Jabarkan Fisi nuklir dari Plutonium

Plutonium adalah sebuah logam aktinida radioaktif yang isotopnya, plutonium-239, merupakan salah satu dari tiga isotop fisil utama (sisanya adalah uranium-233 dan uranium-235); plutonium-241 juga bersifat sangat fisil. Agar dapat dianggap fisil, inti atom dari suatu isotop harus dapat memecah (fisi) ketika ditembakkan dengan sebuah neutron yang bergerak lambat dan melepaskan sejumlah neutron tambahan yang cukup untuk mempertahankan reaksi rantai nuklir dengan memecahkan inti selanjutnya.

Plutonium-239 murni dapat memiliki faktor penggandaan (keff) lebih besar dari satu, yang berarti bahwa jika logam tersebut tersedia dalam jumlah yang cukup dan dengan geometri yang sesuai (misalnya bola dengan ukuran yang cukup), ia dapat membentuk massa kritis. Selama fisi, sebagian kecil dari energi pengikatan nuklir, yang mengikat inti agar tetap bersama, dilepaskan sebagai energi elektromagnetik dan kinetik dalam jumlah besar (sebagian besar energi kinetik diubah dengan cepat menjadi energi panas). Fisi satu kilogram plutonium-239 dapat menghasilkan ledakan yang setara dengan . Jumlah energi yang sangat besar inilah yang membuat plutonium-239 berguna dalam senjata dan reaktor nuklir.

Keberadaan isotop plutonium-240 dalam suatu sampel akan membatasi potensi bom nuklir plutonium, karena plutonium-240 memiliki laju fisi spontan yang relatif tinggi (~440 fisi per detik per gram—lebih dari 1.000 neutron per detik per gram), sehingga meningkatkan tingkat neutron latar, yang pada akhirnya akan meningkatkan risiko pradetonasi. Plutonium dapat dikategorikan ke dalam berbagai tingkatan, yaitu tingkat senjata, tingkat bahan bakar, atau tingkat reaktor, bergantung pada persentase plutonium-240 yang dikandungnya. Plutonium tingkat senjata memiliki kadar plutonium-240 kurang dari 7%. Plutonium tingkat bahan bakar memiliki kadar plutonium-240 dari 7% hingga kurang dari 19%, dan tingkat reaktor daya memiliki kadar plutonium-240 sebesar 19% atau lebih. Plutonium tingkat super, dengan kadar plutonium-240 kurang dari 4%, digunakan dalam senjata Angkatan Laut A.S. yang disimpan di dekat awak kapal dan kapal selam, karena radioaktivitasnya yang lebih rendah. Isotop plutonium-238 tidak bersifat fisil tetapi dapat mengalami fisi nuklir dengan mudah dengan neutron cepat serta dapat mengalami peluruhan alfa. Semua isotop plutonium dapat "dibiakkan" menjadi bahan fisil dengan satu atau lebih absorpsi neutron, baik diikuti peluruhan beta atau tidak. Hal ini membuat isotop plutonium nonfisil menjadi bahan yang subur.