Redaktion og opdatering af indholdet på denstoredanske.dk er indstillet pr. 24. august 2017. Artikler og andet indhold er tilgængeligt i den form, der var gældende ved redaktionens afslutning.

  • Artiklens indhold er godkendt af redaktionen

plutonium

Oprindelige forfattere Bos, PLOEl og SERa Seneste forfatter Redaktionen

plutonium, grundstof nr. 94, atomtegn Pu. Plutonium tilhører grundstofgruppen actiniderne, og alle kendte plutoniumisotoper er radioaktive.

Grundstoffet plutonium er navngivet efter planeten Pluto og -ium til betegnelse af grundstof.

Plutonium blev fremstillet i 1940 af G.T. Seaborg, E.M. McMillan, J.W. Kennedy og A.C. Wahl på University of California, Berkeley ved at bombardere uranisotopen 238U med deuteroner 2H. Herved dannedes en radioaktiv neptuniumisotop 238Np og to neutroner 1n. Med en halveringstid på 2,35 døgn udsendtes betapartikler, og der blev dannet 238Pu.

I begyndelsen af 1941 fremstillede Seaborgs gruppe 239Pu, der har en halveringstid på 24.000 år, ved at bombardere 238U med neutroner. Gruppen sendte en rapport til tidsskriftet Physical Review — men den kom først på tryk i 1946. Det skyldtes, at man kort efter opdagelsen fandt ud af, at 239Pu kan undergå fission. Alle oplysninger om fissionsprocesser og atomenergi blev hemmeligholdt, idet den amerikanske regering havde besluttet at fremstille en atombombe (se kernevåben og Manhattanprojektet). I 1942 blev der fremstillet over 100 kg 239Pu til formålet.

Annonce

Egenskaber
Nummer94
AtomtegnPu
Navnplutonium
Relativ atommasse244,06 (244Pu)
Densitet19,84 g/cm3 (20 °C)
Smeltepunkt641 °C
Kogepunkt3232 °C
Opdagelse1940 (G.T. Seaborg o.a.)

Plutonium er et forholdsvis uædelt metal, som opløses af syrer under brintudvikling. Metallisk plutonium fremstilles af plutonium(IV)fluorid ved reduktion med kalium.

Teknisk fremstilling og anvendelse

Plutonium (239Pu) dannes i reaktorer ved neutronindfangning i 238U-kerner og efterfølgende betahenfald. Ved langtidsbestråling af uranbrændsel i kernekraftreaktorer vil der yderligere ved neutronindfangninger produceres 240Pu, 241Pu og 242Pu. De nævnte plutoniumisotoper er alle radioaktive, men har bortset fra 241Pu lange halveringstider (tusinder af år) og er derfor ganske stabile.

239Pu- og 241Pu-kernerne er spaltelige og vil derfor bidrage til fissionsprocesserne i en reaktor. I sædvanlige kernekraftreaktorer (letvandsreaktorer) kommer ca. 35% af energien fra fission af 239Pu og 241Pu.

Det resterende plutonium i udbrændte brændselselementer kan ekstraheres og bruges til produktion af nyt brændsel, som ofte betegnes MOX-brændsel (eng. Mixed Oxide, dvs. en blanding af UO2 og PuO2). Plutonium er især i formeringsreaktorer et fremragende brændsel, idet det er nemt at opnå formering, dvs. produktion af mere spalteligt materiale end der forbruges.

Næsten rent 239Pu anvendes som spalteligt materiale i kernevåben. Som følge heraf er plutonium underkastet nøje international kontrol af IAEA for herigennem at hindre spredning af kernevåben. 238Pu har en halveringstid på 87,7 år og anvendes som energikilde i termoelektriske generatorer i bl.a. rumsonder.

Forbindelser

Plutonium optræder i forbindelser i oxidationstrin +2, +3, +4, +5, +6 og +7 samt i intermetalliske forbindelser, hvor plutonium ikke kan tildeles et bestemt oxidationstrin. I vandige, sure opløsninger kendes oxidationstrinnene +3 til +6 med +4 som det mest stabile, i alkalisk miljø tillige +7. De fleste plutoniumforbindelser er farvede; fx er vandige plutonium(III)-opløsninger lyseblå. Den kraftige radioaktive stråling fra plutonium danner i vandige opløsninger reaktive radikaler som fx frit OH og solvatiserede elektroner, som kan enten oxidere eller reducere plutonium. Blandt de faste stoffer er plutonium(IV)oxid, PuO2, et af de vigtigste, da det indgår i reaktorbrændselselementer sammen med urandioxid.

Alle plutoniums forbindelser er ekstremt farlige, alene på grund af radioaktiviteten. Plutoniums fluorider frembyder en ekstra risiko, da de udsender en kraftig neutronstråling forårsaget af en kernereaktion mellem alfapartikler fra fx 239Pu og 240Pu og fluoratomerne.

Referér til denne tekst ved at skrive:
Ole Bostrup, Povl Lebeck Ølgaard, Svend Erik Rasmussen: plutonium i Den Store Danske, Gyldendal. Hentet 15. oktober 2018 fra http://denstoredanske.dk/index.php?sideId=143040