Plutonium i lösning har olika färger beroende påoxidationstal (vänster) ochligander (höger).
Ytterst små mängder plutonium förekommer i naturen. Små mängder239Pu bildas i uranfyndigheter när238U fångar in neutroner utsända vidspontan fission av andra238U.244Pu skapas iR-processen isupernovor och har den längsta halveringstiden av allatransuraner, tillräckligt lång för att en del atomer ska klara resan till solsystemet.[1]
Plutonium är dock i huvudsak en transuran som framställs ikärnreaktorer genom neutronbestrålning av238U.
Plutoniummetall är i ren form silvervit, men oxiderar snabbt och blir då matt grå eller eventuellt gul eller olivgrön. Till skillnad från de flesta material så ökar plutonium sindensitet med cirka 2,5 procent när det smälter. Plutoniumsresistans vidrumstemperatur är hög i jämförelse med andra metaller och dess resistans ökar då temperaturen sjunker ända till 100K, då resistansen snabbt sjunker fram till cirka 20 K, då den åter ökar. Enlegering av plutonium,kobolt ochgallium, PuCoGa5, har visat sig varasupraledande under 18,5 K.
Plutonium är ettallotropiskt material. Normalt har plutonium sex allotropiska tillstånd, men det kan bildas ytterligare en fas, ζ, vid högtemperatur och under ett begränsattryck. Plutoniums allotropiska egenskaper utnyttjas vid konstruktionen av några av de allra minsta typerna avtaktiska kärnvapen. Man har då enoval bestående av, i huvudsak, plutonium 239 som befinner sig i δ fas. Genom en linjärimplosion bildas ensfär, och samtidigt övergår det till α fas. Således ökasdensiteten från 15,92 g/cm3 till 19,86 g/cm3. Sammantaget leder det till attkedjereaktionen inleds och vapnet detonerar.
Plutonium är entungmetall som dessutom är radioaktiv. Liksom alla andra tungmetaller är den giftig. Då den radioaktiva strålningen i huvudsak (utom för241Pu) utgörs av alfastrålning, som inte tränger genom huden, är plutoniet farligt i första hand om det hamnar i kroppen, till exempel som damm som kan inandas eller hamna i mat. Död inom kort tid efter inandning av damm kräver ungefär samma dos av239Pu som avkadmium (LD50=1,3 mg/kg). Plutonium som samlas i lever, lungor och skelett antas kunna leda tillcancer på längre sikt, åtminstone om intaget är relativt stort.[2][3]
Isotopen238Pu är kortlivad med en halveringstid av 88 år. Genom den intensiva alfastrålningen blir ett stycke av denna isotop upphettat till vitglödning. Detta utnyttjas iradioisotopgeneratorer som används som källa till elförsörjning irymdsonder som är så långt frånsolen attsolceller inte kan användas, och behöver energi under så lång tid attbränsleceller,batterier eller andra typer av generatorer inte är användbara. De båda sonderna iVoyagerprogrammet drivs av tre radioisotopgeneratorer som vid starten 1977 genererade en effekt på totalt 500 W vilken år 2022 har sjunkit till 249 W. Cirka 2025 beräknas effekten ha sjunkit till en nivå där den inte längre räcker för att driva de vetenskapliga instrumenten.[5]
Isotopen239Pu framställs genomtransmutation då neutroner som bildas vidfission av235U absorberas av238U. De bildade239U-kärnorna övergår via tvåbetasönderfall först till239Np och sedan till239Pu. Isotopen har enhalveringstid av 24 110 år. Kärnvapen innehåller vanligen minst cirka 6 kg av denna isotop.
Isotopen240Pu framställs genom transmutation då neutroner som bildas vidfission av235U absorberas av239Pu. Då isotopen producerar cirka40 000 gånger mer neutroner på grund av spontan fission än239Pu så räknas isotopen som en förorening i vapenplutonium och halten240Pu får inte överstiga 5,8 % för att det skall vara praktiskt användbart i kärnvapen. Det går att göra kärnladdningar av plutonium med högre halter av240Pu men dessa blir ineffektiva och får låg sprängkraft.[4]
Det finns även stora mängder plutonium i lagret av använtkärnbränsle, men detta plutonium är inte separerat från övrigt material i bränslet, det vill säga andra transuraner, fissionsprodukter och urandioxid.
Agrell, Wilhelm (2002). Svenska förintelsevapen: utvecklingen av kemiska och nukleära stridsmedel 1928-1970. Lund: Historiska media.Libris8415678.ISBN 91-89442-49-0
