Plutoni
Tính chất > Tạo hợp kim

Plutoni có thể tạo một số hợp kim và các hợp chất trung giann với hầu hết các kim loại khác, ngoại trừ các kim loại kiềm như lithi, natri, kali, và rubidi; và các kim loại kiềm thổ như magiê, calci, stronti, và bari; và kim loại đất hiếm như europi và ytterbi. Ngoài ra, các kim loại có thể gia công như crôm, molybden, niobi, tantali, và tungsten có thể hòa tan trong dung dịch plutoni, nhưng không hòa tan hoặc hòa tan rất ít trong plutoni rắn. Galli, nhôm, americi, scandi và ceri có thể ổn định hóa đồng phân δ của plutoni ở nhiệt độ phòng. Silic, indi, kẽm và zirconi cho phép tạo thành đồng phân δ khi làm lạnh nhanh. Một lượng lớn hafni, holmi và thali cũng cho phép duy trì pha δ ở nhiệt độ phòng. Neptuni là nguyên tố duy nhất có thể ổn định pha α ở nhiệt độ cao hơn.
Các hợp kim plutoni có thể được tạo ra bằng cách cho kim loại cần thiết vào plutoni nóng chảy. Nếu kim loại tạo hợp kim đủ tính khử, plutoni có thể được cho vào ở dạng oxide hay halide. Các hợp kim gali-plutoni pha δ và nhôm-plutoni được tạo ra bằng cách thêm plutoni(III) fluoride vào gali hoặc nhôm nóng chảy, đây là một điểm thuận lợi nhằm tránh việc tiếp xúc trực tiếp với kim loại plutoni có tính phản ứng cao.
Plutoni-galli được dùng để ổn định hóa pha δ của plutoni, nhằm tránh các vấn đề gặp phải khi nó chuyển sang pha α và pha α-δ. Ứng dụng chủ yếu của nó là trong các pit của implosion nuclear weapons.
Plutoni-nhôm là một hợp kim thay thế cho hợp kim Pu-Ga. Nó là thành phần ban đầu dùng trong việc ổn định hóa pha δ, nhưng nó có khuynh hướng phản ứng với các hạt alpha và giải phóng neutron làm giảm công năng của nó trong các vũ pit của vũ khí hạt nhân. Hợp kim plutoni-nhôm cũng có thể được ứng dụng làm một phần của nhiên liệu hạt nhân.
Hợp kim plutoni-galli-coban (PuCoGa5) là một chất siêu dẫn phi truyền thống ở nhiệt độ dưới 18,5 kelvin, cường độ lớn hơn giá trị cao nhất giữa các hệ fermion nặng, và có dòng điện tới hạn lớn.
Hợp kim plutoni-zirconi có thể được sử dụng làm nhiên liệu hạt nhân.
Các hợp kim plutoni-ceri và plutoni-ceri-coban cũng được dùng làm nhiên liệu hạt nhân.
Plutoni-urani, với khoảng 15–30% mol. plutoni, có thể được dùng làm nhiên liệu hạt nhân cho các lò phản ứng tái sinh nhan. Do tính tự cháy và sự nhạy cảm cao của nó đối với ăn mòn tại điểm tự bốc cháy hay việc phân hủy sau khi tiếp xúc với không khí nên cần tạo hợp kim với các thành phần khác. Thêm nhôm, cacbon hay đồng vào sẽ không làm cải thiện tôlàm tăng tôc độ tự phân hủy một cách đáng kể; còn nếu thêm zirconi và sắt sẽ tăng tính chống ăn mòn nhưng chúng có thể phân hủy trong vài tháng trong không khí. nếu thêm vào titan hay zirconi sẽ làm tăng điểm nóng chảy của hợp kim.
Các hợp kim plutoni-urani-titan và plutoni-urani-zirconi đã được nghiên cứu để dùng làm nhiên liệu hạt nhân. Việc thêm vào nguyên tố thứ 3 sẽ làm tăng khả năng chống ăn mòn, giảm tính cháy, và tăng tính dẻo, tính kéo sợi, độ bền và sự nở vì nhiệt. Plutoni-urani-molybden có khả năng chống ăn mòn tốt nhất, vì nó tạo thành một lớp oxide mỏng bảo vệ, nhưng với titan và zirconi thì chỉ có tác dụng về mặt vật lý.
Hợp kim thori-urani-plutoni đã được nghiên cứu để làm nhiên liệu hạt nhân cho các lò phản ứng tái sinh nhanh.