プルトニウム239
高純度のプルトニウム239は、兵器級高濃縮ウラン235よりも格段に安く大量生産できるため、核兵器や原子力発電所で利用されている。核分裂反応によりウラン235原子から2または3個の中性子が放出され、これがウラン238に捕獲されることでプルトニウム239などの同位体が生成される。プルトニウム239はウラン235を用いる発電用原子炉でも生成し、ウラン235と同じように核分裂を起こす。
プルトニウム239の臨界量は、すべての核燃料の中で最小である。稠密な球状とした場合の臨界量は約11kgで、直径は10.2cmほどになる。点火機構や、中性子反射体、爆縮構造を適切に選ぶことにより、より少ない量で臨界を達成することができる。この最適化には主権国家により支援される大規模な核開発組織が必要とされる。
プルトニウム239原子1個が核分裂することにより、207.1 MeV =3.318×10J のエネルギーが放出される。より身近な単位に換算すると、19.98TJ/mol =83.61TJ/kg、23,222,915kWh/kgとなる。