istotop terpenting plutonium adalah plutonium-239 yang memiliki umur paruh 24.100 tahun.
plutonium-239 merupakan fisil, yakni ia dapat memecah ketika dibombardir oleh neutron termal, melepaskan energi, radiasi gamma, dan neutron yang lebih banyak.
oleh karena itu, dia dapat mempertahankan reaksi rantai nuklir setelah mencapai massa kritis.
sifat-sifat inilah yang memungkinkan plutonium digunakan sebagai senjata nuklir dan digunakan pada beberapa reaktor nuklir.
isotop paling stabil plutonium adalah plutonium-244, dengan umur paruh sekitar 80 juta tahun.
umur paruh ini cukup panjang untuk bisa ditemukan secara alami dalam jumlah kecil.
plutonium-238 memiliki umur paruh 88 tahun dan memancarkan partikel alfa.
ia adalah sumber panas pada generator termolistrik radioisotop (digunakan pada beberapa pesawat antariksa).
plutonium-240 memiliki laju fisi spontan yang tinggi sehingga akan meningkatkan tingkat neutron latar pada sampel.
keberadaan pu-240 akan membatasi potensi daya dan senjata suatu sampel.
ia juga digunakan sebagai titik tolok penentuan tingkat (grade) plutonium: tingkat senjata (< 7%), tingkat bahan bakar (719%), dan tingkat reaktor (> 19%).
pu-238 dapat disintesis dengan membombardir uranium-238 dengan deuteron, sedangkan pu-239 dengan disintesis dengan membombardir uranium-238 dengan neutron.
unsur 94 pertama kali disintesis oleh sekelompok ilmuwan yang dipimpin oleh glenn t. seaborg dan edwin mcmillan di universitas california, berkeley pada tahun 1940.
mcmillan kemudian menamai unsur baru tersebut plutonium (atas nama pluto).
penemuan plutonium kemudian menjadi bagian penting dalam proyek manhattan untuk mengembangkan bom atom selama perang dunia ii. uji nuklir pertama, "trinity" (juli 1945), dan bom atom kedua ("fat man") yang digunakan untuk menghancurkan kota nagasaki (agustus 1945) memiliki inti pu-239.
sama seperti logam-logam lainnya, plutonium memiliki penampilan perak mengkilat.
namun ketika terpapar dengan udara bebas, plutonium(iv) oksida akan terbentuk dengan cepat dan membuat logam tersebut menjadi kusam kelabu.
selain itu warna kuning dan hijau zaitun juga pernah dilaporkan.
(public domain text)
pada suhu kamar, plutonium berada dalam bentuk alotop alfanya.
bentuk alotrop inilah yang merupakan bentuk yang paling umum dan memiliki tingkat kekerasan seperti besi cor, terkecuali apabila ia dialoi dengan logam lainnya dan membuatnya menjadi lunak dan dapat dengan mudah diubah bentuk.
berbeda dengan kebanyakan jenis logam, plutonium bukanlah konduktor panas dan listrik yang baik.
ia memiliki titik leleh yang rendah (640 c) dan titik didih yang sangat tinggi (3,327 c).
emisi partikel alfa yang merupakan pelepasan inti helium berenergi tinggi adalah bentuk radiasi paling umum yang dipancarkan oleh plutonium.
panas yang dilepaskan selama pelepasan dan deselerasi partikel-partikel alfa ini membuat plutonium dengan ukuran sebesar bola sofbol terasa hangat ketika disentuh, sedangkan untuk massa plutonium yang lebih besar, ia dapat mendidihkan satu liter air dalam waktu beberapa menit (bervariasi tergantung pada komposisi isotop).
leona marshall: "when you hold a lump of it in your hand, it feels warm, like a live rabbit"
resistivitas plutonium pada suhu kamar sangatlah tinggi jika dibandingkan dengan logam lain dan ia akan semakin tinggi ketika temperatur diturunkan.
tren peningkatan resistivitas ini akan diteruskan sampai dengan 100 k. di bawah temperatur ini, resistivitas akan menurun drastis.
ketika temperatur menurun sampai dengan 20 k, resistivitas meningkat kembali oleh karena kerusakan radiasi (laju peningkatan sesuai dengan komposisi isotop).
oleh karena swa-iradiasi (self-irradiation) plutonium, ia akan memperlihatkan kelelahan (fatigue) pada keseluruhan struktur kristalnya, yang berarti bahwa penataan atom pada kristal akan dikacaukan oleh radiasi tersebut dari waktu ke waktu.
namun, swa-iradiasi juga dapat mengakibatkan pelunakan yang dapat mengimbangi beberapa efek lelah ketika temperatur ditingkatkan di atas 100 k.
