ピット (核兵器)
一方、ガリウム化合物は腐食性があるため解体核兵器から抽出したプルトニウムから発電用原子炉で利用できる二酸化プルトニウムに転換する際にはガリウムを除去する必要がある上、ガリウムの除去自体が難しいという欠点がある。
プルトニウムは化学的に反応性が高いため、製造したピットの表面にメッキを施す必要がある。これは毒性による問題を防ぐ意味合いもある。ガジェットでは銀を電気メッキしていたが、後にはテトラカルボニルニッケルを用いた気相堆積法でニッケルメッキするようになった。 現在では金メッキが行われている。
最初のピットはプルトニウムが希少だったためホットプレスによって製造された。その後、機械加工で作られるようになったが、自然発火性のプルトニウム屑やプルトニウムで汚染された切削油や脱脂剤が大量に生じるという問題がある。このため最終的にはピットの直接鋳造が目標とされている。しかし、爆発を伴う核実験が行えないため、鋳造品と機械加工品のわずかな性質の違いが性能の差を生じるかを予測するのは難しいとされている。
ピットにプルトニウム240が含まれると崩壊熱や放出中性子が増え、核分裂効率が下がり、過早爆発や不完全核爆発を起こす危険性が高まる。このため、兵器級プルトニウムではプルトニウム240濃度は7%以下に制限されている。 スーパーグレードでは4%以下とされ、アメリカ海軍の水上艦や潜水艦に搭載される核兵器など、乗員の被爆が懸念される用途で用いられた。
プルトニウム241は兵器級プルトニウムに0.5%ほど含まれている。これは、アメリシウム241に壊変する際に強いガンマ線を放射する。年月とともにプルトニウム中のアメリシウムは増えていき、ガンマ線の線量が増えることで作業者に危険を及ぼす。このため、アメリシウムは新たに生産された、あるいは再処理で得られたプルトニウムから除去しなければならない。。しかし、1967年にロッキーフラッツ工場ではコスト削減と生産効率向上のためアメリシウム分離を行わなくなり、ラインにはアメリシウムを含んだ古いピットが最大で80%も流れていた。 このため、作業者のガンマ線被爆量は増えることになった。
この結晶格子の乱れはさらに20,000個の原子に影響し、90%ほどは熱的に励起されてその場に留まり、残り10%ほどが結晶格子から弾き出されてしまう。この結果、欠陥が生じた場所では再結合やマイグレーションが起こり、2,500箇所ほどのフレンケル欠陥と数 ps ほどの局所的な発熱が生じる。兵器級プルトニウムではすべての原子が10年に1回程度の割合で弾き出される。
極低温ではアニーリングが起きないため、自己放射によりα相プルトニウムは膨張(スウェリング)し、δ相は大きく収縮し、β相は少し収縮する。結晶欠陥が増えるため電気抵抗も大きくなる。いずれの相も、長時間経過すると平均密度 at 18.4 g/cm の非晶質状に変化してしまう。一方、常温ではほとんどの損傷はアニーリングにより修復される。200 K(-73 °C)以上では空孔が移動するようになり、400 K(133 °C)付近では格子間・空孔間の再結合が起こるようになるためである。プルトニウムは常温で保管されていれば40年以上経過しても目立った損傷は見られない。
保管期間50年では、典型的な試料ではヘリウムが2000ppm、アメリシウムが3700ppm、ウランが1700ppm、ネプツニウムが300ppmほど含まれる。 プルトニウムピット 1キログラム中に200 cm のヘリウムが含まれることになり、このヘリウムを同じピットと同じ体積の容器に入れると3気圧になる量である。ヘリウムは空孔と同じように結晶中を移動したり、空孔にトラップされたりする。ヘリウムが入った空孔は合体して気泡となり、スウェリングを生じる。気泡状のものよりも空隙状のものの方が発生しやすい。
当時、プルトニウム239の供給量が減ってきていたため、プルトニウムの使用量をさらに減らすため複合コア("composite core")が開発された。これは、プルトニウムの中空ピットの周りをさらに高濃縮ウランの中空ピットで囲んだものであった。複合コアは1947年の終わり頃にMark 3に搭載された。例えば、Mark 4 の複合コアは 2.5 キログラムのプルトニウムと 5 キログラムのウランを用いた 49-LCC-C コアであった。爆発の際に放出されるエネルギーに寄与するのはプルトニウムの35%とウランの25%だけであり、効率はよくなかったが、プルトニウムの使用量を節約できるのは核兵器を量産する上でメリットが大きかった。
異なるピット素材を検討する要因となったのは、プルトニウムとウランの振る舞いの違いである。プルトニウムの核分裂反応は速く、しかも多数の中性子を生成するので効率がよいが、生産コストが高いうえに稼働可能なプルトニウム生産炉も限られていたことから大量に調達するのは難しかった。一方、ウランの核分裂反応は遅く、そのため臨界量も多かったが、核兵器の量産に堪えるだけの生産量が確保できた。