Plutonium

neptunium - plutonium - americium Sm Pu     Periodiska systemet
Allmänt
Namn, kemiskt tecken, nummer	plutonium, Pu, 94
Ämnesklass	aktinider
Grupp, period, block	3, 7, f
Densitet	19816 kg/m3 (273 K)
Utseende	Silvrig vit metall
Atomens egenskaper
Atommassa	244,0642 u
Atomradie (beräknad)	151 pm
Elektronkonfiguration	[Rn]7s25f6
e− per skal	2, 8, 18, 32, 24, 8, 2
Oxidationstillstånd (oxid)	6, 5, 4, 3 (amfoterisk)
Ämnets fysiska egenskaper
Aggregationstillstånd	fast (s)
Smältpunkt	912,5 K (639,5 °C)
Kokpunkt	3503 K (3230 °C)
Molvolym	12,29 ·10-6 m3/mol
Ångbildningsvärme	344 kJ/mol
Smältvärme	2,84 kJ/mol
Ljudhastighet	2260 m/s vid 293,15 K
Diverse
Elektronegativitet	1,28 (Paulingskalan)
Värmekapacitet	130 J/(kg·K)
Elektrisk ledningsförmåga	0,666·106 S/m (Ω−1·m−1)
Värmeledningsförmåga	6,74 W/(m·K)
1a jonisationspotential	584,7 kJ/mol
Stabilaste isotoper
Isotop Förekomst Halv.tid Typ Energi (MeV) Prod. 238Pu syntetisk 87,7 år α och SF 5,593 234U 239Pu syntetisk 24,1·10³ år α och SF 5,245 235U 240Pu syntetisk 6564 år α β och SF 5,256 0,005 236U 240Am 241Pu syntetisk 14,4 år α β och SF 5,14 0,021 237U 241Am 242Pu syntetisk 376300 år α och SF 4,984 238U 244Pu syntetisk 80,8·106 år α och SF 4,666 240U
SI-enheter & STP används om ej annat angivits

Plutonium (Pu) är ett radioaktivt grundämne som tillhör aktinoiderna. Plutonium är en transuran som framställs i kärnreaktorer ur ²³⁸U. Dess olika isotoper används som reaktorbränsle, i kärnvapen och i radiotermoelektriska generatorer för rymdsonder.

Ytterst små mängder Pu förekommer faktiskt i naturen. ²³⁹Pu bildas genom spontan fission enligt nedan, samt ²⁴⁴Pu är en rest från solsystemets materias tillkomst i supernovor.

Plutonium, som är en silvervit metall, är genom sin alfastrålning mycket farlig att hantera. Damm som inandas ger stor risk för lungcancer.

Isotopen ²³⁹Pu framställs genom transmutation då neutroner som bildas vid fission av ²³⁵U absorberas av ²³⁸U. De bildade ²³⁹U-kärnorna övergår via två betasönderfall först till ²³⁹Np och sedan till ²³⁹Pu. Isotopen har en halveringstid av 24 110 år. Kärnvapen innehåller vanligen minst c:a 6 kg av denna isotop.

Isotopen ²⁴⁰Pu framställs genom transmutation då neutroner som bildas vid fission av ²³⁵U absorberas av ²³⁹Pu. Då isotopen producerar cirka 40 000 gånger mer neutroner på grund av spontan fission än ²³⁹Pu så räknas isotopen som en förorening i vapenplutonium och halten ²⁴⁰Pu får inte överstiga 7 % i vapenplutonium för att det skall vara användbart.

Isotopen ²⁴⁴Pu är den mest långlivade med en halveringstid av 80 miljoner år. Denna förekommer i mycket liten mängd naturligt i jordskorpan.

Isotopen ²³⁸Pu är kortlivad med en halveringstid av 88 år. Genom den extremt intensiva alfastrålningen blir ett stycke av denna isotop upphettat till vitglödning, vilket utnyttjas i radiotermoelektriska generatorer.

Plutonium i lösning har olika färger beroende på oxidationstal (vänster) och ligander (höger).

Isotopsammansättning för olika kvaliteter av plutonium

Grad	Isotope
	Pu-238	Pu-239	Pu-240	Pu-241	Pu-242
Super-grade	—	.98	.02	—	—
Vapenplutonium	.00012	.938	.058	.0035	.00022
Reactor-grade	.013	.603	.243	.091	.050
MOX-grade	.019	.404	.321	.178	.078
FBR blanket	—	.96	.04	—	—

Värmeutveckling och spontan fission

Isotop	Neutroner från spontan fission 1/(g·s)	Värme utveckling från sönderfall watt/kg
Pu-238	2.6x103	560
Pu-239	22x10−3	1.9
Pu-240	0.91x103	6.8
Pu-241	49x10−3	4.2
Pu-242	1.7x103	0.1
Am-241	1.2	114