keberadaan banyak alotrop ini membuat pemrosesan plutonium sangat sulit.
sebagai contohnya bentuk  plutonium terbentuk pada suhu kamar dan ia memiliki karakteristik yang mirip dengan besi cor, namun akan berubah menjadi seperti plastik dan mudah diubah bentuk ketika ia berubah menjadi alotrop  (beta) pada temperatur yang sedikit lebih tinggi.
alasan mengapa plutonium memiliki diagram fase yang rumit belumlah sepenuhnya diketahui.
plutonium dalam bentuk  (delta) umumnya terbentuk pada kisaran suhu 310 c sampai dengan 452 c, namun ia stabil pada suhu kamar apabila dialoi dengan galium, aluminium, ataupun serium dalam persentase rendah.
bentuk delta plutonium memiliki sifat-sifat yang lebih mirip dengan sifat logam pada umumnya.
ia kira-kira sekuat dan selunak aluminium.
plutonium merupakan logam aktinida radioaktif.
isotop plutonium-239 (pu-239) merupakan salah satu dari tiga isotop fisil utama (sisanya adalah uranium-233 dan uranium-235).
agar dapat dianggap sebagai fisil, inti atom sebuah isotop haruslah dapat memecah (fisi) ketika ditembakkan dengan neutron dan melepaskan sejumlah neutron tambahan yang cukup untuk mempertahankan reaksi berantai nuklir dengan memecahkan inti selanjutnya.
keberadaan isotop plutonium-240 (pu-240) pada suatu sampel akan membatasi potensial bom nuklir plutonium.
hal ini dikarenakan pu-240 memiliki laju fisi spontan yang tinggi (~440 fisi per detik per gram setiap 1.000 neutron per detik per gramsamuel glasstone and leslie m. redman, an introduction to nuclear weapons (atomic energy commission division of military applications report wash-1038, june 1972), p. 12.), sehingga meningkatkan tingkat neutron latar, yang pada akhirnya akan meningkatkan risiko pradetonasi.
plutonium dapat dikategorikan ke dalam berbagai tingkatan, yaitu tingkat senjata, tingkat bahan bakar, dan tingkat reaktor, bergantung pada persentase pu-240 pada suatu sampel.
plutonium tingkat senjata memiliki kadar pu-240 kurang dari 7%, plutonium tingkat bahan bakar mengandung 7% - 19% pu-240, dan plutonium tingkat reaktor mengandung lebih dari 19% pu-240.
(public domain text) isotop plutonium-238 (pu-238) tidak dapat menjalani fisi nuklir dengan mudah, walaupun ia dapat mengalami peluruhan alfa.
isotop dan sintesis
isotop plutonium memiliki bilangan massa yang berkisar dari 228 sampai dengan 247.
modus peluruhan utama isotop dengan bilangan massa yang lebih rendah daripada isotop paling stabil pu-244 adalah fisi spontan dan emisi alfa.
kebanyakan akan menjadi isotop uranium (92 proton) dan neptunium (93 proton) sebagai produk peluruhan (dengan mengabaikan anang inti (daughter nuclei) yang dihasilkan selama proses fisi).
modus peluruhan utama isotop yang memiliki bilangan massa lebih tinggi daripada pu-244 adalah emisi beta, kebanyakan akan menjadi isotop amerisium (95 proton) sebagai produk peluruhan.
pu-241 merupakan isotop induk deret peluruhan neptunium, meluruh menjadi amerisium-241 via emisi beta maupun elektron.
pu-238 dan pu-239 adalah isotop yang paling sering disintesis.
pu-239 disintesis via reaksi berikut yang menggunakan uranium (u) dan neutron (n) via peluruhan beta () dengan neptunium (np) sebagai zat antara:
dengan kata lain, neutron yang berasal dari fisi u-235 ditangkap oleh inti u-238, menjadi u-239; peluruhan beta akan menambahkan sebuah proton, menjadi np-239 (umur paruh 2.36 hari), dan peluruhan beta lebih lanjut akan mengubahnya menjadi pu-239.
pu-238 disintesis dengan membombardir u-238 dengan deuteron (d, inti hidrogen berat) menurut reaksi berikut:
pada persamaan ini, deuteron menghantam u-238 dan menghasilkan dua neutron berserta np-238.
np-238 secara spontan meluruh dengan memancarkan partikel beta negatif menjadi pu-238.
panas peluruhan dan properti fisi
isotop plutonium mengalami peluruhan radioaktif dan menghasilkan panas peluruhan.
isotop yang berbeda menghasilkan panas per massa yang berbeda.
panas peluruhan biasanya dinyatakan dengan satuan watt/kilogram atau milliwatt/gram.
pada plutonium dengan jumlah besar dan pembuangan panas yang tidak cukup maka panas ini dapat berdampak signifikan.
semua isotop menghasilkan gamma lemah ketika meluruh.
panas peluruhan isotop plutonium isotop mode peluruhan paruh waktu (tahun) panas peluruhan (w/kg) neutron fisi spontan (1/(gs)) komentar
alfa menjadi 234u
panas peluruhan sangat tinggi.
dalam jumlah kecilpun berdampak signifikan.
digunakan pada generator termolistrik radioisotop.
alfa menjadi 235u
isotop utama yang banyak digunakan.
alfa menjadi 236u, fisi spontan
impurity utama pada sampel isotop 239pu.
plutonium-grade biasanya dinyatakan dalam persentase 240pu. fisi spontan yang tinggi menghalangi penggunaan pada senjata nuklir.
beta-minus, menjadi 241am
meluruh menjadi americium-241; its buildup presents a radiation hazard in older samples.
alfa menjadi 238u
sifat kimiawi dan senyawa plutonium
warna larutan yang ditampilkan oleh larutan plutonium bergantung pada keadaan oksidasi dan sifat-sifat anion asam.
anion asam akan memengaruhi derajat kompleksasi plutonium.
logam plutonium dihasilkan dengan mereaksikan plutonium(iv) fluorida dengan barium, kalsium ataupun litium pada suhu 1200 c.
ia akan diserang oleh asam, oksigen, dan uap, namun tidak oleh alkali dan akan larut dengan mudahnya ke dalam asam klorida, asam iodat, dan asam perklorat pekat.
lelehan logam plutonium harus disimpan dalam keadaan vakum ataupun pada atmosfer inert untuk menghindari terjadinya reaksi dengan udara.
pada suhu 135 c, logam plutonium akan menyala dan meledak jika diletakkan dalam karbon tetraklorida.
dengan adanya pembungkusan hidrida ini, logam plutonium bersifat piroforik, yang berarti ia akan menyala secara spontan.
oleh karena itu, logam plutonium biasanya ditangani dalam atmosfer yang inert dan kering (misalnya argon dan nitrogen).
oksigen akan memperlambat efek-efek yang disebabkan oleh kelembaban dan berperan sebagai agen pemasifan.
plutonium bereaksi dengan oksigen menjadi puo dan puo2 beserta intermediat oksida lainnya; plutonium oksida memiliki volume 40% lebih besar daipada logam plutonium.
ia bereaksi dengan halogen dan menghasilkan senyawa seperti pux3 (x dapat berupa f, cl, br ataupun i); puf4 dan oksihalida seperti puocl, puobr dan puoi juga dilaporkan terbentuk.
selain itu, reaksi dengan karbon menjadi puc, nitrogen menjadi pun, dan silikon menjadi pusi2 juga dapat terjadi.
krus yang digunakan untuk menampung plutonium haruslah tahan terhadap lingkungan reduksi yang kuat.
logam tahan api seperti tantalum dan tungsten berserta oksida stabil borida, karbida, nitrida, dan silikida dapat menoleransi lingkungan seperti ini.
peleburan pada tungku busur elektrik dapat digunakan untuk menghasilkan batangan logam kecil tanpa memerlukan krus.
plutonium dapat membentuk aloi dengan kebanyakan logam.
pengecualian terdapat pada logam alkali seperti litium, kalium, dan natrium, logam alkali tanah seperti barium, kalsium, dan stronsium, dan logam tanah nadir seperti europium dan iterbium.
pengecualian parsial terdapat pada logam tahan api seperti kromium, molibdenum, niobium, tantalum, dan tungsten, yang dapat larut dalam plutonium cair, namun tidak dapat larut pada plutonium padat.
plutonium dapat membentuk aloi dan senyawa intermediet dengan kebanyakan logam lainnya.
perkecualian dengan litium, natrium, kalium, rubidium dan sesium dari logam alkali; dan magnesium, kalsium, stronsium, dan barium dari logam alkali tanah; dan europium dan ytterbium dari logam tanah jarang.
perkecualian parsial diantaranya dengan kromium, molybdenum, niobium, tantalum, dan tungsten, yang larut pada plutonium cair, namun tidak larut atau larut sedikit pada plutonium padat.
galium, aluminium, americium, skandium dan serium dapat menstabilkan fase- plutonium dalam suhu ruang.
silikon, indium, zinc dan zirkonium dapat membentuk fase metastabil  ketika didinginkan cepat.
sejumlah besar hafnium, holmium dan talium juga dapat mempertahankan fase- pada suhu ruang.
