Плутоній — один з найвідоміших і найнебезпечніших елементів на планеті. Саме він стоїть за наймасштабнішим науковим проєктом в історії — Мангеттенським проєктом. У 1940 році його вперше створили в лабораторії, а вже через 5 років він змінив хід Другої світової війни. Цей метал не просто радіоактивний — він настільки енергоємний, що кулька розміром із апельсин може живити ціле місто.
Але плутоній — це не лише зброя. Він живить космічні зонди Voyager, які вже вилетіли за межі Сонячної системи. Марсохід Curiosity теж працює на плутонії. Без нього людство не змогло б досліджувати далекий космос, де сонячне світло надто слабке для сонячних панелей.
У чистому вигляді плутоній — сріблясто-сірий метал, який тьмяніє на повітрі й набуває жовтуватого відтінку. Він теплий на дотик через власне радіоактивне тепло. Має рекордні 6 алотропних модифікацій — більше, ніж будь-який інший елемент. При нагріванні плутоній стискається замість того, щоб розширюватись. Це надзвичайно незвичайна поведінка для металу.
Сьогодні світ має понад 2000 тонн плутонію. Частина — це відпрацьоване ядерне паливо, частина — демонтовані боєголовки. Учені шукають способи безпечно використати ці запаси: як паливо для реакторів нового покоління або джерела енергії для космічних місій.
Плутоній надзвичайно небезпечний. Pu-239 — потужний альфа-випромінювач із періодом напіврозпаду 24 110 років. Вдихання навіть кількох мікрограмів пилу може спричинити рак легень. Альфа-частинки не проходять крізь шкіру, але всередині тіла руйнують ДНК клітин. Робота з плутонієм можлива лише в герметичних боксах із дистанційним управлінням. Зберігають його в спеціальних контейнерах під постійним моніторингом, щоб маса не досягла критичної позначки.
Зонди Voyager-1 і Voyager-2 летять у міжзоряному просторі вже понад 47 років — і досі працюють завдяки РІТЕГам з плутонієм-238. Вони найдальші рукотворні об'єкти від Землі.
Плутоній був секретним елементом. Під час війни його називали просто «49» — за останніми цифрами атомних номерів 94 та ізотопу 239. Його існування приховували від світу кілька років.
Шматок плутонію теплий на дотик — він сам себе нагріває власним радіоактивним розпадом. Кілограм Pu-238 виділяє 560 Вт тепла — як потужна лампочка.
Плутоній має 6 різних кристалічних форм (алотропій) — абсолютний рекорд серед усіх елементів. А при нагріванні він стискається, замість того щоб розширюватись.
Елемент назвали на честь Плутона — тоді ще дев'ятої планети. Уран → Нептуній → Плутоній — ця послідовність повторює порядок планет: Уран, Нептун, Плутон.
Критична маса плутонію-239 — лише 10 кг. Це куля діаметром 10 см. Зібравши таку кількість докупи, можна спричинити ядерний вибух потужністю 20 000 тонн тротилу.
| Ізотоп | Маса (u) | Поширеність | Період напіврозпаду | Розпад |
|---|---|---|---|---|
238Pu☢ | 238.049560 | синтетичний | 87.7 years | α |
239Pu☢ | 239.052163 | синтетичний | 24110 years | α |
240Pu☢ | 240.053813 | синтетичний | 6561 years | α |
241Pu☢ | 241.056851 | синтетичний | 14.35 years | β− |
244Pu☢ | 244.064204 | синтетичний | 8.00×10⁷ years | α |
Cyclotron bombardment of uranium