Plutonium Pu

Découverte

Le plutonium fut produit pour la première fois en décembre 1940 à Berkeley par Glenn Seaborg, Edwin McMillan, Joseph Kennedy et Arthur Wahl. Ils bombardèrent de l'uranium 238 avec des deutons issus d'un cyclotron, formant du neptunium 238, qui se désintégra par émission bêta en élément 94. Son identification chimique fut achevée en février 1941. Ce premier isotope était le plutonium 238.

En quelques semaines, l'équipe montra que le plutonium 239 fissionne facilement avec des neutrons lents, exactement comme l'uranium 235. La Seconde Guerre mondiale faisant rage, les travaux furent tenus secrets et publiés seulement en 1946. Le projet Manhattan construisit de grands réacteurs de production à Hanford, dans l'État de Washington, pour produire du plutonium à partir d'uranium à l'échelle industrielle.

Le plutonium 239 formait le cœur de l'engin testé à Trinity, au Nouveau-Mexique, en juillet 1945, et de la bombe larguée sur Nagasaki en août. Pendant la guerre froide, les États-Unis et l'Union soviétique en produisirent des centaines de tonnes, et la sécurisation et l'élimination de ce stock restent un problème international.

Origine du nom

Dans la lignée du neptunium (Neptune), l'élément fut nommé d'après Pluton, alors considérée comme la planète la plus éloignée ; Pluton est le dieu romain des Enfers. Seaborg envisagea brièvement « plutium » avant de retenir plutonium. Le symbole évident aurait été Pl, mais Seaborg proposa par plaisanterie Pu, qui évoque l'onomatopée anglaise « pee-yoo » exprimant le dégoût devant une mauvaise odeur, et à sa grande surprise il fut accepté sans objection.

Principales utilisations

• Énergie nucléaire : dans tout réacteur à uranium, une partie de l'uranium 238 devient du plutonium 239, qui fissionne à son tour et fournit une part de l'énergie. Certains pays, dont la France, recyclent le plutonium séparé en combustible MOX (mélange d'oxydes).
• Énergie spatiale : le plutonium 238 dégage une chaleur régulière et a une demi-vie commode ; il alimente donc les générateurs à radio-isotopes de missions comme Voyager, Cassini, Curiosity et Perseverance.
• Armes : le plutonium 239 est l'une des principales matières fissiles des armes nucléaires ; c'est pourquoi l'Agence internationale de l'énergie atomique suit de près les stocks de plutonium.
• Ancien usage médical : dans les années 1970, un certain nombre de stimulateurs cardiaques étaient alimentés par de petites sources de plutonium 238.

Isotopes

Le plutonium n'a aucun isotope stable. Le plutonium 239, le plus important, a une demi-vie d'environ 24 100 ans. Le plutonium 238, d'environ 88 ans, dégage assez de chaleur pour servir de source d'énergie. Le plutonium 240 (environ 6 560 ans) subit facilement la fission spontanée, et sa proportion distingue le plutonium de qualité militaire de celui de qualité réacteur. Le plutonium 241 (environ 14 ans) se désintègre en américium 241. L'isotope le plus durable est le plutonium 244, de demi-vie d'environ 80 millions d'années.

Dans la vie quotidienne

Personne ne rencontre de plutonium dans la vie courante, et pourtant les retombées des essais nucléaires atmosphériques de 1945 à 1980 en ont laissé des traces dans les sols du monde entier. Son rayonnement alpha est arrêté par une feuille de papier ; il présente donc peu de danger à l'extérieur du corps. Les particules inhalées peuvent en revanche se loger dans les poumons, les os et le foie pendant des décennies et accroître le risque de cancer ; c'est pourquoi éviter l'inhalation est la règle de sûreté centrale partout où on le manipule. Son entreposage est aussi strictement encadré, car une trop grande quantité réunie en un même endroit peut provoquer un accident de criticité.