neptunium adalah satu-satunya elemen yang dapat menstabilkan fase- pada suhu tinggi.
plutoniumgalium digunakan untuk menstabilkan fase- plutonium.
digunakan pada pit senjata nuklir.
plutoniumaluminium adalah alternatif aloi puga. awalnya merupakan elemen yang digunakan untuk stabilisasi fase-, namun kecenderungannya untuk bereaksi dengan partikel alfa dan melepas neutron mengurangi penggunaannya pada pit senjata nuklir.
aloi plutoniumaluminium juga dapat digunakan sebagai komponen bahan bakar nuklir.
aloi plutoniumgalliumkobalt (pucoga5) adalah superkonduktor unconventional, bersifat superkonduktif dibawah 18.5 k.
aloi plutoniumzirkonium dapat digunakan sebagai bahan bakar nuklir.mccuaig, franklin d. "puzr alloy for high-temperature foil-type fuel" , issued on november 22, 1977
aloiplutoniumserium dan plutoniumseriumkobalt digunakan sebagai bahan bakar nuklir.
aloi plutoniumuranium, sekitar 1530 %mol plutonium, digunakan sebagai bahan bakar nuklir pada reaktor peranakan cepat.
penambahan titanium dan/atau zirkonium akan meningkatkan titik lebur aloi secara signifikan.
aloi plutoniumuraniumtitanium dan plutoniumuraniumzirkonium telah diteliti untuk digunakan sebagai bahan bakar nuklir.
penambahan elemen ketiga dapat meningkatkan resistensi korosi, mengurangi kemungkinan terbakar, meningkatkan keuletan, fabrikabilitas, kekuatan, dan ekspansi termal.
plutoniumuraniummolybdenum memiliki resistensi korosi terbaik, namun biasanya titanium dan zirkonium lebih dipilih.
sejumlah kecil isotop plutonium (pu-239 dan pu-244) dapat ditemukan di alam.
pu-244 dapat ditemukan dalam jumlah kecil karena ia merupakan produk minor peluruhan pada bijih uranium dan mempunyai umur paruh sekitar 80 juta tahun yang cukup panjang.
pu-239 dapat ditemukan dalam jumlah yang lebih kecil lagi (dalam satuan bagian per triliun) dan produk peluruhannya dapat secara alami ditemukan pada beberapa bijih uranium
sejumlah kecil plutonium juga dapat ditemukan pada tubuh manusia oleh karena uji nuklir di atas daratan dan beberapa kecelakaan nuklir besar yang pernah terjadi.
kebanyakan uji nuklir atsmosferik telah dihentikan sejak tahun 1963, namun perancis masih terus melakukannya sampai dengan tahun 1980-an.
selain itu, beberapa negara juga masih terus melakukan uji nuklir tersebut setelah tahun 1963.
oleh karena pu-239 merupakan hasil peluruhan radioaktif bijih uranium serta isotop plutonium yang paling banyak dibuat, ia merupakan isotop yang paling melimpah.
pada tahun 1934, enrico fermi dan sekelompok ilmuwan universitas roma la sapienza melaporkan bahwa mereka telah menemukan unsur 94.
fermi menyebut unsur ini sebagai hesperium.
namun, sampel yang diduga sebagai unsur 94 ini sebenarnya hanyalah campuran barium, kripton, dan unsur-unsur lainnya.
tetapi hal ini tidak diketahui pada saat itu karena fisi nuklir masih belum ditemukan.
sebuah laporan ilmiah yang mendokumentasikan penemuan unsur plutonium kemudian dipersiapkan oleh para ilmuwan universitas california, berkeley tersebut dan dikirim ke jurnal physical review pada maret 1941.
tetapi laporan tersebut ditarik kembali sebelum publikasi, setelah ditemukan bahwa isotop unsur baru tersebut (pu-239) dapat menjalani fisi nuklir yang dapat digunakan pada bom atom.
publikasi penemuan unsur tersebut kemudian ditunda setahun setelah akhir perang dunia ii oleh karena kekhawatiran pada masalah keamanan dunia.
edwin mcmillan yang sebelumnya telah menamai unsur transuranium pertama dengan nama neptunium (berasal dari nama planet neptunus) mengajukan bahwa unsur 94, sebagai unsur transuranium kedua, dinamakan dari planet pluto.edwin mcmillan bukanlah yang pertama kali mengajukan bahwa sebuah unsur dinamakan sebagai "plutonium."
satu dekade setelah barium ditemukan, seorang profesor universitas cambridge mengajukan bahwa unsur barium tersebut diganti namanya menjadi "plutonium".
