Plutonium

Plutonium (lat. plutonium) on raskas, lievästi radioaktiivinen, metallinen alkuaine. Sen kemiallinen merkki on Pu ja järjestysnumero 94. Plutonium on saanut nimensä Pluto -nimisen entisen kääpiöplaneetan mukaan (vrt. uraani,neptunium). Plutoniumin sulamispiste on 639.4°C ja tiheys 19816 kg/m³. Plutonium on myrkyllinen raskasmetalli.

Plutoniumilla ei ole pysyviä isotooppeja, minkä vuoksi jollei uutta plutoniumia syntyisi, se häviäisi ajanoloon hajotessaan muiksi alkuaineiksi. Plutoniumia esiintyy silti pieniä määriä luonnossa. Luonnonplutonium on peräisin aurinkokunnan synnyn ajoilta, kosmisen säteilyn aiheuttamista ydinreaktioista sekä maaperässä toimineista luonnon ydinreaktoreista, jollaisia on löydetty mm. Gabonista. Pitkäikäisimmän isotoopin (Pu-244) puoliintumisaika on noin 80 miljoonaa vuotta.

Ihmisen käytössä oleva plutonium on valmistettu uraanista ydinreaktorilla.

[muokkaa] Plutoniumin käyttö

Plutonumin isotooppi Pu-239 on fissiili eli kykenee ylläpitämään ketjureaktiota. Tämän vuoksi plutonium-239 soveltuu ydinpolttoaineeksi tai ydinräjähteeksi, jossa tarkoituksessa se on yleinen nykyaikaisissa ydinaseissa. Voimalaitosten reaktoreissa valmistettu ja polttoaineena käytetty plutonium sisältää suuria määriä ei-fissiilejä plutoniumisotooppeja, mistä syystä sitä ei käytetä ydinräjähteissä. Tällä perusteella tehdään jaottelu reaktoriplutoniumiin ja aseplutoniumiin. Ero on samankaltainen kuin korkean fissiilin U-235-pitoisuuden omaavan ydinaseuraanin ja selvästi laimeamman ydinpolttoaineen välillä, sillä kevytvesireaktorin ydinpolttoaine ei myöskään sovellu ydinasekäyttöön.

Plutoniumin isotooppi Pu-238 on alfa-aktiivinen ja sillä on 87 vuoden puoliintumisaika. Tämä tekee sitä hyvin soveltuvan sähköntuotantoon radioisotooppiparistolla. Radioisotooppiparistot ovat ainoa tunnettu käytännöllinen energianlähde eräissä erikoistarkoituksissa, kuten syvän avaruuden luotaimissa ja pitkäkestoisilla planeettatutkimusmatkoilla. Mm. Galileo- ja Cassini-avaruusluotaimet saivat käyttövirtansa radioisotooppiparistoissa ja niitä käytettiin myös Apollo-kuulennoilla. Myös sydämentahdistimissa on käytetty radioisotooppiparistoja.

Ydinpolttoaineena käytettävästä plutoniumista huomattavia määriä on peräisin ydinaseriisunnasta. Vaikka reaktoriplutoniumia ei käytetä ydinasetuotannossa, on yleistä laimentaa aseplutoniumia niin, että se voidaan hävittää käyttämällä se polttoaineena ydinreaktorissa. Näin varmistetaan, ettei plutonium palaa ydinaseisiin. Sekä Yhdysvallat että Venäjä hävittävät ydinasemateriaalejaan mainitulla tavalla ja myös valvovat toistensa hävittämistoimia sillä asemateriaalien hävittäminen katsotaan olennaiseksi osaksi tehokasta ydinaseriisuntaa.

[muokkaa] Plutoniumin biologiset vaikutukset

Plutonium esiintyy varsin usein ydinaseisiin ja ydinvoimaan liittyvässä keskustelussa. Keinotekoisesti valmistettuna ja ydinaseissa yleisenä aineena monet näkevät sen merkittävänä ydintekniikan symbolina. Plutonium saatetaan mainita harvinaisen myrkyllisenä - jopa kaikkein myrkyllisimpänä - tai poikkeuksellisen voimakkaasti säteilevänä aineena, vaikka kumpikaan määre ei vastaa plutoniumin todellisia fysikaalisia ominaisuuksia. Plutonium ei ole erityisen radioaktiivista, esimerkiksi yleisimmän Pu-239-isotoopin aktiivisuus (n. 3,3 GBq/g) alittaa selvästi mm. luonnossa esiintyvien radiumin ja radonin aktiivisuuden ja myös palovaroittimissa kätetyn amerikiumin aktiivisuuden.

