Plutonium
Karakteristik > Paduan

Plutonium dapat membentuk paduan dan senyawa intermediat dengan sebagian besar logam lainnya. Pengecualiannya meliputi litium, natrium, kalium, rubidium, dan sesium dari logam alkali; magnesium, kalsium, stronsium, dan barium dari logam alkali tanah; serta europium dan iterbium dari logam tanah jarang. Pengecualian sebagian meliputi logam tahan api kromium, molibdenum, niobium, tantalum, dan wolfram, yang larut dalam plutonium cair, tetapi tidak larut atau hanya sedikit larut dalam plutonium padat. Galium, aluminium, amerisium, skandium dan serium dapat menstabilkan fase-δ plutonium dalam suhu kamar. Silikon, indium, seng, dan zirkonium memungkinkan pembentukan keadaan-δ metastabil ketika didinginkan dengan cepat. Jumlah hafnium, holmium, dan talium yang tinggi juga dapat mempertahankan fase-δ pada suhu kamar. Neptunium adalah satu-satunya unsur yang dapat menstabilkan fase-α pada suhu yang lebih tinggi.
Paduan plutonium dapat diproduksi dengan menambahkan sebuah logam ke plutonium cair. Jika logam pemadu cukup reduktif, plutonium dapat ditambahkan dalam bentuk oksida atau halida. Paduan plutonium–galium dan plutonium–aluminium fase-δ diproduksi dengan menambahkan plutonium(III) fluorida pada galium atau aluminium cair, yang memiliki keuntungan untuk menghindari kontak langsung dengan logam plutonium yang sangat reaktif.
Paduan plutonium–galium digunakan untuk menstabilkan fase-δ plutonium, menghindari masalah terkait fase-α dan α–δ. Penggunaan utamanya adalah pada biji senjata nuklir delakan.
Paduan plutonium–aluminium adalah alternatif paduan Pu–Ga. Ia adalah unsur asli yang dipertimbangkan untuk stabilisasi fase-δ, tetapi kecenderungannya untuk bereaksi dengan partikel alfa dan melepaskan neutron mengurangi kegunaannya untuk biji senjata nuklir. Paduan plutonium–aluminium juga dapat digunakan sebagai komponen bahan bakar nuklir.
Paduan plutonium–galium–kobalt (PuCoGa5) adalah superkonduktor yang tidak konvensional, menunjukkan superkonduktivitas di bawah 18,5 K, satu urutan besar lebih tinggi dari yang tertinggi di antara sistem fermion berat, dan memiliki arus kritis yang besar.
Paduan plutonium–zirkonium dapat digunakan sebagai bahan bakar nuklir.
Paduan plutonium–serium dan plutonium–serium–kobalt digunakan sebagai bahan bakar nuklir.
Paduan plutonium–uranium, dengan kandungan plutonium sekitar 15–30 mol.%, dapat digunakan sebagai bahan bakar nuklir untuk reaktor pembiak cepat. Sifatnya yang piroforik dan kerentanannya yang tinggi terhadap korosi hingga dapat menyala sendiri atau swadisintegrasi setelah terpapar udara membutuhkan paduan dengan komponen lain. Penambahan aluminium, karbon atau tembaga tidak meningkatkan laju disintegrasi secara nyata, paduan zirkonium dan besi memiliki ketahanan korosi yang lebih baik tetapi juga terdisintegrasi dalam beberapa bulan di udara. Penambahan titanium dan/atau zirkonium akan meningkatkan titik lebur paduan secara signifikan.
Paduan plutonium–uranium–titanium dan plutonium–uranium–zirkonium telah diteliti untuk digunakan sebagai bahan bakar nuklir. Penambahan unsur ketiga meningkatkan ketahanan korosi, mengurangi sifat mudah terbakar, dan meningkatkan keuletan, fabrikabilitas, kekuatan, dan ekspansi termal. Paduan plutonium–uranium–molibdenum memiliki ketahanan korosi terbaik, membentuk lapisan pelindung oksida, tetapi titanium dan zirkonium lebih disukai karena alasan fisika.
Paduan torium–uranium–plutonium telah diteliti sebagai bahan bakar nuklir untuk reaktor pembiak cepat.