ia beralasan bahwa unsur barium yang tidak termasuk unsur berat, memiliki akar kata dari bahasa yunani barys yang berarti "berat", dan oleh karena barium dihasilkan dari teknik elektrolisis, ia haruslah memiliki nama yang mewakili unsur api.
ia kemudian mengajukan bahwa unsur barium tersebut diganti namanya menjadi "plutonium" (dari nama dewa romawi pluto).
seaborg pada awalnya mempertimbangkan nama "plutium", namun kemudian merasa bahwa nama tersebut tidak sebagus "plutonium".
pemilihan simbol "pu" oleh seaborg pada awalnya hanyalah sebagai lelucon, namun ternyata simbol tersebut kemudian tanpa disadari telah terdaftar ke dalam tabel periodik.pada sebuah artikel di mana seaborg memberikan informasi:"the obvious choice for the symbol would have been pl, but facetiously, seaborg suggested pu, like the words a child would exclaim, 'pee-yoo!' when smelling something bad.
seaborg thought that he would receive a great deal of flak over that suggestion, but the naming committee accepted the symbol without a word."
nama-nama alternatif lainnya yang pernah seaborg dan ilmuwan lainnya pertimbangkan adalah "ultimum" ataupun "extremium" karena terdapat kepercayaan bahwa mereka telah menemukan unsur terakhir pada tabel periodik.
sifat-sifat kimiawi plutonium ditemukan mirip dengan uranium setelah dilakukan kajian awal selama beberapa bulan.
penelitian kemudian dilanjutkan di laboratorium rahasia di universitas chicago.
pada 18 agustus 1942, sejumlah kecil unsur ini diisolasi dan diukur untuk pertama kalinya.
sekitar 50 mikrogram plutonium-239 beserta uranium dan produk fisi diproduksi, namun hanya 1 mikrogram yang diisolasi.
prosedur ini mengizinkan para kimiawan menentukan massa atom unsur baru ini.
kamar 405 laboratorium george herbert jones yang merupakan tempat isolasi unsur plutonium yang pertama ini ditentukan sebagai national historic landmark oleh pemerintah as pada mei 1967.
pada november 1943, beberapa plutonium trifluorida berhasil direduksi dan menghasilkan sampel logam plutonium yang pertama.
plutonium yang dihasilkan cukup banyak dan membuat plutonium sebagai unsur pertama yang dihasilkan secara sintetik yang dapat dilihat dengan mata telanjang.
sifat-sifat nuklir plutonium-239 juga dikaji; para peneliti menemukan bahwa ketika ia ditembakkan dengan neutron, ia akan memecah (fisi) dan melepaskan lebih banyak neutron dan energi.
neutron-neutron ini kemudian dapat menghantam atom plutonium-239 lainnya, dan mengakibatkan reaksi berantai yang meningkat secara eksponensial.
reaksi berantai ini dapat mengakibatkan ledakan yang cukup besar untuk menghancurkan sebuah kota apabila isotop dalam jumlah yang cukup dikonsentrasikan dan mencapai massa kritis.
produksi semasa proyek manhattan
semasa perang dunia ii, pemerintah as mencanangkan proyek manhattan yang ditugaskan untuk mengembangkan bom atom.
tiga tempat riset dan produksi utama proyek ini adalah fasilitas produksi plutonium hanford site, fasilitas pengayaan uranium di oak ridge, tennessee, dan laboratorium riset dan desain senjata yang sekarang ini dikenal sebagai laboratorium nasional los alamos.
reaktor produksi pertama yang memproduksi plutonium-239 adalah reactor grafit x-10.
ia mulai bekerja pada tahun 1943 dan dibangun di sebuah fasilitas di oak ridge yang kemudian menjadi laboratorium nasional oak ridge.semasa proyek manhattan, plutonium sering dirujuk sebagai "49": nomor 4 adalah digit terakhir 94 (bilangan atom plutonium), dan 9 adalah digit terakhir dari pu-249 (isotop yang digunakan dalam bom nuklir).
pada 5 april 1944, emilio segr yang berada di los alamos menerima sampel pertama plutonium yang dihasilkan oleh reaktor di oak ridge.
dalam waktu sepuluh hari, ia menemukan bahwa plutonium yang dihasilkan itu memiliki konsentrasi isotop pu-240 yang lebih tinggi daripada plutonium yang dihasilkan dari siklotron.
pu-240 memiliki laju fisi spontan yang tinggi dan akan meningkatkan tingkat neutron latar sampel plutonium.
desain senjata plutonium awal yang diberi kode nama "thin man" terpaksa dibatalkan karena peningkatan jumlah neutron spontan akan meningkatkan probabilitas terjadinya pra-detonasi.