Myrkyllisyys on hankala mitattava koska vaaralliset annokset riippuvat organismista luonteesta ja iästä, aineen täsmällisestä koostumuksesta ja monesta muusta asiasta. Varmaa tietoa myrkyllisyydestä ei voida edes saada, ennen kuin edustava joukko ihmisiä on saanut myrkytyksen kyseisestä aineesta. Yhtääkään plutoniummyrkytystä ei ole tiettävästi koskaan kenelläkään diagnosoitu, joten plutoniumin tapauksessa tällaista tietoa ei ole saatavilla.

Eläinkokeilla saadaan kuitenkin suuntaa antavia arvoja. Myrkyllisyyttä mitataan yleensä ns. LD50-annoksella. Tällä tarkoitetaan annosta, joka riittää tappamaan 50% koe-eläimistä. Mittayksikkönä on mg/kg. Plutoniumin kemiallinen myrkyllisyys on samankaltaista kuin muillakin raskasmetalleilla. Rotilla tehdyissä kokeissa saatiin suonensisäisesti annostellun plutoniumin myrkyllisyydeksi LD50=1,4mgPu/kg, eli suurin piirtein sama kuin esimerkiksi nikotiinilla. (J Newell Stannard: Radioactivity and Health, 1988) Voimakkaasti myrkyllisistä aineista kuten dioksiineista se jää selvästi jälkeen.

Plutoniumin käsittely tapahtuu lähes yksinomaan laboratoriossa tai suljetussa ydinpolttoainekierrossa, joten väestön altistuminen sille on äärimmäisen epätodennäköistä ainakin verrattuna huomattavasti radioaktiivisempiin (kuten luonnossa esiintyvä radon) ja myrkyllisempiin (kuten savukaasuissa esiintyvät dioksiinit) aineisiin.

[muokkaa] Aiheesta muualla

Helsingin Sanomien juttu plutoniumista

[muokkaa] Lähteitä

Yhdysvaltain lääketieteellisen fysiikan seuran kannanotto What About Deadly Plutonium (1993, Burk, R.) [1]

Pallonmuotoinen plutoniumnäyte laboratoriossa.

Audi, G., Bersillon, O., Blachot, J. & Wapstra, A.H. (2003): The Nubase2003 evaluation of nuclear and decay properties. Nuc. Phys. A 729, s. 3–128.

Ydintekniikka

Ydinfysiikka	Atomi \| Fissio \| Fuusio \| Säteily \| Radioaktiivisuus \| Ionisoiva säteily
Ydinvoima	Ydinpolttoainekierto \| Säteilyturvallisuus \| Ydinturvallisuus \| Ydinjätehuolto \| Geologinen loppusijoitus \| Uraani \| Uraanin esiintyminen \| Uraanikaivos \| Uraanin väkevöinti \| Plutonium
Ydinreaktori	RBMK-reaktori \| Hyötöreaktori \| Kiihdytinreaktori \| Fuusioreaktori \| Painevesireaktori \| EPR-reaktori \| Nestemäisellä metallilla jäähdytetty reaktori \| Ydinvoiman käyttökohteet
Ydinaseet	Ydinsota \| Vetypommi \| Neutronipommi \| Ydinaseriisunta
Ydinonnettomuus	Tšernobylin ydinvoimalaonnettomuus \| Three Mile Islandin ydinvoimalaonnettomuus \| Luettelo ydinonnettomuuksista \| Luettelo ydinlaitostapahtumista \| Ydinvoimalan sydämen sulamisonnettomuus \| INES-asteikko
Ydinvoima Suomessa	Olkiluodon ydinvoimalaitos \| Loviisan ydinvoimalaitos muokkaa