Jabarkan Plutonium-238 dari Isotop plutonium

Ada sejumlah kecil 238Pu dalam plutonium dari reaktor penghasil plutonium biasa. Namun, pemisahan isotop akan cukup mahal bila dibandingkan dengan metode lain: ketika sebuah atom 235U menangkap sebuah neutron, ia diubah menjadi keadaan tereksitasi dari 236U Beberapa inti 236U yang tereksitasi mengalami fisi, tetapi beberapa meluruh menjadi keadaan dasar dari 236U. Penangkapan neutron lebih lanjut menciptakan 237U, yang memiliki waktu paruh 7 hari dan dengan cepat meluruh menjadi 237Np. Karena hampir semua neptunium diproduksi dengan cara ini atau terdiri dari isotop yang meluruh dengan cepat, seseorang dapat mendapatkan 237Np yang hampir murni dengan pemisahan kimia neptunium. Setelah pemisahan kimia ini, 237Np kembali diiradiasi oleh neutron reaktor untuk diubah menjadi 238Np, yang meluruh menjadi 238Pu dengan waktu paruh 2 hari.

240Pu sebagai rintangan untuk senjata nuklir

Plutonium-240 mengalami fisi spontan sebagai mode peluruhan sekunder pada tingkat yang kecil tapi signifikan. Kehadiran 240Pu membatasi penggunaan plutonium dalam bom nuklir, karena fluks neutron dari fisi spontan memulai reaksi berantai sebelum waktunya, menyebabkan pelepasan energi awal yang secara fisik membubarkan inti sebelum ledakan penuh tercapai. Hal ini mencegah sebagian besar inti dari partisipasi dalam reaksi berantai dan mengurangi kekuatan bom.

Plutonium yang terdiri dari lebih dari 90% 239Pu disebut plutonium tingkat senjata; plutonium dari bahan bakar nuklir bekas dari reaktor daya komersial umumnya mengandung paling sedikit 20% 240Pu dan disebut plutonium tingkat reaktor. Namun, senjata nuklir modern menggunakan penguat fusi, yang mengurangi masalah predetonasi; jika bijinya dapat menghasilkan senjata nuklir bahkan dalam sepersekian kiloton, yang cukup untuk memulai fusi deuterium-tritium, ledakan neutron yang dihasilkan akan memecah cukup plutonium untuk memastikan hasil puluhan kiloton.

Kontaminasi 240Pu adalah alasan mengapa senjata plutonium harus menggunakan metode ledakan. Secara teoretis, 239Pu murni dapat digunakan dalam senjata nuklir jenis bedil, tetapi mencapai tingkat kemurnian ini sangatlah sulit. Kontaminasi. 240Pu telah terbukti membawa berkah bagi desain senjata nuklir. Walaupun ia menciptakan penundaan dan sakit kepala selama Proyek Manhattan karena kebutuhan untuk mengembangkan teknologi ledakan, kesulitan-kesulitan yang sama saat ini menjadi penghalang bagi proliferasi nuklir. Perangkat ledakan juga secara inheren lebih efisien dan kurang rentan terhadap detonasi yang tidak disengaja daripada senjata jenis bedil.