desain senjata plutonium yang dikerjakan di los alamos kemudian diubah menjadi bentuk implosi yang lebih rumit, diberi kode nama "fat man." senjata implosi (implosion) ini memiliki desain plutonium berbentuk bola padat yang dikompres menjadi bertekanan tinggi dengan lensa yang mudah meledak.
konstruksi reaktor b hanford, reaktor nuklir berskala industri yang pertama, diselesaikan pada maret 1945.
reaktor b memproduksi bahan fisil yang digunakan untuk senjata plutonium yang digunakan semasa perang dunia ii.the american society of mechanical engineers (asme) established b reactor as a national historic mechanical engineering landmark in september 1976.
bom atom trinity dan fat man
uji bom atom pertama, diberi kode nama "trinity" dan didetonasi pada 16 juli 1945 dekat alamogordo, new mexico, menggunakan plutonium sebagai bahan fisilnya.
desain implosi senjata ini menggunakan lensa-lensa peledak yang digunakan untuk mengompres bola plutonium agar mencapai massa superkritis.
bola plutonium tersebut kemudian dihujani neutron yang dihasilkan oleh inisiator yang dibuat dari berilium dan polonium.
dengan demikian, ia akan menjamin terjadinya reaksi berantai dan ledakan.
keseluruhan senjata ini memiliki berat lebih dari 4 ton, walaupun plutonium yang digunakan pada inti senjata hanyalah seberat 6,2 kg.
sekitar 20% plutonium yang digunakan dalam senjata trinity menjalani fisi, menghasilkan ledakan dengan energi setara dengan kira-kira 20.000 ton tnt.perhitungan efisiensi ini didasarkan pada fakta bahwa fisi 1 kg pu-239 (ataupun u-235) menghasilkan pelepasan energi yang setara dengan 17 kiloton tnt,
desain identik yang digunakan pada bom atom "fat man" dijatuhkan ke nagasaki, jepang pada 9 agustus 1945, menewaskan 70.000 orang dan mencederai 100.000 lainnya.
bom "little boy" yang dijatuhkan ke hiroshima tiga hari sebelumnya menggunakan uranium-235, dan bukannya plutonium.
jepang menyerah tanpa syarat pada 15 agustus, secara efektif mengakhiri perang.
hanya setelah pengumuman bom atom pertama inilah keberadaan unsur plutonium diberitakan kepada publik.
penggunaan pada perang dingin dan limbah nuklir
sejumlah besar timbunan plutonium tingkat senjata diproduksi oleh uni soviet dan amerika serikat selama perang dingin.
reaktor-reaktor milik amerika serikat di hanford dan savannah river site di carolina selatan memproduksi 103 ton plutonium,
dan diperkirakan 170 ton lainnya diproduksi di rusia.
kebanyakan plutonium ini digunakan untuk membuat inti senjata termonuklir teller-ulam. senjata yang disebut sebagai 'bom hidrogen' ini merupakan varian senjata nuklir yang menggunakan bom fisi untuk memicu fusi nuklir hidrogen berat.
kerusakan yang disebabkan oleh senjata ini umumnya setara dengan jutaan ton tnt, bandingkan dengan senjata nuklir yang hanya menggunakan fisi nuklir dan menghasilkan kerusakan setara dengan ribuan ton tnt.
setiap tahun, sekitar 20 ton unsur ini masih diproduksi sebagai produk samping industri tenaga nuklir.
sebanyak 1000 ton plutonium masih dalam penyimpanan, dengan 200 ton di antaranya berada di dalam atau diekstraksi dari senjata nuklir.
semasa dan setelah berakhirnya perang dunia ii, para ilmuwan yang terlibat dalam proyek manhattan dan proyek-proyek riset senjata nuklir lainnya melakukan berbagai kajian pada efek plutonium terhadap hewan dan manusia.
pada kajian hewan, ditemukan bahwa beberapa miligram plutonium per kilogram jaringan tubuh merupakan dosis yang mematikan.
sedangkan pada kasus percobaan pada manusia, disuntikkan larutan yang mengandung lima mikrogram plutonium ke tubuh pasien rumah sakit yang telah menderita sakit parah ataupun yang memiliki tingkat harapan hidup yang lebih kecil dari sepuluh tahun baik oleh karena usia maupun kondisi penyakit yang kronis.
kadar suntikan ini diturunkan menjadi satu mikrogram pada juli 1945 setelah dari data percobaan hewan, ditemukan bahwa cara plutonium mendistribusikan dirinya pada tulang ternyata lebih berbahaya daripada radium.
delapan belas subjek percobaan manusia disuntikkan plutonium tanpa sepengetahuan mereka.
