El plutonio es elelemento primordial más pesado en virtud a suisótopo más estable, elplutonio-244, con unasemivida aproximada de 80 millones de años es tiempo suficiente para que el elemento se encuentre en pequeñas cantidades en la naturaleza.[2] El plutonio es principalmente unsubproducto de lafisión nuclear en losreactores, donde algunos de losneutrones liberados por el proceso de fisión convierten núcleos de uranio-238 en plutonio.[3]
Uno de los isótopos del plutonio utilizados es elplutonio-239, que tiene una semivida de 24 100 años. El plutonio-239, junto con el plutonio-241 son elementosfisibles, esto quiere decir que elnúcleo de susátomos se puede dividir cuando es bombardeado con neutrones térmicos, liberando energía,radiación gamma y más neutrones. Esos neutrones pueden mantener unareacción nuclear en cadena, dando lugar a aplicaciones enarmas yreactores nucleares.
Elplutonio-238 tiene una semivida de 88 años y emitepartículas alfa. Es una fuente de calor en losgeneradores termoeléctricos de radioisótopos, que son utilizados para proporcionar energía a algunassondas espaciales. Elplutonio-240 tiene una tasa elevada defisión espontánea, aumentando elflujo de neutrones de cualquier muestra en la que se encuentre. La presencia de plutonio-240 limita el uso de muestras para armas o combustible nuclear y determina su grado. Los isótopos del plutonio son caros y difíciles de separar, por esto suelen fabricarse en reactores especializados.
Glenn T. Seaborg y su equipo fueron los primeros en producir plutonio.
Enrico Fermi y un equipo de científicos de laUniversidad de Roma informaron de que habían descubierto el elemento 94 en 1934.[4] Fermi llamó al nuevo elementohesperio y lo mencionó en su discurso del Nobel en 1938.[5] La muestra era en realidad una mezcla debario,kriptón y otros elementos, pero esto no se conocía en ese momento porque lafisión nuclear todavía no se había descubierto.[6]
El plutonio (específicamente, plutonio-238) fue producido y aislado por primera vez el 14 de diciembre de 1940 y fue identificado químicamente el 23 de febrero de 1941 por el Dr.Glenn T. Seaborg,Edwin M. McMillan,J. W. Kennedy yA. C. Wahl, bombardeando uranio condeuterio en elciclotrón de 150 cm de diámetro de laUniversidad de California, Berkeley.[7][8] En el experimento de 1940, se produjoneptunio-238 en el bombardeo, pero se desintegró poremisión beta con una semivida corta de unos dos días, que indicaba la formación del elemento 94.[9]
Un documento científico del descubrimiento fue preparado por el equipo y enviado a la revistaPhysical Review en marzo de 1941.[9] El documento fue retirado antes de la publicación debido a que descubrieron que un isótopo de este nuevo elemento (plutonio-239) podría experimentar la fisión nuclear de forma que podría ser útil para labomba atómica. La publicación fue retrasada hasta un año después del fin de laSegunda Guerra Mundial, debido a las preocupaciones sobre la seguridad.[10]
Edwin McMillan había nombrado recientemente el primer elemento transuránico debido al planetaNeptuno y sugirió que el elemento 94, siendo el siguiente elemento de la serie, fuera nombrado el que en ese momento era el siguiente planeta,Plutón.[11][nota 1] Seaborg originalmente consideró el nombre «plutio», pero después pensó que no sonaba tan bien como «plutonio».[12] Eligió las letras «Pu» como una broma, que fue aprobada sin previo aviso en latabla periódica.[nota 2] Otros nombres alternativos considerados por Seaborg y otros fueron «ultimio» y «extremio», debido a la creencia errónea de que habían encontrado el último elemento posible en la tabla periódica.[13]
Después de unos pocos meses de estudio inicial, se encontró que la química básica del plutonio era parecida a la del uranio.[9] Las primeras investigaciones continuaron en elLaboratorio Metalúrgico de laUniversidad de Chicago. El 18 de agosto de 1942, una cantidad muy pequeña fue aislada y medida por primera vez. Fueron producidos unos 50 mg de plutonio-239, junto con uranio y productos de la fisión, y solo se aisló 1 mg aproximadamente.[14] Este procedimiento permitió a los químicos determinar la masa atómica del nuevo elemento.[15][nota 3]
En noviembre de 1943 algunostrifluoruros de plutonio fueron reducidos para crear la primera muestra de plutonio metálico: unos pocos microgramos de perlas metálicas.[14] Se produjo suficiente plutonio para que fuera el primer elemento sintético visible a simple vista.[16]
