Plutonium-244

Plutonium-244 (244Pu atau Pu-244) adalah sebuah isotop plutonium yang memiliki waktu paruh 80 juta tahun. Ia lebih panjang dari isotop plutonium lainnya dan lebih panjang dari isotop aktinida lainnya kecuali tiga isotop yang melimpah secara alami: uranium-235 (704 juta tahun), uranium-238 (4,468 miliar tahun), dan torium-232 (14,05 miliar tahun). Meskipun penelitian yang bertentangan, mengingat matematika peluruhan plutonium-244, jumlah yang sangat kecil masih harus ada dalam komposisi Bumi, membuat plutonium berkemungkinan meskipun belum terbukti sebagai unsur primordial yang berumur pendek. Pengukuran yang akurat, dimulai pada awal 1970-an, telah mendeteksi plutonium-244, menjadikannya sebagai nuklida primordial berumur pendek. Jumlah 244Pu di nebula pra-Matahari (4,57×109 tahun yang lalu) diperkirakan 0,8% jumlah 238U. Karena usia Bumi adalah sekitar 57 kali waktu paruh 244Pu, jumlah plutonium-244 yang tersisa seharusnya sangat kecil; Hoffman dkk. memperkirakan kandungannya dalam mineral tanah jarang bastnäsite sebagai c244 = 1,0×10−18g/g, yang sesuai dengan kandungan dalam kerak Bumi serendah 3×10−25 g/g (yaitu massa total plutonium-244 di kerak bumi adalah sekitar 9 g). Karena plutonium-244 tidak dapat dengan mudah diproduksi dengan penangkapan neutron alami di lingkungan aktivitas neutron rendah dari bijih uranium (lihat di bawah), kehadirannya tidak dapat dijelaskan secara masuk akal dengan cara lain selain penciptaan oleh nukleosintesis proses r dalam supernova. Dengan demikian, plutonium-244 harus menjadi isotop primordial yang berumur terpendek kedua (setelah samarium-146) dan terberat yang pernah terdeteksi atau diprediksi secara teoritis. Jumlah renik 244Pu (yang tiba di Bumi dalam 10 juta tahun terakhir) ditemukan di bebatuan dari samudra Pasifik oleh perusahaan eksplorasi minyak Jepang. Pendeteksian 244Pu primordial pada tahun 1971 tidak dikonfirmasi oleh pengukuran terbaru yang lebih sensitif menggunakan metode spektrometri massa akselerator. Dalam penelitian ini, tidak ada jejak plutonium-244 dalam sampel bastnäsite (diambil dari tambang yang sama seperti pada penelitian awal) yang dapat teramati, jadi hanya batas atas kandungan 244Pu yang diperoleh: c244 < 0,15×10−18 g/g, yaitu 370 (atau kurang) atom per gram dalam sampel tersebut, setidaknya 7 kali lebih rendah dari kelimpahan yang diukur oleh Hoffman dkk. Plutonium-244 antarbintang yang hidup telah terdeteksi dalam debu meteorit di sedimen laut, meskipun tingkat yang terdeteksi jauh lebih rendah daripada yang diperkirakan dari pemodelan jatuhan saat ini dari medium antarbintang. Penting untuk diingat, bagaimanapun, bahwa untuk menjadi nuklida primordial – yang merupakan amalgam yang mengorbit Matahari dan akhirnya menyatu ke Bumi – plutonium-244 harus terdiri dari beberapa nebula Matahari, bukannya diisi ulang oleh debu meteorit ekstrasurya. Kehadiran plutonium-244 dalam komposisi meteorit tanpa bukti bahwa meteor tersebut berasal dari piringan formasi Tata Surya mendukung hipotesis bahwa 244Pu cukup melimpah untuk menjadi bagian dari piringan itu, jika meteor ekstrasurya memuatnya di beberapa sistem lain yang didukung gravitasi, tetapi meteor seperti itu tidak dapat membuktikan hipotesis. Hanya penemuan 244Pu hidup yang tidak mungkin dalam komposisi Bumi yang dapat melakukannya. Tidak seperti plutonium-238, plutonium-239, plutonium-240, plutonium-241, dan plutonium-242, plutonium-244 tidak diproduksi secara kuantitas oleh siklus bahan bakar nuklir, karena penangkapan neutron lebih lanjut pada plutonium-242 menghasilkan plutonium-243 yang memiliki waktu paruh yang pendek (5 jam) dan dengan cepat meluruh melalui peluruhan beta menjadi amerisium-243 sebelum memiliki banyak kesempatan untuk menangkap neutron lebih lanjut di lingkungan fluks neutron yang sangat tinggi. Secara teori, ledakan senjata nuklir dapat menghasilkan beberapa plutonium-244 dengan penangkapan neutron yang berurutan dengan cepat, yang mungkin dikaitkan dengan kejatuhan nuklir dari senjata semacam itu. Bagaimanpun, sampai saat ini, tidak ada transmutasi plutonium atau uranium yang ditemukan dalam jumlah yang cukup untuk diidentifikasi, terutama mengingat pengujian persenjataan nuklir di permukaan atau di atmosfer dihindari oleh dua kekuatan dunia yang sampai sekarang memiliki kemampuan untuk mengeksekusi tes seperti itu, dengan perjanjian bersama dalam Traktat Pelarangan Sebagian Uji Coba Nuklir tahun 1963.