ಪ್ಲುಟೋನಿಯಮ್
239Pu ವಿನ ತಯಾರಿಕೆ
ಪರಮಾಣು ಶಕ್ತಿಗೆ  ಬೇಕಾದ್ದರಿಂದ ಮೇಲಿನ ಕ್ರಿಯೆಯೇ ಉಪಯುಕ್ತವಾದುದು. ಆದರೆ ಈ ಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ಅತಿ ಶೀಘ್ರದಲ್ಲಿಯೇ ವೇಗದ ನ್ಯೂಟ್ರಾನುಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ ಮಿತಿಮೀರಿ ಪರಮಾಣು ವಿದಳನೆಯನ್ನು ತಡೆಯಲು ಅಸಾಧ್ಯವಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ಕ್ರಿಯಾವೇಗವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಿದಲ್ಲಿ 239Pu ತಯಾರಿಕೆ ಸುಲಭ. ಈ ವಿಷಯದಲ್ಲಿ ಇ.ಫರ್ಮಿ, ಇ.ಪಿ. ವಿಗ್‌ನರ್ ಮೊದಲಾದವರು ಪ್ರಭಾವಯುತ ಕೆಲಸಮಾಡಿ ಪರಮಾಣು ಅಟ್ಟಣೆಯನ್ನು (ಪೈಲ್) ಸೃಜಿಸಿದರು. ಜೇನುಗೂಡನ್ನು ಹೋಲುವಂಥ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಅಟ್ಟಣೆಗಳನ್ನು ಜೋಡಿಸಿ ಅವುಗಳ ಮಧ್ಯದಲ್ಲಿ ಯುರೇನಿಯಮ್ ತುಂಡುಗಳನ್ನು ಇರಿಸಿದರು. ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಅತಿವೇಗದ ನ್ಯೂಟ್ರಾನುಗಳನ್ನು ಹೀರಿ ಅವುಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಇದರಿಂದ 239Puವನ್ನು ಪಡೆಯುವುದು ಕೈಗೊಂಡಿತು. ಇಂಥ ಪ್ರಥಮ ಅಟ್ಟಣೆಯನ್ನು 1942 ಡಿಸೆಂಬರ್ 2ರಂದು ರಚಿಸಿ ಅದರ ಸಾಧ್ಯತೆಯನ್ನು ತೋರಿಸಲಾಯಿತು. ಅನಂತರ ಈ ಲೋಹದ ತಯಾರಿಕೆಯನ್ನು ಬೃಹತ್ ಮೊತ್ತದಲ್ಲಿ ಯೋಜಿಸಲಾಯಿತು. ಪ್ರಯೋಗ ಶಾಲೆಗಳಲ್ಲಿ ಮಹತ್ತ್ವದ ಸಂಶೋಧನೆಗಳಾದುವು. ಅವುಗಳ ಮುಖ್ಯ ಉದ್ದೇಶ ಎರಡು: ಹೇಗೆ ಇದನ್ನು ಹೆಚ್ಚುವರಿಯಲ್ಲಿ ಪಡೆಯಬಹುದು ಮತ್ತು ಹೇಗೆ ಇದನ್ನು ಇತರ ಫಲಿತ ವಸ್ತುಗಳಿಂದ ಬೇರ್ಪಡಿಸಬಹುದು. ಈ ಪ್ರಯೋಗಗಳು ಬಹಳ ಅಪಾಯಕಾರಿ. ಹೊರಹೊಮ್ಮುವ ವಿಕಿರಣ ಅತಿ ತೀಕ್ಷ್ಣ. ಅತಿಭಯಾನಕ ಸ್ಛೋಟನೆಯ ಸಂಭಾವ್ಯತೆಯೂ ಉಂಟು. ಈ ತೊಂದರೆಗಳಾಗದಂತೆ ಪ್ರಯೋಗ ನಡೆಸಲು ಭೌತ ಮತ್ತು ರಸಾಯನವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು, ವೈದ್ಯರು, ಎಂಜಿನಿಯರುಗಳು ಆದಿಯಾಗಿ ಅನೇಕ ಸಂಶೋಧಕರು ಭಾಗವಹಿಸಿದರು. ಅತಿ ಮಹತ್ತ್ವದ ವಿಚಾರ ವಿನಿಮಯಗಳಾದ ಬಳಿಕ  239Pu ವನ್ನು  ಪ್ರತ್ಯೇಕಿಸುವ ವಿಧಾನ ಎಫ್.ಎಚ್ ಸ್ಪೆಡಿಂಗ್ ಎಂಬವರ ನೇತೃತ್ವದಲ್ಲಿ ಪ್ರಾರಂಭವಾಯಿತು. ಆ ಕಾಲಕ್ಕೆ ನುರಿತ ವಿಕಿರಣವಿಜ್ಞಾನಿಗಳ ಅಭಾವವಿದ್ದುದರಿಂದ ಮೊದಲು ಅವರ ತರಬೇತಿಯನ್ನು ಗ್ಲೆನ್ ಟಿ.ಸೀಬೊರ್ಗ್ ಎಂಬವರು ಪ್ರಾರಂಭಿಸಿದರು. (1942ರ ಬೇಸಿಗೆ). ಮೊದಲ ಹಂತದಲ್ಲಿ 239Puವಿನ ಬೇರ್ಪಡಿಕೆಯ ಕೆಲವು ಸಾಧ್ಯ ವಿಧಾನಗಳನ್ನು ಚರ್ಚಿಸಲಾಯಿತು. ಇವುಗಳ ಆಧಾರದಮೇಲೆ ಯುಕ್ತ ಯಂತ್ರಗಳ ಜೋಡಣೆಯಾಗಬೇಕಿತ್ತು. ಅವಕ್ಷೇಪಣ (ಪ್ರೆಸಿಪಿಟೇಶನ್), ದ್ರಾವಣದಿಂದ ಆಸವನ (ಸಾಲ್ವೆಂಟ್ ಎಕ್ಸ್‌ಟ್ರ್ಯಾಕ್ಷನ್), ಬಾಷ್ಪಶೀಲತೆ (ವೊಲಟೈಲಿಟಿ), ಮೇಲ್ಮೈ ಹೀರುವಿಕೆಯಿಂದ ಬೇರ್ಪಡಿಕೆ, ಉಚ್ಚಶಾಖಲೋಹವಿಜ್ಞಾನ ಮತ್ತು ಉಚ್ಚಶಾಖರಾಸಾಯನಿಕ ತತ್ತ್ವಗಳ ಮೇಲೆ ಬೇರ್ಪಡಿಕೆಯ ಸಾಧ್ಯಾಸಾಧ್ಯತೆಗಳನ್ನು ವಿಮರ್ಶಿಸಲಾಯಿತು. ಅಂತ್ಯದಲ್ಲಿ ಅವಕ್ಷೇಪಣ ವಿಧಾನವೇ ಆಗಿನ ಸಂದರ್ಭಕ್ಕೆ ಯುಕ್ತವಾದದ್ದೆಂದು ತೀರ್ಮಾನಿಸಲಾಯಿತು. ಈ ವಿಧಾನದಿಂದ ಯುದ್ಧದ ಅವಸರಕ್ಕೆ ಬೇಕಾದ, ಸ್ವಲ್ಪ ಮೊತ್ತದಲ್ಲಿಯಾದರೂ 239Pu ವನ್ನು ಪಡೆಯುವ ನಂಬಿಕೆಯಿತ್ತು. ಬೇರೆ ವಿಧಾನಗಳಿಂದ ಈ ಲೋಹವನ್ನು ಹೆಚ್ಚುವರಿಯಲ್ಲಿ ಪಡೆಯಲು