Las propiedades nucleares del plutonio-239 también fueron estudiadas; los investigadores encontraron que, cuando un átomo es golpeado por un neutrón, se rompe (fisión), liberando más neutrones y energía. Esos neutrones pueden golpear otros átomos de plutonio-239 y así sucesivamente en una rápidareacción nuclear en cadena. Esto puede originar una explosión suficientemente grande como para destruir una ciudad si se concentra suficiente plutonio-239 para alcanzar lamasa crítica.[9]
La primera prueba de una bomba atómica, denominadaTrinity y detonada el 16 de julio de 1945 cerca de Alamogordo, Nuevo México, contenía plutonio como su material de fisión.[14] En el diseño de la implosión deldispositivo se usó lentes explosivos convencionales para comprimir una esfera de plutonio en una masa supercrítica, que era bombardeado simultáneamente con neutrones desde el «Urchin»,[nota 5] un iniciador hecho de polonio y berilio.[9] En conjunto, estos aseguraron una reacción en cadena y una explosión. El arma en su totalidad pesaba más de 4 toneladas, a pesar de que solo habían sido utilizados 6,2 kilogramos de plutonio en su núcleo.[19] Aproximadamente el 20% del plutonio utilizado en el arma Trinity se sometió a fisión, lo que resultó en una explosión con una energía equivalente a aproximadamente 20 000toneladas de TNT.[20]
Un diseño idéntico fue utilizado en la bomba atómica «Fat Man», lanzada sobreNagasaki,Japón, el 9 de agosto de 1945, matando a 70 000 personas e hiriendo a otras 100 000.[9] La bomba «Little Boy» lanzada sobreHiroshima tres días antes, usó uranio-235 y no plutonio. Fue hecha pública la existencia del plutonio solamente luego del anuncio de las primeras bombas atómicas.
Durante laguerra fría fueron construidas grandes reservas de plutonio para armas nucleares, tanto por laUnión Soviética como por Estados Unidos. Los reactores estadounidenses de Hanford ySavannah River Site en Carolina del Sur producían 103 toneladas,[21] y se estimaba que se producían 170 toneladas de plutonio de grado militar en la Unión Soviética.[22] Cada año aún son producidas alrededor de 20 toneladas del elemento como un subproducto de la industria de energía nuclear.[23] Aproximadamente 1000 toneladas de plutonio pueden estar almacenadas junto con más de 200 toneladas de plutonio extraído desde armas nucleares.[9] ElInstituto Internacional de Estudios para la Paz de Estocolmo estimaba que las reservas mundiales de plutonio en 2007 eran de 500 toneladas, divididas en partes iguales entre reservas civiles y armamentísticas.[24]
Durante y después del final de laSegunda Guerra Mundial, los científicos que trabajaban en el Proyecto Manhattan y en otros proyectos de investigación de armas nucleares, llevaron a cabo estudios de los efectos del plutonio en animales de laboratorio y en seres humanos.[25] Los estudios en animales revelaron que unos pocos miligramos de plutonio por kilogramo de tejido representan una dosis letal.[26]
En el caso de los seres humanos, dichos experimentos implicaban inyectar soluciones que contenían (por lo general) cinco microgramos de plutonio en pacientes hospitalarios que se creía que sufrían de una enfermedad terminal, o que tuvieran una esperanza de vida menor a diez años ya sea debido a la avanzada edad o por la condición de una enfermedad crónica.[25] Esta cantidad fue reducida a un microgramo en julio de 1945 después de que en los estudios en animales se constatara que la forma en la que el plutonio se distribuía en los huesos era más peligrosa que la del radio.[26] Muchos de estos experimentos dieron como resultado fuertes mutaciones. La mayoría de los sujetos de prueba —de acuerdo a lo dicho porEileen Welsome— eran pobres, impotentes y enfermos.[27]
El plutonio, como la mayoría de los metales, tiene una apariencia plateada brillante al principio, muy parecida a la delníquel, pero se oxida rápidamente a un gris opaco, aunque también se reportan amarillo y verde oliva.[28][29] A temperatura ambiente, el plutonio esta en suforma α (alfa). Esta, la forma estructural más común del elemento (alótropo), es casi tan dura y quebradiza como elhierro fundido gris, a menos que sealee con otros metales para hacerlo blando y dúctil. A diferencia de la mayoría de los metales, no es un buen conductor decalor oelectricidad. Tiene un punto de fusión bajo. (640 °C) y un inusualmente altopunto de ebullición (3228 °C).[28]