percobaan ini dilakukan untuk mengembangkan alat diagnostik yang dapat menentukan kadar penyerapan plutonium dalam tubuh, sehingga dapat dikembangkan sebuah standar keamaan pekerjaan yang melibatkan plutonium.
pada zaman sekarang, percobaan pada manusia ini dianggap sebagai pelanggaran kode etik kedokteran dan sumpah hippokrates yang serius.
bom plutonium jenis "fat man" yang diproduksi semasa proyek manhattan menggunakan kompresi eksplosif plutonium untuk mendapatkan tingkat densitas plutonium yang lebih besar daripada biasanya dan menggabungkannya dengan sumber neutron untuk memulai reaksi dan meningkatkan efisiensi.
sehingga, hanya diperlukan 6,2 kg plutonium untuk mendapatkan daya ledak yang setara dengan 20 kiloton tnt.
secara teoretis, hanya diperlukan sejumlah kecil 4 kg plutonium (atau bahkan lebih kecil dari itu) untuk membuat bom atom dengan desain perakitan yang canggih.
penggunaan limbah nuklir
purex (plutoniumuranium extraction) memroses ulang bahan bakar nuklir yang telah digunakan untuk mengekstraksi uranium dan plutonium dalam bentuk bahan bakar oksida campuran (mox) yang dapat digunakan kembali dalam reaktor nuklir.
plutonium tingkat senjata dapat kemudian ditambahkan ke campuran bahan bakar tersebut.
bahan bakar mox digunakan pada reaktor air ringan dan terdiri dari 60 kg plutonium per ton bahan bakar.
setelah empat tahun, tiga per empat plutonium tersebut akan telah habis digunakan (berubah menjadi unsur lain).
reaktor pembiak secara spesifik dirancang untuk mendapatkan bahan fisil dengan laju yang lebih cepat daripada laju konsumsi bahan tersebut.
bahan bakar mox telah digunakan sejak tahun 1980-an dan secara luas digunakan di eropa.
pada bulan september 2000, amerika serikat dan rusia menandatangani perjanjian pengelolaan dan disposisi plutonium (plutonium management and disposition agreement) yang mana masing-masing pihak setuju untuk membuang 34 ton plutonium tingkat senjata.
(public domain text) departemen energi as berencana membuang 34 ton plutonium tingkat senjata sebelum akhir 2019 dengan mengubahnya menjadi bahan bakar mox yang dapat digunakan pada reaktor nuklir komersial.
efisiensi juga bisa didapatkan melalui pemrosesan ulang, yakni batangan bahan bakar diproses untuk menghilangkan produk limbah yang mencapai 3% berat total batangan tersebut setelah tiga tahun penggunaan.
isotop uranium dan plutonoum apapun yang dihasilkan selama tiga tahun tersebut ditinggalkan dan batangan tersebut kembali digunakan.komposisi plutonium pada batangan bahan bakar nuklir bekas: pu-239 (~58%), pu-240 (24%), pu-241 (11%), pu-242 (5%), dan pu-238 (2%).
namun, keberadaan 1% galium per massa plutonium tingkat senjata memiliki potensi membatasi operasi jangka panjang reaktor air ringan.
241am baru-baru ini telah diajukan untuk digunakan sebagai agen detanurasi batangan bahan bakar reaktor dengan membuat bahan bakar tersebut tidak dapat digunakan kembali lagi untuk konversi senjata nuklir.
sumber tenaga dan panas
sifat-sifat ini membuat isotop pu-238 sangat cocok digunakan sebagai sumber listrik peralatan yang harus berfungsi tanpa pemeliharaan secara langsung selama seumur hayat manusia.
oleh karenanya, ia digunakan dalam pembangkit termolistrik radioisotop dan unit pemanas radioisotop yang digunakan pada misi penjelajahan luar angkasa cassini, voyager dan new horizons.
plutonium-238 juga telah sukses digunakan untuk menenagai pemacu jantung buatan, sehingga mengurangi risiko pembedahan ulang.
defunct pacemakers with pu power source ia umumnya telah digantikan dengan sel primer berbasis litium.
namun, sampai dengan tahun 2003, masih terdapat sekitar 50 sampai dengan 100 pemacu jantung yang ditenagai plutonium yang masih ditanam dan berfungsi.
plutonium-238 yang dicampur dengan berilium digunakan untuk menghasilkan neutron untuk tujuan riset.
isotop dan senyawa plutonium sangat beracun oleh karena radioaktivitasnya.
dari sudut pandang toksisitas kimiawi, arsen dan sianida lebih beracun daripada plutonium, dan plutonium sama beracunnya dengan kafeina.cohen, bernard l. (1985).
