Плутоний Pu

Открытие

Впервые плутоний получили в декабре 1940 года в Беркли Гленн Сиборг, Эдвин Макмиллан, Джозеф Кеннеди и Артур Валь. Они облучали уран-238 дейтронами от циклотрона, получая нептуний-238, который путём бета-распада превращался в 94-й элемент. Его химическая идентификация была завершена в феврале 1941 года. Первым изотопом был плутоний-238.

За считанные недели группа показала, что плутоний-239 легко делится медленными нейтронами, как и уран-235. Поскольку шла Вторая мировая война, работа была засекречена и опубликована лишь в 1946 году. В рамках Манхэттенского проекта в Хэнфорде (штат Вашингтон) построили крупные промышленные реакторы для наработки плутония из урана.

Плутоний-239 составлял сердцевину устройства, испытанного на полигоне «Тринити» в Нью-Мексико в июле 1945 года, и бомбы, сброшенной на Нагасаки в августе того же года. Во время холодной войны США и Советский Союз произвели сотни тонн плутония, и охрана и утилизация этих запасов остаются международной проблемой.

Происхождение названия

Вслед за нептунием (Нептун) элемент назвали в честь Плутона, тогда считавшегося самой дальней планетой; Плутон — римский бог подземного царства. Сиборг ненадолго рассматривал вариант «плутий», прежде чем остановиться на «плутонии». Очевидным символом был бы Pl, но Сиборг в шутку предложил Pu, напоминающее английское восклицание «пью!», которым выражают отвращение к дурному запаху, и, к его удивлению, символ приняли без возражений.

Основные применения

• Ядерная энергетика: в любом урановом реакторе часть урана-238 превращается в плутоний-239, который затем делится и даёт часть энергии. Некоторые страны перерабатывают выделенный плутоний в смешанное оксидное (МОКС) топливо.
• Космическая энергетика: плутоний-238 выделяет стабильное тепло и имеет удобный период полураспада, поэтому питает радиоизотопные генераторы таких миссий, как «Вояджер», «Кассини», «Кьюриосити» и «Персеверанс».
• Оружие: плутоний-239 — один из основных делящихся материалов ядерного оружия, поэтому Международное агентство по атомной энергии тщательно отслеживает запасы плутония.
• Прежнее медицинское применение: в 1970-х годах ряд кардиостимуляторов питался от маленьких источников плутония-238.

Изотопы

Стабильных изотопов у плутония нет. Важнейший, плутоний-239, имеет период полураспада около 24 100 лет. Плутоний-238 (около 88 лет) выделяет тепло достаточно интенсивно, чтобы служить источником энергии. Плутоний-240 (около 6560 лет) легко испытывает спонтанное деление, и его доля отличает оружейный плутоний от реакторного. Плутоний-241 (около 14 лет) распадается в америций-241. Самый долгоживущий изотоп — плутоний-244 с периодом полураспада около 80 миллионов лет.

В повседневной жизни

В повседневной жизни никто не встречается с плутонием, но выпадения от атмосферных ядерных испытаний 1945–1980 годов оставили его следы в почвах по всему миру. Его альфа-излучение останавливает лист бумаги, поэтому вне организма он почти не опасен. Однако вдыхаемые частицы могут на десятилетия задерживаться в лёгких, костях и печени и повышать риск рака, поэтому главное правило безопасности везде, где с ним работают, — не допустить вдыхания. Хранение тоже строго контролируется, поскольку слишком большое количество в одном месте может вызвать самопроизвольную цепную реакцию.