La desintegración alfa, la liberación de un núcleo dehelio de alta energía, es la forma más común dedesintegración radioactiva para el plutonio.[30] Una masa de 5 kg de239Pu contiene alrededor de 12,5 × 1024 átomos. Con una vida media de 24 100 años, aproximadamente 11,5 × 1012 de sus átomos se descomponen cada segundo emitiendo una partícula alfa de 5,16 MeV. Esto equivale a 9,68 vatios de potencia. El calor producido por la deceleración de estas partículas alfa las hace calientes al tacto.[11][31]
Laresistividad es una medida de la fuerza con la que un material se opone al flujo decorriente eléctrica. La resistividad del plutonio a temperatura ambiente es muy alta para un metal, y se hace aún más alta con temperaturas más bajas, lo que es inusual para los metales.[32] Esta tendencia continúa hasta 100 K, por debajo de la cual la resistividad disminuye rápidamente para las muestras frescas.[32] La resistividad comienza a aumentar con el tiempo alrededor de los 20 K debido al daño por radiación, con la tasa dictada por la composición isotópica de la muestra.[32]
Debido a la autoirradiación, una muestra de plutonio se fatiga en toda su estructura cristalina, lo que significa que la disposición ordenada de sus átomos se ve interrumpida por la radiación con el tiempo.[33] La autoirradiación también puede conducir arecocido que contrarresta algunos de los efectos de la fatiga a medida que la temperatura aumenta por encima de los 100 K.[34]
A diferencia de la mayoría de los materiales, el plutonio aumenta en densidad cuando se funde, en un 2,5%, pero el metal líquido exhibe una disminución lineal en densidad con la temperatura.[32] Cerca del punto de fusión, el plutonio líquido tiene unaviscosidad ytensión superficial muy alta en comparación con otros metales.[33]
El plutonio tiene seis alótropos a presión ambiente:alpha (α),beta (β),gamma (γ),delta (δ),delta prime (δ') yepsilon (ε)[35]
El plutonio normalmente tiene seis alótropos y forma un séptimo (zeta, ζ) a alta temperatura dentro de un rango de presión limitado.[35] Estos alótropos, que son diferentes modificaciones estructurales o formas de un elemento, tienenenergías internas muy similares perodensidades yestructuras cristalinas significativamente variables. Esto hace que el plutonio sea muy sensible a los cambios de temperatura, presión o química, y permite cambios drásticos de volumen después detransiciones de fase de una forma alotrópica a otra.[33] Las densidades de los diferentes alótropos varían de 16,00 g/cm³ a 19,86 g/cm³.[23]
La presencia de estos muchos alótropos hace muy difícil el mecanizado del plutonio, ya que cambia de estado muy fácilmente. Por ejemplo, la forma α existe a temperatura ambiente en plutonio no aleado. Tiene características de mecanizado similares alhierro fundido pero cambia a la forma plástica y maleable β (beta) a temperaturas ligeramente más altas.[36] Las razones del complicado diagrama de fase no se entienden del todo. La forma α tiene una estructuramonoclínica de baja simetría, de ahí su fragilidad, resistencia, compresibilidad y baja conductividad térmica.[35]
El plutonio en la forma δ (delta) normalmente existe en el rango de 310 °C a 452 °C pero es estable a temperatura ambiente cuando se alea con un pequeño porcentaje degalio,aluminio, ocerio, lo que mejora la trabajabilidad y permite susoldadura.[36] La forma δ tiene un carácter metálico más típico, y es más o menos tan fuerte y maleable como el aluminio.[35] En las armas de fisión, lasondas de choque explosivas utilizadas para comprimir un núcleo de plutonio también causarán una transición de la forma habitual de plutonio de fase δ a la forma más densa de α, ayudando significativamente a lograr lasupercrítica.[37] La fase ε, el alótropo sólido de más alta temperatura, exhibe unaautodifusión atómica anómicamente alta en comparación con otros elementos[33]
El plutonio-239 puro puede tener unfactor de multiplicación (keff) mayor que uno, lo que significa que si el metal está presente en cantidad suficiente y con una geometría apropiada (por ejemplo, una esfera de tamaño suficiente), puede formar unamasa crítica.[39] Durante la fisión, una fracción de laenergía de unión nuclear, que mantiene un núcleo unido, se libera como una gran cantidad de energía electromagnética y cinética (gran parte de esta última se convierte rápidamente en energía térmica). La fisión de un kilogramo de plutonio-239 puede producir una explosión equivalente a 21 000tons de TNT. Es esta energía la que hace que el plutonio-239 sea útil enarmas nucleares yreactores.[11]
