pyrophoriques et peuvent enflammer à l'air à température ambiante. Plutonium dilate jusqu'à 70% de volume en oxyde et peut donc casser son récipient. La radioactivité de la matière brûlante est un danger supplémentaire. sable de l'oxyde de magnésium est probablement le matériau le plus efficace pour éteindre un incendie de plutonium. Il refroidit le matériau de combustion, agissant comme un dissipateur de chaleur, et aussi des blocs de l'oxygène. Précautions particulières sont nécessaires pour stocker ou manipuler du plutonium sous une forme quelconque; généralement sec atmosphère de gaz inerte est nécessaire.

Transport

Air

Les règlements du gouvernement américain de transport aérien permettent le transport de plutonium par voie aérienne, sous réserve de restrictions sur d'autres matières dangereuses transportées sur le même vol, les exigences d'emballage, et l'arrimage dans la partie arrière de l'avion.

En 2012, les médias ont révélé que le plutonium a été volé sur la Norvège sur commerciales compagnies aériennes autour de passagers tous les deux ans, y compris une fois en 2011. Règlement permet à un avion de transport de 15 grammes de matière fissile. Ces transports de plutonium est sans problèmes, selon un conseiller principal ( de seniorrådgiver ) au Statens strålevern.