Plutonium
Sejarah > Penelitian awal

Sifat-sifat kimia plutonium ditemukan menyerupai uranium setelah dilakukan kajian awal selama beberapa bulan. Penelitian awal dilanjutkan di Met Lab rahasia Universitas Chicago. Pada tanggal 20 Agustus 1942, sejumlah kecil unsur ini diisolasi dan diukur untuk pertama kalinya. Sekitar 50 mikrogram plutonium-239 yang dikombinasikan dengan uranium dan produk fisi dihasilkan, namun hanya sekitar 1 mikrogram yang berhasil diisolasi. Prosedur ini memungkinkan para kimiawan untuk menentukan berat atom unsur baru ini. Pada tanggal 2 Desember 1942, di lapangan raket di bawah tribun barat di Lapangan Stagg Universitas Chicago, para peneliti yang dipimpin oleh Enrico Fermi mencapai reaksi rantai mandiri pertama dalam tumpukan grafit dan uranium yang dikenal sebagai CP-1. Menggunakan informasi teoretis yang dikumpulkan dari pengoperasian CP-1, DuPont membangun reaktor produksi eksperimental berpendingin udara, yang dikenal sebagai X-10, dan fasilitas pemisahan bahan kimia percontohan di Oak Ridge. Fasilitas pemisahan, menggunakan metode yang dikembangkan oleh Glenn T. Seaborg dan tim peneliti di Met Lab, menghilangkan plutonium dari uranium yang disinari dalam reaktor X-10. Informasi dari CP-1 juga berguna bagi ilmuwan Met Lab yang merancang reaktor produksi plutonium berpendingin air untuk Hanford. Konstruksi di tempat tersebut dimulai pada pertengahan 1943.
Pada bulan November 1943, beberapa plutonium trifluorida direduksi untuk membuat sampel logam plutonium pertama: beberapa mikrogram manik-manik logam. Plutonium yang dihasilkan cukup banyak untuk membuatnya menjadi unsur sintetis pertama yang terlihat dengan mata telanjang.
Sifat-sifat nuklir plutonium-239 juga dikaji; para peneliti menemukan bahwa ketika dihantam oleh neutron, ia akan memecah (fisi) dengan melepaskan lebih banyak neutron dan energi. Neutron ini kemudian dapat menghantam atom plutonium-239 lainnya, dan mengakibatkan reaksi rantai yang meningkat secara eksponensial. Reaksi rantai ini dapat mengakibatkan ledakan yang cukup besar untuk menghancurkan sebuah kota jika cukup banyak isotop yang terkonsentrasi untuk mencapai massa kritis.
Selama tahap awal penelitian, beberapa hewan digunakan untuk mempelajari efek zat radioaktif terhadap kesehatan. Studi ini dimulai pada tahun 1944 di Universitas California di Laboratorium Radiasi Berkeley dan dilakukan oleh Joseph G. Hamilton. Hamilton ingin menjawab pertanyaan mengenai bagaimana plutonium akan bervariasi dalam tubuh tergantung pada mode paparan (ingesti oral, inhalasi, absorpsi melalui kulit), tingkat retensi, dan bagaimana plutonium akan diperbaiki dalam jaringan dan didistribusikan di antara berbagai organ. Hamilton mulai memberikan bagian mikrogram terlarut dari senyawa plutonium-239 kepada tikus menggunakan keadaan valensi yang berbeda dan metode yang berbeda untuk memasukkan plutonium (secara oral, intravena, dll.). Akhirnya, laboratorium di Chicago juga melakukan eksperimen injeksi plutoniumnya sendiri dengan menggunakan berbagai hewan seperti tikus, kelinci, ikan, dan bahkan anjing. Hasil penelitian di Berkeley dan Chicago menunjukkan bahwa perilaku fisiologis plutonium berbeda secara signifikan dengan radium. Hasil yang paling mengkhawatirkan adalah adanya pengendapan plutonium yang signifikan di hati dan di bagian tulang yang "bermetabolisme aktif". Selain itu, laju eliminasi plutonium dalam ekskreta berbeda di antara spesies hewan sebanyak lima kali lipat. Variasi seperti itu membuat sangat sulit untuk memperkirakan berapa lajunya bagi manusia.