La presencia del isótopoplutonio-240 en una muestra limita su potencial de bomba nuclear, ya que el plutonio-240 tiene una tasa relativamente alta defisión espontánea (~440 fisuras por segundo por gramo—más de 1000 neutrones por segundo por gramo),[40] elevando los niveles de neutrones de fondo e incrementando así el riesgo depredetonación.[41] El plutonio se identifica comogrado de armamentístico, de grado combustible o de grado reactor según el porcentaje de plutonio 240 que contiene. El plutonio apto para armas contiene menos del 7% de plutonio 240. Elplutonio apto para uso en reactores contiene de 7% a menos de 19%, y el de grado de reactor de potencia contiene 19% o más de plutonio-240. ElPlutonio súper-grado, con menos del 4% de plutonio-240, se utiliza en armas de laArmada de los Estados Unidos almacenadas cerca de las tripulaciones de barcos y submarinos, debido a su menor radiactividad.[42] El isótopoplutonio-238 no esfisil pero puede sufrir fisión nuclear fácilmente conneutrones rápidos así como también desintegración alfa.[11]
Se han caracterizado 20isótopos radioactivos de plutonio. Los más longevos son el plutonio-244, con una vida media de 80,8 millones de años, el plutonio-242, con una vida media de 373 300 años, y el plutonio-239, con una vida media de 24 110 años. Todos los isótopos radioactivos restantes tienen una vida media inferior a 7000 años. Este elemento también tiene ochoestados meta-estables, aunque todos tienen vida media inferior a un segundo.[30]
Los isótopos conocidos del rango del plutonio ennúmero de masa de 228 a 247. Los modos de desintegración primaria de los isótopos con unos números de masa inferior al del isótopo más estable, el plutonio-244, son la fisión espontánea yemisión alfa, que en su mayor parte forman uranio (92protones) yneptunio (93 protones) comoproducto de desintegración (descuidando el amplio rango de núcleos hijos creados por procesos de fisión). El modo de desintegración primaria para los isótopos con un número de masas superior al del plutonio-244 esemisión beta, que en su mayor parte formanamericio (95 protones) como productos de desintegración. El plutonio-241 es elisótopo padre de laserie de desintegración del neptunio, que se descompone a americio-241 mediante la emisión beta.[30][43]
El plutonio-238 y 239 son los isótopos más ampliamente sintetizados.[11] El plutonio-239 se sintetiza a través de la siguiente reacción utilizando uranio (U) y neutrones (n) a través de la desintegración beta (β-) con el neptunio (Np) como sustancia intermedia:[44]
Los neutrones de la fisión del uranio-235 soncapturados por núcleos de uranio-238 para formar uranio-239; undesintegración beta convierte un neutrón en un protón para formar neptunio-239 (vida media de 2,36 días) y otra descomposición beta forma plutonio-239.[45]Egon Bretscher trabajando en el proyecto británicoTube Alloys predijo esta reacción teóricamente en 1940.[46]
El plutonio-238 se sintetiza bombardeando el uranio-238 condeuteróns (D, el núcleo dehidrógeno) en la siguiente reacción:[47]
En este proceso, un deuterón que golpea el uranio-238 produce dos neutrones y neptunio-238, que se descomponen espontáneamente al emitir partículas beta negativas para formar plutonio-238.[48].
Calor de desintegración y propiedades de la fusión
Los isótopos de plutonio se someten a una desintegración radiactiva, que producecalor de desintegración. Diferentes isótopos producen diferentes cantidades de calor por masa. El calor de decaimiento generalmente se enumera como vatio/kilogramo, o miliwatt/gramo. En piezas más grandes de plutonio (por ejemplo, una fosa de armas) y la remoción inadecuada de calor, el autocalentamiento resultante puede ser significativo. Todos los isótopos producenradiación gamma débil en desintegración.
Calor de descomposición de los isótopos de plutonio[49]
Calor de descomposición muy alto. Incluso en pequeñas cantidades puede causar un autocalentamiento significativo. Utilizado por sí solo en ungenerador termoeléctrico radioisótopico.
