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{{원소 정보/플루토늄}}
'''플루토늄'''(←{{llang|en|Plutonium|플루토니엄}}, {{문화어|플루토니움}}←{{llang|de|Plutonium|플루토니움}})은 희귀한 초우라늄 방사성 동위원소로 원자번호 94, 기호는 '''Pu'''(←{{llang|la|Plutonium|플루토니움}})이다. 원자로내서 우라늄 농축연료를 분열시키거나 [[우라늄-238|<sup>238</sup>U]]에 중성자를 조사하여 플루토늄을 만들며, [[반감기]]는 24,000년이다. 특히 [[플루토늄-239|<sup>239</sup>Pu]]은 [[고속증식로]]의 연료로 사용되며, 또한 원자폭탄 제조에 사용된다. 동위원소인 <sup>238</sup>Pu는 [[방사성동위원소 열전기 발전기|원자력 전지]]에 사용된다. 플루토늄은 독성이 강해 취급에 상당한 주의를 요한다. 최근에는 [[원자로]] 내에서 스스로 증식하는 특성을 이용하여 플루토늄을 주 연료로 하는 [[고속증식로]]를 전략원자로로 개발하고 있다.

== 개요 ==
천연 [[우라늄]] 광석 중에 포함되어 있다는 것이 알려지기 전까지는 인공으로 만들어진 원소로만 여겨지고 있었다. [[초우라늄 원소]]로, 방사성 원소이기도 하다. <sup>239</sup>Pu, [[플루토늄-241|<sup>241</sup>Pu]] 그 외 몇개의 동위원소가 존재하고 있다. 반감기는 <sup>239</sup>Pu의 경우 약 2만 4000년([[알파 붕괴]]). 비중은 19.8로 몹시 무거운 금속이며, 금속 상태의 플루토늄은 [[니켈]]을 닮은 은백색의 광택을 갖고 있다. 녹는 점은 639.5&nbsp;°C, 끓는 점은 3,230&nbsp;°C이다.(끓는 점은 실험에 따라 다른 값으로 나타나기도 한다.)

[[질산]]이나 진한 [[황산]]에는 부동태화([[부식]] 생성물이 피복이 되어 내부는 부식을 억제시키는 것) 되어 녹지 않으나, [[염산]]이나 묽은 황산 등에는 녹는다. 원자가는 3가 ~ 6가가 있으며 그 중 4가가 가장 안정되어 있다. 금속 플루토늄은 발화성이 강해 분말상태에서는 그대로 자연발화하고, 덩어리 상태에서도 습기를 포함한 대기 중에서는 자연발화하기 때문에 다루는 데 어려움이 있으며, 과거에 일어난 플루토늄 사고의 대부분이 자연발화로 일어난 것들이다. 플루토늄과 그 화합물은 [[알파선]]을 방출하기 때문에 체내, 특히 폐에 축적되면 강한 발암성을 나타내므로 매우 유해하다.

원자로에서는 <sup>238</sup>U 이 중성자를 포획해 <sup>239</sup>U 가 되고, 그것이 [[베타 붕괴]]해 <sup>239</sup>[[넵투늄|Np]]가 되고, <sup>239</sup>Np가 다시 베타 붕괴해 <sup>239</sup>Pu가 생긴다.(원자로 내에서는 다른 플루토늄 동위원소도 다수 생성될 수 있다.) 천연 우라늄의 대부분이 <sup>238</sup>U이고 천연 우라늄 내에서도 <sup>239</sup>Np와 <sup>239</sup>Pu이 위의 과정을 통해 생성되므로 플루토늄은 천연 상태에서도 극미량 존재한다. 또 동위원소 중에서는 가장 긴 약 8000 만 년의 반감기를 가진 <sup>244</sup>Pu도 극미량이지만 천연에 존재한다.

플루토늄은 [[핵무기]]의 원료나, 플루서멀(Plu-thermal) 발전에 있어서의 [[혼합 산화물 연료|MOX 연료]]로서 주로 사용되고, 인공위성의 전원인 원자력 전지로서 사용된 적도 있다.

== 특성 ==
플루토늄은 금속 상태에서는 은빛이지만, 산화된 상태에서는 황갈색이 된다. 금속 플루토늄은 온도가 오르면 수축한다. 또, 저대칭성 구조를 가지므로, 시간 경과와 함께 점차 약해진다.

알파 입자의 방출에 의한 열 때문에, 일정 이상량의 플루토늄은 체온보다 따뜻하며, 그 이상에서는 물을 끓일 수도 있다.

