Plutonium

Neptunium ← Plutonium → Amerikium Sm ↑ Pu ↓ -       Koko taulukko
Yleistä
Nimi	Plutonium
Tunnus	Pu
Järjestysluku	94
Luokka	Aktinoidi
Lohko	f-lohko
Ryhmä	-
Jakso	7
Tiheys	19,816 · 103 kg/m3
Kovuus	- (Mohsin asteikko)
Väri	hopeanharmaa
Löytövuosi, löytäjä	1940, Edwin M. McMillan & Philip Abelson sekä Norman Feather & Egon Bretscher toisistaan tietämättä.
Atomiominaisuudet
Atomipaino (Ar)	244
Atomisäde, mitattu (laskennallinen)	175 pm
Kovalenttisäde	- pm
Van der Waalsin säde	- pm
Orbitaalirakenne	[Rn] 5f6 7s2
Elektroneja elektronikuorilla	2, 8, 18, 32, 24, 8, 2
Hapetusluvut	+6, +5, +4, +3
Kiderakenne	-
Fysikaaliset ominaisuudet
Olomuoto	kiinteä
Sulamispiste	912,5 K (639,4 °C)
Kiehumispiste	3501 K (3228 °C)
Moolitilavuus	- · 10−3 m3/mol
Höyrystymislämpö	333,5 kJ/mol
Sulamislämpö	2,82 kJ/mol
Höyrynpaine	- Pa - K:ssa
Äänen nopeus	2260 m/s 293,15 K:ssa
Muuta
Elektronegatiivisuus	1.28 (Paulingin asteikko)
Ominaislämpökapasiteetti	luotettavaa dataa ei saatavissa kJ/(kg K)
Sähkönjohtavuus	- S/m
Lämmönjohtavuus	6,74 W/(m·K)
Tiedot normaalilämpötilassa ja -paineessa

Plutonium (lat. 'plutonium') on raskas, lievästi radioaktiivinen, metallinen alkuaine. Sen kemiallinen merkki on Pu ja järjestysnumero 94. Plutonium on saanut nimensä Pluto -nimisen 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.

Ihmisen käytössä oleva plutonium on valmistettu uraanista ydinreaktorilla.

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.

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. Plutoniumin kemiallinen myrkyllisyys on muiden raskasmetallien luokkaa ja verrattavissa nikotiiniin - 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.

Aiheesta muualla

• Helsingin Sanomien juttu plutoniumista

Lähteitä

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

Pallonmuotoinen plutoniumnäyte laboratoriossa.

Ydintekniikka

Ydinfysiikka	Atomi Fissio Fuusio Säteily Radioaktiivisuus Ionisoiva säteily Ydinräjähdys Fissiili Vaikutusala Kriittinen massa
Ydinvoima	Ydinvoiman käyttökohteet Ydinpolttoainekierto Säteilyturvallisuus Ydinturvallisuus Ydinjätehuolto Geologinen loppusijoitus Uraani Uraanin esiintyminen Uraanikaivos Uraanin väkevöinti Plutonium Torium Torium-ydinpolttoainekierto
Ydinreaktori	Kevytvesireaktori Kiehutusvesireaktori Painevesireaktori VVER-reaktori EPR-reaktori RBMK-reaktori MKER-reaktori CANDU-raskasvesireaktori AP1000-reaktori Pieni modulaarinen reaktori Hyötöreaktori Kiihdytinreaktori SCWR-reaktori Nestemäisellä metallilla jäähdytetty reaktori Sulasuolareaktori Kaksoisfluidireaktori Fuusioreaktori
Ydinaseet	Ydinsota Vetypommi Neutronipommi Ydinaseriisunta Vaikutukset
Ydinonnettomuus	Fukushiman ydinvoimalaonnettomuus Tšernobylin ydinvoimalaonnettomuus Three Mile Islandin ydinvoimalaonnettomuus Luettelo ydinonnettomuuksista Luettelo ydinlaitostapahtumista Ydinvoimalan sydämen sulamisonnettomuus Ydinaseonnettomuus INES-asteikko
Ydinvoima Suomessa	Olkiluodon ydinvoimalaitos Loviisan ydinvoimalaitos Hanhikiven ydinvoimalaitos