La principal impureza en muestras del isótopo239Pu. El grado de plutonio se indica generalmente como porcentaje de240Pu. La alta fisión espontánea dificulta el uso en armas nucleares.
Varios estados de oxidación del plutonio en solución
A temperatura ambiente, el plutonio puro es de color plateado pero gana un deslustre al oxidarse.[50] El elemento muestra cuatroestados de oxidación iónicos comunes ensolución acuosa y uno raro:[23]
Pu(VII), comoPuO3− 5 (verde)-el ion heptavalente es raro.
El color que muestran las soluciones de plutonio depende tanto del estado de oxidación como de la naturaleza delanión ácido.[52]Es el anión ácido el que influye en el grado decomplejidad—cómo se conectan los átomos a un átomo central— de la especie de plutonio. Además, se conoce el estado formal de oxidación +2 del plutonio en el complejo [K(2.2.2-cryptand)] [PuIICp″3], Cp″ = C5H3(SiMe3)2.[53]
Lapirocidad del plutonio puede hacer que parezca una brasa brillante bajo ciertas condiciones.Veinte microgramos de hidróxido de plutonio puro
El plutonio es un metal reactivo. En aire húmedo oargón húmedo, el metal se oxida rápidamente, produciendo una mezcla deóxidos ehidruros.[28] Si el metal se expone durante un tiempo suficientemente largo a una cantidad limitada de vapor de agua, se forma una capa de superficie polvorienta de PuO2.[28] También se formahidruro de plutonio pero un exceso de vapor de agua forma solo PuO2.[55]
El plutonio muestra enormes y reversibles velocidades de reacción con hidrógeno puro, formandohidruro de plutonio.[33] También reacciona fácilmente con oxígeno, formando PuO y PuO2 así como óxidos intermedios; el óxido de plutonio llena un 40% más de volumen que el plutonio metálico. El metal reacciona con loshalógenos, dando lugar acompuestos con la fórmula general PuX3 donde X puede serF,Cl, Br o I y PuF4 también se ve. Se observan los siguientes oxihaluros: PuOCl, PuOBr y PuOI. Reaccionará con carbono para formar PuC, nitrógeno para formar PuN ysilicio para formar PuSi2.[23][9]
El polvo de plutonio, sus hidruros y ciertos óxidos como Pu2O3 sonpyrophoric, lo que significa que pueden inflamarse espontáneamente a temperatura ambiente y por lo tanto se manipulan en una atmósfera inerte y seca de nitrógeno o argón. El plutonio a granel se enciende solo cuando se calienta a más de 400 °C. Pu2O3 se calienta espontáneamente y se transforma en PuO2, que es estable en aire seco, pero reacciona con el vapor de agua cuando se calienta.[56]
El plutonio es un elemento en el que loselectrones 5f son la frontera de transición entre deslocalizado y localizado, por lo que se considera uno de los elementos más complejos.[58] El comportamiento anómalo del plutonio es causado por su estructura electrónica. La diferencia de energía entre los subsistemas 6d y 5f es muy baja. El tamaño de la capa 5f es suficiente para permitir que los electrones formen enlaces dentro de la red, en el mismo límite entre el comportamiento localizado y el enlace. La proximidad de los niveles de energía conduce a múltiples configuraciones de electrones de baja energía con niveles de energía casi iguales. Esto conduce a la competencia de 5fn7s2 y 5fn−16d17s2 de configuraciones, lo que causa la complejidad de su comportamiento químico. La naturaleza altamente direccional de las órbitas 5f es responsable de los enlaces covalentes direccionales en las moléculas y complejos de plutonio.[33]
Se pueden encontrar rastros de plutonio-238, plutonio-239, plutonio-240 y plutonio-244 en la naturaleza. Pequeños rastros de plutonio-239, unos pocospartes por trillón, y sus productos de descomposición se encuentran naturalmente en algunos minerales concentrados de uranio,[14] como elreactor de fisión nuclear natural enOklo,Gabón.[59] La relación entre el plutonio-239 y el uranio en el yacimiento de uranio deCigar Lake Mine oscila entre 2,4 × 10-12 y 44 × 10-12[60] Estas cantidades de trazas de239Pu se originan de la siguiente manera: en raras ocasiones,238U sufre una fisión espontánea, y en el proceso, el núcleo emite uno o dos neutrones libres con cierta energía cinética. Cuando uno de estos neutrones golpea el núcleo de otro238U átomo, es absorbido por el átomo, que se convierte en239U. Con una vida media relativamente corta,239U se descompone a239Np, que se descompone en239Pu.[61][62] Finalmente, cantidades excesivamente pequeñas de plutonio-238, atribuidas a la extremadamente raradoble desintegración beta de uranio-238, han sido encontradas en muestras de uranio natural.[63]
Debido a su vida media relativamente larga de unos 80 millones de años, se sugirió que elplutonio-244 ocurre naturalmente como unnucleido primordial, pero no se pudieron confirmar los primeros informes de su detección.[64] Sin embargo, su larga vida media aseguró su circulación a través del sistema solar antes de suextinción,[65] y, de hecho, se han encontrado pruebas de la fisión espontánea de las vías de fisión extintas244Pu en meteoritos.[66] La presencia anterior de244Pu en el sistema solar temprano ha sido confirmada, ya que se manifiesta hoy en día como un exceso de sus hijas, ya sea232Th. (de la vía de decaimiento alfa) o isótopos dexenón (de sufisión espontánea). Estos últimos son generalmente más útiles, porque las químicas del torio y del plutonio son bastante similares (ambos son predominantemente tetravalentes) y por lo tanto un exceso de torio no sería una evidencia fuerte de que parte de él se formó como una hija de plutonio.