ತತ್ತ್ವಶಃ ಸಾಧ್ಯವಿದ್ದರೂ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕವಾಗಿ ಪಡೆಯುವ ಭರವಸೆ ಆಗ ಇರಲಿಲ್ಲ. ಆದರೆ ಈ ವಿಧಾನದಲ್ಲಿ ಕ್ರಿಯೆ ಹೊಂದದ ಯುರೇನಿಯಮ್ಮನ್ನು ಮರಳಿ ಪಡೆಯುವ ಸಾಧ್ಯತೆ ಸೊನ್ನೆ. ಹತ್ತು ಲಕ್ಷ ತೂಕ ಯುರೇನಿಯಮ್ಮಿನಲ್ಲಿ ಕೇವಲ 250 ತೂಕ ಮಾತ್ರ ಪ್ಲೂಟೋನಿಯಮ್ ಇರುತ್ತದೆ. ಇಷ್ಟು ಕಡಿಮೆ ಮೊತ್ತದ ಪ್ಲೂಟೋನಿಯಮ್ಮನ್ನು ಅದರ ಸಂಯಕ್ತಕ್ಕೆ  ಪರಿವರ್ತಿಸಿ ಅವಕ್ಷೇಪಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ. ಆದ್ದರಿಂದ ಇದನ್ನು ಬೇರೆ ಸಂಯುಕ್ತಗಳೊಡನೆ ಸಹಾವಕ್ಷೇಪಿಸಲು (ಕೋಪ್ರೆಸಿಪಿಟೇಶನ್) ಯೋಜಿಸಲಾಯಿತು. ಯುರೇನಿಯಮ್ಮಿನಿಂದ ಬರುವ ವಿಸಂಘಟಿತ ಉತ್ಪನ್ನಗಳನ್ನು ಬೇರ್ಪಡಿಸಲು ಈ ಪ್ರಯೋಗದಿಂದ ಸಾಧ್ಯವಾಯಿತು. ಇದಕ್ಕೆ ಶುಚಿಗೊಳಿಸುವಿಕೆ ಎಂದು ಹೆಸರು. ಎಂದರೆ ಈ ಪ್ರಯೋಗ ಪ್ಲೂಟೋನಿಯಮ್ ಮಾತ್ರವೇ ಅಲ್ಲ. ಅನೇಕ ಹೊಸ ಕೃತಕಧಾತುಗಳ ಬೇರ್ಪಡಿಕೆ ಕೂಡ ಅಗಿದೆ. ಇದರಲ್ಲಿ ಅತಿ ಕಷ್ಟದ ಭಾಗ ಕೆಲಸಗಾರರು ಈ ಧಾತುಗಳಿಂದ ಹೊರಹೊಮ್ಮುವ ಅಪಾಯಕಾರಿ ವಿಕಿರಣದಿಂದ ದೂರವಿರಬೇಕಾದದ್ದು. ದೊರೆತ 239Pu ಒಂದು ಸಂಧಿಸ್ಥ ತೂಕಕ್ಕಿಂತ (ಕ್ರಿಟಿಕಲ್ ಮಾಸ್) ಹೆಚ್ಚಾಗಿರಬಾರದು. ಹಾಗಿದ್ದರೆ ಅದು ಸ್ವಪ್ರೇರಣೆಯಿಂದ ಸ್ಛೋಟಿಸುತ್ತದೆ. ಇದೇ ಪರಮಾಣು ಬಾಂಬಿನಲ್ಲಿ ಅಡಗಿರುವ ಮೂಲತತ್ತ್ವ. ಈ ನಿಯಮಗಳನ್ನು ಅನುಸರಿಸಿ ಶುಭ್ರ 239Pu ವನ್ನು ಪಡೆಯಬೇಕು. ಈ ಕಾರ್ಯದಲ್ಲಿದ್ದ ಮೂಲ ಅಡಚಣೆ ಎಂದರೆ 239Pu ಬಗ್ಗೆ ಆಗ ಇದ್ದ ಅಸಂಪೂರ್ಣಜ್ಞಾನ. ಸೈಕ್ಲೊಟ್ರಾನಿನಲ್ಲಿ ಯುರೇನಿಯಮ್ ಪರಮಾಣುಗಳನ್ನು ನ್ಯೂಟ್ರಾನುಗಳಿಂದ ಬಂಬಾಯಿಸಿದಾಗ ಅತಿ ಕಡಿಮೆ ಪ್ಲೂಟೋನಿಯುಮ್ ಧಾತು ದೊರೆಯುತ್ತದೆಂಬುದನ್ನು ಅನುರೇಖದ ತಂತ್ರದಿಂದ (ಟ್ರೇಸರ್ ಟಿಕ್ನೀಕ್) ಮಾತ್ರ ತಿಳಿಯಲಾಗಿತ್ತು. ಇದನ್ನು ಪ್ರತ್ಯೇಕವಾಗಿ ಪಡೆದು ಅದರ ರಾಸಾಯನಿಕ ಗುಣಗಳನ್ನು ತಿಳಿದಿರಲಿಲ್ಲ. ಅನುರೇಖನ ರಸಾಯನವಿಜ್ಞಾನ ಆಗ ಇನ್ನೂ ಹೊಸತು. ಈ ವಿಷಯ ಎಲ್ಲವನ್ನೂ ಗಮನದಲ್ಲಿಟ್ಟು ಊಹಿಸಿದ್ದಕ್ಕಿಂತಲೂ ಸಮರ್ಪಕವಾಗಿ 239Puವನ್ನು ತಯಾರಿಸಲಾಯಿತು. ಇದರ ವಿವರ ಹೀಗೆ. ವಿಕಿರಣನಗೊಳಿಸಿದ ಯುರೇನಿಯಮ್ಮನ್ನು ನೈಟ್ರಿಕ್ ಅಮ್ಲದಲ್ಲಿ ವಿಲೀನಗೊಳಿಸಿ ಯುರೇನಿಯಮ್ ಒತ್ತರಿಸಿದಂತೆ ಸಲ್ಫ್ಯೂರಿಕ್ ಆಮ್ಲವನ್ನು ಬೆರೆಸಿ, ಬಿಸ್ಮತ್ ಫಾಸ್ಛೇಟನ್ನು ಸೇರಿಸಿದಾಗ 239Pu(iv) ಸಹಾವಕ್ಷೇಪಿಸಿತು. ಉತ್ಕರ್ಷಿಸಿದ 239Pu(iv) ಅವಕ್ಷೇಪಿಸದೇ ಇರುವುದು ಈ ವಿಧಾನದ ಅನಿರೀಕ್ಷಿತ. ಇದನ್ನು ಅಪಕರ್ಷಿಸಿ ಬಿಸ್ಮತ್ ಫಾಸ್ಛೇಟಿನಿಂದ ಸಹಾವಕ್ಷೇಪಿಸಿದಾಗ 239Pu(iv) ಅವಕ್ಷೇಪಿಸಿತು. ಹೀಗೆ ಪ್ಲೂಟೋನಿಯಮ್ಮನ್ನು ಉತ್ಕರ್ಷಿಸಿ ಅಪಕರ್ಷಿಸಿ ಸಹಾವಕ್ಷೇಪಿಸಿದಾಗ ಅದರ ಸಾರತೆ ಹೆಚ್ಚುತ್ತ ಹೋಯಿತು. ಮುಂದಿನ ಪ್ರಯೋಗಗಳಲ್ಲಿ ಬಿಸ್ಮತ್ ಫಾಸ್ಛೇಟ್ ಮತ್ತು ಲ್ಯಾಂಥನಮ್ ಪ್ಲೂರೈಡ್ ಮಿಶ್ರಣವನ್ನು ಉಪಯೋಗಿಸಿ ಉತ್ತಮ ಫಲಿತಾಂಶಗಳನ್ನು ಪಡೆಯಲಾಯಿತು. ಕೊನೆಯ ಹಂತಗಳಲ್ಲಿ ಪ್ಲೂಟೋನಿಯಮ್ ಫಾಸ್ಛೇಟಿನ ಸಾಕಷ್ಟು ಸಾರಯುತ ದ್ರಾವಣ ದೊರೆತದ್ದರಿಂದ ಸಹಾವಕ್ಷೇಪವಿಲ್ಲದೆ ನೇರವಾಗಿ ನೈಟ್ರಿಕ್ ಆಮ್ಲದ ದ್ರಾವಣದಿಂದ ಪ್ಲೂಟೋನಿಯಮ್ ಪರಾಕ್ಸೈಡನ್ನು ಅವಕ್ಷೇಪಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಾಯಿತು. ಈ ಕೊನೆಯ ಹಂತವನ್ನು ಅನೇಕ ಬಾರಿ ಪುನರಾವರ್ತಿಸಿ ಸಾಕಷ್ಟು ಶುಭ್ರ ಪ್ಲೂಟೋನಿಯಮ್ ಪರಾಕ್ಸೈಡನ್ನು ಪಡೆಯಲಾಯಿತು.