== 이용 ==
[[파일:Plutonium ring.jpg|섬네일|왼쪽|핵무기에 사용되는 99% 플루토늄 링]]
<sup>239</sup>Pu는 핵분열의 일어나기 쉽고 합성이 용이하기 때문에, 현대 핵무기의 주요한 원료가 되는 핵분열성 물질이다. 반사체가 없는 구상 플루토늄의 임계량은 16 kg이지만, 중성자를 반사하는 탬퍼를 이용하면 10&nbsp;kg(직경 10 cm의 구에 상당)까지 줄일 수 있다. 1 kg의 플루토늄이 완전하게 반응했다고 하면, 20 킬로톤의 [[TNT]]에 해당하는 폭발 에너지를 낳을 수 있다. <sup>239</sup>Pu 가 알파 붕괴하게 되면 핵분열이 잘 일어나는 <sup>235</sup>U로 변하게 되는데, <sup>239</sup>Pu는 그런 <sup>235</sup>U보다 핵분열을 일으키기 쉽다.

동위체 <sup>238</sup>Pu는 반감기 87년의 알파 방사능 물질이기 때문에 인간의 수명 정도 기간 동안 직접 보수하는 일 없이 동작할 필요가 있는 기기의 전력원에 적절하다. 그 때문에 <sup>238</sup>Pu는 [[갈릴레오 (우주선)|갈릴레오 호]]나 [[카시니-하위헌스 호]]의 전원이 되는 원자력 전지에 이용되었다. 또 같은 기술로 아폴로 달표면 탐사 계획의 지진 실험에도 이용되고 있다.

<sup>238</sup>Pu는 인공심장의 전원에도 이용되어 수술을 반복하는 위험을 피하는 데 도움이 되고 있다. 요즘에는 대부분 일차 전지인 요오드화 리튬을 이용하고 있지만, 2003년에 50에서 100개 정도의 플루토늄 전원을 사용한 인공심장이 이식되었다.

== 위험성 ==
<sup>239</sup>Pu의 독성은 <sup>239</sup>Pu이 방출하는 [[알파선]]의 성질과 체내에 들어간 <sup>239</sup>Pu이 체류하는 시간의 길이에 기인한다. 다른 [[초우라늄족|초우라늄원소]]와 마찬가지로 [[원자력 발전]]에 따른 <sup>239</sup>Pu의 발생 · 이용량이 증대함에 따라서 이 원소의 독성문제가 심각해졌다. 주로 문제가 되는 것은 발암(發癌) 효과이며, 1μg(방사능은 약 0.06μCi. Ci는 방사능의 단위이며, 1Ci=3.7×10<sup>10</sup>Bq) 이하의 <sup>239</sup>Pu를 투여한 쥐 · 비글견(犬)의 폐 · 뼈 · 피부 등에서 암이 발생하는 경우가 실험적으로 확인되었다.

인체에 불용성 입지([[산화플루토늄]])가 흡입되면 주로 폐에, 가용성 플루토늄을 섭취하면 뼈와 간(肝)에 모여, 각 장기의 암의 원인이 된다. <sup>239</sup>Pu에 대한 허용농도는 공기중 6×10<sup>−13</sup>μCi/cm<sup>3</sup> (=2.2×10<sup>−8</sup>Bq/cm<sup>3</sup>), 수중 5×10<sup>−6</sup>μCi/cm<sup>3</sup> (=0.2 Bq/cm<sup>3</sup>)이며, 일반인의 폐의 최대허용 부하량(負荷量 ; 체내에 받아들일 수 있는 허용량)은 1.6nCi(2.6×10<sup>−8</sup>g)로 작다.

고순도(高純度) <sup>239</sup>Pu은 5~10kg으로 [[원자폭탄]]이 될 수 있고, 또 수소폭탄의 기폭제가 된다. 인도가 1974년에 평화목적인 원자시설을 이용하여 <sup>239</sup>Pu을 제조·추출해 핵폭발을 성공시킨 이후, <sup>239</sup>Pu을 에너지로 이용할 것인가 하는 문제를 둘러싸고 열띤 논쟁이 벌어지고 있다.

플루토늄의 치사량은 1140mg이며, 이는 치사량이 700mg인 청산가리와 같이 보다 일반적인 독성물질에 비해 화학적 독성이 낮다.<ref name="a">[https://www.atomic.or.kr/atomica/figure.html?chapter=9-3-1-5&fig=T&num=1 플루토늄과 기타 고도 독성물질과의 비교(치사량)] {{웨이백|url=https://www.atomic.or.kr/atomica/figure.html?chapter=9-3-1-5&fig=T&num=1# |date=20110917030156 }}, 원자력 지식 정보 관문국.</ref>

== 각주 ==
<references/>

== 참고 자료 ==
* {{글로벌세계대백과사전}}

== 외부 링크 ==
{{위키공용과 분류|Plutonium}}
{{위키낱말사전|플루토늄}}
* {{언어링크|en}} [http://www.webelements.com/plutonium/ 플루토늄 - WebElements.com]

{{원소 주기율표}}
{{핵 기술}}

{{전거 통제}}

[[분류:플루토늄| ]]
[[분류:악티늄족]]
[[분류:핵물질]]
[[분류:인공 원소]]
[[분류:화학 원소]]
[[분류:IARC 1군 발암 물질]]