El isótopo plutonio-239 es un componente clave en lasarmas nucleares debido a su fácil fisión y su disponibilidad. Encapsulando elpozo de plutonio de la bomba en un pisón (una capa opcional de material denso) disminuye la cantidad de plutonio necesaria para alcanzar lamasa crítica querefleja los neutrones que escapan de nuevo en el núcleo de plutonio. Esto reduce la cantidad de plutonio necesaria para alcanzar la criticidad de 16 kg a 10 kg, que es una esfera con un diámetro de unos 10 cm (4 in).[67] Esta masa crítica es aproximadamente un tercio de la del uranio-235.[11]
Las bombas de plutonio tipo "Fat Man" producidas durante elProyecto Manhattan usaban explosivos para comprimir el plutonio y obtener densidades significativamente más altas de lo normal, combinado con una fuente central de neutrones para iniciar la reacción y aumentar su eficiencia. De esta forma solo se necesitaban 6,2 kg de plutonio para un rendimiento equivalente a una explosión de 20 kilotones deTNT (Véase tambiéndiseño de armas nucleares). Hipotéticamente, tan solo son necesarios 4 kg de plutonio, tal vez menos, para hacer una bomba atómica usando diseños de ensamblado muy sofisticados.[68]
El plutonio es el elemento químico más tóxico que existe y no por sus propiedades químicas sino por su radiación ionizante. Los isótopos y compuestos del plutonio son radiactivos y se acumulan en lamédula ósea. La contaminación por óxido de plutonio se ha producido tras incidentes radiactivos y desastres nucleares, incluyendo accidentes nucleares militares donde armas nucleares han ardido.[69] Estudios de los efectos de estas pequeñas fugas, así como el extensivoenvenenamiento por radiación y posteriores muertes después de losbombardeos atómicos sobre Hiroshima y Nagasaki, han aportado información considerable con respecto a los peligros, síntomas y pronósticos del envenenamiento por radiación, que en el caso de los japoneses sobrevivientes (Hibakusha), se demostró que no estaban relacionados en gran medida con la exposición directa al plutonio.[70]
Durante el decaimiento del plutonio, son liberados tres tipos de radiación,alfa,beta ygamma. La radiación alfa es muy destructiva por su alta masa (dos núcleos de Helio). Aunque solo puede recorrer cortas distancias (pero enormes, a escala celular) y no puede viajar a través de la capa exterior muerta de la piel humana, si llega al pulmón -aún en cantidades ínfimas- puede producir daños muy graves. La radiación beta puede penetrar la piel humana pero no puede atravesar el cuerpo. La radiación gamma puede ir a través de todo el cuerpo.[71] Los tres tipos de radiación son ionizantes. Una exposición aguda o de larga duración conlleva serios problemas de salud, incluyendosíndrome de irradiación aguda, daño genético, cáncer y hasta la muerte. El daño aumenta con la cantidad de exposición.
Es necesario evitar que el plutonio se acumule en cantidades cercanas a su masa crítica, debido a que la masa crítica del plutonio es de un tercio de la del uranio-235. La masa crítica del plutonio emite cantidades letales deneutrones yrayos gamma. El plutonio en estado líquido presenta una mayor probabilidad de formar una masa crítica que en estado sólido debido a laTermalización que produce elhidrógeno en el agua.
