بلوتونيوم Pu

الاكتشاف

أُنتج البلوتونيوم لأول مرة في ديسمبر 1940 في بيركلي على يد غلين سيبورغ وإدوين ماكميلان وجوزيف كينيدي وآرثر وال. فقد قذفوا اليورانيوم-238 بديوترونات من سيكلوترون، فتكوّن النبتونيوم-238، الذي اضمحل ببيتا إلى العنصر 94. واكتمل التعرف الكيميائي عليه في فبراير 1941. وكان ذلك النظير الأول البلوتونيوم-238.

وفي غضون أسابيع أثبت الفريق أن البلوتونيوم-239 ينشطر بسهولة بالنيوترونات البطيئة، تمامًا كاليورانيوم-235. ولأن الحرب العالمية الثانية كانت دائرة، ظل العمل سريًا ولم يُنشر إلا عام 1946. وبنى مشروع مانهاتن مفاعلات إنتاج كبيرة في هانفورد بولاية واشنطن لتوليد البلوتونيوم من اليورانيوم على نطاق صناعي.

كان البلوتونيوم-239 قلب الجهاز الذي اختُبر في ترينيتي بنيو مكسيكو في يوليو 1945، وقلب القنبلة التي أُلقيت على ناغازاكي في أغسطس من العام نفسه. وخلال الحرب الباردة أنتجت الولايات المتحدة والاتحاد السوفيتي مئات الأطنان منه، ولا يزال تأمين هذا المخزون والتخلص منه مشكلة دولية.

أصل التسمية

على غرار النبتونيوم (نبتون)، سُمّي العنصر نسبة إلى بلوتو، الذي كان يُعد حينها أبعد الكواكب، وبلوتو إله العالم السفلي عند الرومان. وفكّر سيبورغ لفترة وجيزة في «بلوتيوم» قبل أن يستقر على بلوتونيوم. وكان الرمز البديهي Pl، لكن سيبورغ اقترح مازحًا Pu، الذي يذكّر بالتعبير الإنجليزي «pee-yoo» الذي يُقال للرائحة الكريهة، ولدهشته قُبل دون اعتراض.

أهم الاستخدامات

• الطاقة النووية: في أي مفاعل يورانيوم يصبح بعض اليورانيوم-238 بلوتونيوم-239، الذي ينشطر بدوره ويوفر جزءًا من الطاقة. وتعيد بعض البلدان تدوير البلوتونيوم المفصول في وقود الأكاسيد المختلطة (MOX).
• الطاقة الفضائية: يطلق البلوتونيوم-238 حرارة ثابتة وله عمر نصف مناسب، لذا يشغّل مولّدات النظائر المشعة في بعثات مثل فوياجر وكاسيني وكيوريوسيتي وبرسيفيرانس.
• الأسلحة: البلوتونيوم-239 مادة انشطارية رئيسية في الأسلحة النووية، ولهذا تتتبّع الوكالة الدولية للطاقة الذرية مخزونات البلوتونيوم عن كثب.
• استخدام طبي سابق: في سبعينيات القرن العشرين شُغّل عدد من أجهزة تنظيم ضربات القلب بمصادر صغيرة من البلوتونيوم-238.

النظائر

ليس للبلوتونيوم نظائر مستقرة. وأهمها البلوتونيوم-239، وعمر النصف له نحو 24,100 سنة. ويطلق البلوتونيوم-238، بعمر نصف يبلغ نحو 88 سنة، حرارة شديدة بما يكفي ليكون مصدرًا للطاقة. ويخضع البلوتونيوم-240 (نحو 6,560 سنة) للانشطار التلقائي بسهولة، ونسبته هي ما يميز المادة من درجة الأسلحة عن المادة من درجة المفاعلات. ويضمحل البلوتونيوم-241 (نحو 14 سنة) إلى الأمريسيوم-241. وأطول النظائر عمرًا البلوتونيوم-244، بعمر نصف يبلغ نحو 80 مليون سنة.

في الحياة اليومية

لا يصادف أحد البلوتونيوم في الحياة اليومية، ومع ذلك ترك الغبار المتساقط من تجارب الأسلحة في الغلاف الجوي بين عامي 1945 و1980 آثارًا منه في التربة في أنحاء العالم. وتوقف ورقة واحدة إشعاع ألفا الصادر عنه، لذا لا يشكّل خطرًا يُذكر خارج الجسم. أما الجسيمات المستنشقة فقد تستقر في الرئتين والعظام والكبد عقودًا وترفع خطر السرطان، ولهذا فمنع الاستنشاق هو قاعدة السلامة المركزية حيثما يُتعامل معه. كما يُضبط تخزينه بصرامة، لأن تجمّع كمية كبيرة منه في مكان واحد قد يطلق حادثة حرجية.