karl otto ott and bernard i. spinrad, eds. ed. nuclear energy (new york (ny): plenum press): 355365.
plutonium lebih berbahaya ketika terhirup daripada tertelan.
risiko kanker paru-paru meningkat seketika radiasi yang terhirup melebihi 400 msv.
ia tidak akan diserap ke dalam tubuh secara efisien apabila tertelan; hanya sekitar 0,04% plutonium oksida yang diserap setelah ditelan.
ketika plutonium diserap ke dalam tubuh, ia akan diekskresikan dengan sangat lambat, dengan waktu paruh hayati selama 200 tahun.
plutonium mempunyai rasa seperti logam.
radiasi alfa yang dipancarkan plutonium tidak dapat menembus kulit, namun dapat mengiradiasi organ-organ dalam ketika plutonium terhirup ataupun tertelan.
orang tubuh yang paling berisiko terkena iradiasi adalah tulang (di mana ia paling berkemungkinan diserap ke permukaan tulang) dan hati (di mana ia dikumpulkan dan menjadi terkonsentrasi).
plutonium dalam jumlah yang sangat besar dapat menyebabkan keracunan radiasi yang akut dan kematian jika ditelan ataupun dihirup; namun, sampai sekarang tidak ada satupun manusia yang diketahui meninggal oleh karena menghirup ataupun menelan plutonium.
selain itu banyak orang mempunyai sejumlah kecil plutonium yang dapat dideteksi dalam tubuh mereka.
dalam sejarahnya, telah terjadi beberapa kecelakaan yang melibatkan pembentukan massa kritis ini.
penanganan yang tidak hati-hati pada bata wolfram karbida yang diletakkan di sekitar 6,2 kg bola plutonium menyebabkan radiasi dengan dosis fatal pada tanggal 21 agustus 1945 di los alamos, yang mana ilmuwan harry k. daghlian, jr. menerima dosis yang diperkirakan setara dengan 5,1 sievert dan meninggal 28 hari sesudahnya.
sembilan bulan kemudian, ilmuwan los alamos lainnya, louis slotin, juga meninggal dalam kecelakaan yang melibatkan reflektor berilium dan inti plutonium yang sama, yang sebelumnya telah menyebabkan kematian daghlian (bola plutonium ini kemudian diberi nama panggilan "demon core").
insiden ini kemudian diangkat ke dalam film tahun 1989 fat man and little boy.
pada bulan desember 1958, selama proses pemurnian plutonium di los alamos, massa kritis terbentuk di dalam tabung pencampuran, menyebabkan kematian operator derek.
selain itu, kecelakaan nuklir lainnya juga pernah terjadi di uni soviet, jepang, dan negara-negara lainnya.
logam plutonium juga merupakan bahan yang mudah terbakar.
ia akan bereaksi dengan oksigen dan air, yang akan menyebabkan akumulasi plutonium hidrida.
plutonium hidrida merupakan bahan piroforik dan akan menyala ketika terkena udara bebas pada suhu kamar.
plutonium akan mengembang melebihi 70% volume awal ketika ia teroksidasi, sehingga dapat merusak wadah penampung.
pasir magnesium oksida merupakan bahan yang paling efektif dalam memadamkan api plutonium.
ia mendinginkan bahan yang terbakar, dan bekerja sebagai sungap panas (heat sink) serta memblok oksigen.
untuk menghindari terjadinya kebakaran, penanganan yang khusus perlu diterapkan.
umumnya diperlukan penanganan dalam atomosfer inert.
putaran bahan bakar nuklir
"a perspective on the dangers of plutonium" by lawrence livermore national laboratory
collection of articles on plutonium at the canadian coalition for nuclear responsibility
the myth of plutonium toxicity
criticality accidents report issued
nuclear weapons: disposal options for surplus weapons-usable plutonium
unraveling the phase diagram of plutonium
physical, nuclear, and chemical, properties of plutonium from ieer
los alamos national laboratory  plutonium
it's elemental  plutonium
doe plutonium fact sheet (pdf)
end of the plutonium age, d. samuels, discover magazine, vol. 26, no. 11 (november, 2005).
webelements.com  plutonium
environmentalchemistry.com  plutonium (javascript required)
federation of american scientists  plutonium production
nuclearweaponarchive.org  plutonium manufacture and fabrication
ambient pressure phase diagram of plutonium  a unified theory for -pu and -pu, p.
lett., 55 (4), p. 525 (2001).
nuclear files.org information regarding world plutonium inventories
"challenges in plutonium science"  special issue of los alamos science from 2000 dedicated to scientific work on plutonium.
kategori:unsur kimia sintetik