El plutonio metálico se inflama fácilmente, especialmente si el material está dividido en partes finas. En un ambiente húmedo, el plutonio forma hidrurospiroforicos en su superficie, que pueden incendiarse a temperatura ambiente. El plutonio expande hasta un 70% su volumen cuando se oxida y puede romper el contenedor.[56] La radiactividad del material en combustión es un peligro adicional. La arena deóxido de magnesio es probablemente el material más efectivo para extinguir un fuego de plutonio. Esta enfría el material combustible, actuando como undisipador, y también bloquea el oxígeno. Para manipular o almacenar el plutonio en cualquier forma es necesario tomar precauciones especiales; generalmente, se requiere una atmósfera seca degas inerte.[56][nota 7]
↑Esta no era la primera vez que alguien sugería que un elemento fuera llamado "plutonio". Una década después de que elBario fuera descubierto, un profesor de la Universidad de Cambridge sugirió que fuera renombrado como "plutonio" ya que el elemento no era pesado (como sugería la raíz de origen griego "barys", por la que fue nombrado). El pensó que, ya que el Bario fue producido por la técnica relativamente nueva de laElectrólisis, su nombre debería estar relacionado con el fuego. Por lo tanto sugirió que fuera nombrado "plutonio", por el diosRomano del inframundo,Plutón.(Heiserman, 1992)
↑Tal como lo expresa un artículo, refiriéndose a información que Seaborg dió en una charla: "La opción obvia para el símbolo hubiera sido Pl, pero de manera chistosa, Seaborg sugirió Pu, como las palabras que un niño exclamaría, 'Pee-Yoo' al sentir un olor feo. Seaborg pensó que recibiría grandes críticas por esa sugerencia, pero el comité de nombres aceptó el símbolo sin decir una palabra."
↑Durante elProyecto Manhattan, a menudo se hizo referencia al plutonio simplemente como "49": el número 4 era debido a el último dígito en 94 (número atómico del plutonio), y el 9 era por el último dígito en plutonio-239, el isótopo fisionable del plutonio y apto para armas usado en las bombas nucleares.
↑Urchin fue el nombre clave para el iniciador interno de neutrones, un dispositivo generador de neutrones que disparaba la detonación nuclear de las primeras bombas atómicas de plutonio, como la del proyectoTrinity (The Gadget) yFat Man, una vez que la masa crítica haya sidomontada por la fuerza de explosivos convencionales.
↑El iónPuO+ 2 es inestable en solución, por lo que se disociará en Pu4+ yPuO20− 2; el Pu4+ oxidará el resto dePuO+ 2 aPuO20− 2, reduciéndose a su vez a Pu3+. Así, las soluciones acuosas dePuO+ 2 tienden con el tiempo hacia una mezcla de Pu3+ yPuO2+ 2. ElUO+ 2 es inestable por la misma razón.[51]
↑Hubo un gran incendio iniciado a causa del plutonio en laplanta nuclear Rocky Flats cerca deBoulder (Colorado) en 1969.Albright, David; O'Neill, Kevin (1999).«The Lessons of Nuclear Secrecy at Rocky Flats».ISIS Issue Brief. Institute for Science and International Security (ISIS). Archivado desdeel original el 8 de julio de 2008. Consultado el 7 de diciembre de 2008.La referencia utiliza el parámetro obsoleto|coautores= (ayuda)
↑Holden, Norman E. (2001).«A Short History of Nuclear Data and Its Evaluation».51st Meeting of the USDOE Cross Section Evaluation Working Group. Upton (NY): National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory. Consultado el 3 de enero de 2009.
↑Seaborg, Glenn T.«An Early History of LBNL: Elements 93 and 94». Advanced Computing for Science Department, Lawrence Berkeley National Laboratory. Archivado desdeel original el 5 de noviembre de 2014. Consultado el 17 de septiembre de 2008.
↑Glenn T. Seaborg.«The plutonium story». Lawrence Berkeley Laboratory, University of California.LBL-13492, DE82 004551.
↑Cochran, Thomas B. (1997). Natural Resources Defense Council, Inc, ed.Safeguarding nuclear weapons-usable materials in Russia. International Forum on Illegal Nuclear Traffic(en inglés). Washington (DC). Archivado desdeel original el 5 de julio de 2013. Consultado el 21 de diciembre de 2008.
↑abMoss, William; Eckhardt, Roger (1995).«The Human Plutonium Injection Experiments»(PDF).Los Alamos Science(en inglés) (Los Alamos National Laboratory)23: 188, 205, 208, 214. Consultado el 6 de junio de 2006.
↑abVoelz, George L. (2000). «Plutonium and Health: How great is the risk?».Los Alamos Science (Los Alamos (NM), Estados Unidos: Los Alamos National Laboratory) (26): 78-79.
↑abcd«Plutonium, Radioactive».Wireless Information System for Emergency Responders (WISER). Bethesda (MD): U.S. National Library of Medicine, National Institutes of Health. Archivado desdeel original el 22 de agosto de 2011. Consultado el 23 de noviembre de 2008. (texto de dominio publico)
↑«Nitric acid processing».Actinide Research Quarterly (Los Alamos (NM): Los Alamos National Laboratory) (3rd quarter). 2008. Consultado el 9 de febrero de 2010. «Mientras que el dióxido de plutonio es normalmente verde oliva, las muestras pueden ser de varios colores. Generalmente se cree que el color es una función de la pureza química, la estequiometría, el tamaño de las partículas y el método de preparación, aunque el color resultante de un determinado método de preparación no siempre es reproducible. (traducido)».
↑Glasstone, Samuel; Redman, Leslie M. (Junio de 1972).«An Introduction to Nuclear Weapons». Atomic Energy Commission Division of Military Applications. p. 12.WASH-1038. Archivado desdeel original el 27 de agosto de 2009.
↑Matlack, George (2002).A Plutonium Primer: An Introduction to Plutonium Chemistry and its Radioactivity. Los Alamos National Laboratory.LA-UR-02-6594.
↑Windorff, Cory J.; Chen, Guo P; Cross, Justin N; Evans, William J.; Furche, Filipp; Gaunt, Andrew J.; Janicke, Michael T.; Kozimor, Stosh A.et al. (2017). «Identification of the Formal +2 Oxidation State of Plutonium: Synthesis and Characterization of {PuII[C5H3(SiMe3)2]3}−» [Identificación del estado formal de oxidación +2 del plutonio: Síntesis y caracterización de {PuII[C5H3(SiMe3)2]3}−].J. Am. Chem. Soc.139 (11): 3970-3973.PMID28235179.doi:10.1021/jacs.7b00706.Se sugiere usar|número-autores= (ayuda)
↑«Oklo: Natural Nuclear Reactors». U.S. Department of Energy, Office of Civilian Radioactive Waste Management. 2004. Archivado desdeel original el 20 de octubre de 2008. Consultado el 16 de noviembre de 2008.
↑Hoffman, D. C.; Lawrence, F. O.; Mewherter, J. L.; Rourke, F. M. (1971). «Detection of Plutonium-244 in Nature».Nature234 (5325): 132-134.Bibcode:1971Natur.234..132H.doi:10.1038/234132a0.
↑Hoffman, D. C.; Lawrence, F. O.; Mewherter, J. L.; Rourke, F. M. (1971). «Detection of Plutonium-244 in Nature».Nature234 (5325): 132-134.Bibcode:1971Natur.234..132H.doi:10.1038/234132a0.Nr. 34.
↑Martin, James E. (2000).Physics for Radiation Protection (1st edición). Wiley-Interscience. p. 532.ISBN0-471-35373-6.
↑FAS contributors (1998).«Nuclear Weapon Design». Federation of American Scientists. Archivado desdeel original el 28 de agosto de 2016. Consultado el 7 de diciembre de 2008.
CRC contributors (2006). David R. Lide, ed.Handbook of Chemistry and Physics (87th edición). Boca Raton (FL): CRC Press, Taylor & Francis Group.ISBN0-8493-0487-3.
Emsley, John (2001).«Plutonium».Nature's Building Blocks: An A–Z Guide to the Elements. Oxford (UK): Oxford University Press. pp. 324–329.ISBN0-19-850340-7.
Greenwood, N. N.; Earnshaw, A. (1997).Chemistry of the Elements (2nd edición). Oxford (UK): Butterworth-Heinemann.ISBN0-7506-3365-4.
Miner, William N.; Schonfeld, Fred W. (1968). «Plutonium». En Clifford A. Hampel (editor), ed.The Encyclopedia of the Chemical Elements. New York (NY): Reinhold Book Corporation. pp. 540-546.LCCN68029938.
Stwertka, Albert (1998). «Plutonium».Guide to the Elements (Revised edición). Oxford (UK): Oxford University Press.ISBN0-19-508083-1.
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