Plutonium: Perbedaan antara revisi

Plutonium pertama kali diproduksi dan diisolasi secara sintetis pada akhir 1940 dan awal 1941, melalui pemborbardiran sebuah [[Deuterium|deuteron]] [[uranium-238]] dalam [[siklotron]] {{convert|1.,5|m|in|-1|adj=on}} di [[Universitas California, Berkeley]]. Pertama, [[Isotop neptunium#Daftar isotop|neptunium-238]] ([[waktu paruh]] 2,1 hari) disintesis, yang kemudian mengalami [[peluruhan beta]] untuk membentuk unsur baru dengan nomor atom 94 dan berat atom 238 (waktu paruh 88 tahun). Karena [[uranium]] dinamai dari planet [[Uranus]] dan [[neptunium]] dari planet [[Neptunus]], unsur 94 dinamai dari [[Pluto]], yang pada saat itu masih dianggap sebagai sebuah planet. Kerahasiaan masa perang mencegah tim Universitas California menerbitkan penemuannya hingga tahun 1948.

}}</ref> Pada suhu kamar, plutonium berada dalam [[alotrop plutonium|bentuk fase-α (''alfa'')]]-nya. Bentuk ini, bentuk struktur unsur ini ([[alotropi|alotrop]]) yang paling umum, sama keras dan rapuhnya dengan [[Besi tuang#Besi tuang kelabu|besi tuang kelabu]] kecuali jika ia [[logam paduan|dipadukan]] dengan logam lain untuk membuatnya lunak dan ulet. Berbeda dengan kebanyakan jenis logam, ia bukanlah konduktor [[konduktivitas termal|panas]] atau [[resistivitas dan konduktivitas listrik|listrik]] yang baik. Ia memiliki [[titik lebur]] yang rendah ({{convert|640|°C|disp=comma}}) dan [[titik didih]] yang sangat tinggi ({{convert|3228|°C|disp=comma}}).<ref name = "WISER" /> Ini memberikan kisaran suhu yang besar (lebarnya lebih dari 2.500&nbsp;K) di mana plutonium berbentuk cair, tetapi kisaran ini bukanlah yang terbesar di antara semua aktinida maupun di antara semua logam.<ref>{{cite web |url=https://www.webelements.com/periodicity/liquid_range/ |title=Liquid Range |website=webelements.com |access-date=15 Juni 2023 |archive-date=27 Februari 2022 |archive-url=https://web.archive.org/web/20220227135806/https://www.webelements.com/periodicity/liquid_range/ |url-status=live }}</ref> Titik lebur yang rendah serta reaktivitas logam asli dibandingkan dengan oksida menyebabkan oksida plutonium menjadi bentuk yang lebih disukai untuk aplikasi seperti bahan bakar reaktor fisi nuklir ([[bahan bakar MOX]]).

Plutonium biasanya memiliki enam [[Alotropi|alotrop]] dan membentuk alotrop ketujuh (''zeta'', ζ) pada suhu tinggi dalam kisaran tekanan terbatas.<ref name = "Baker1983">{{cite journal

Keberadaan banyak alotrop ini membuat pemesinan plutonium menjadi sangat sulit, karena ia sangat mudah berubah keadaan. Misalnya, bentuk fase-α eksis pada suhu kamar dalam plutonium murni. Ia memiliki karakteristik pemesinan yang mirip dengan [[besi tuang]] tetapi berubah menjadi bentuk fase-β (''beta'') plastik dan lunak pada suhu yang sedikit lebih tinggi.<ref name = "Miner1968p542" /> Alasan mengapa plutonium memiliki diagram fase yang rumit belumlah sepenuhnya dipahami. Bentuk α memiliki struktur [[sistem kristal monoklinik|monoklinik]] dengan simetri rendah, sehingga ia rapuh, kuat, kompresibilitas, dan konduktivitas termal yang buruk.<ref name = "Baker1983" />

Plutonium dalam bentuk fase-δ (''delta'') umumnya terbentuk pada rentang suhu 310&nbsp;°C hingga 452&nbsp;°C, tetapi ia stabil pada suhu kamar saat dipadukan dengan [[galium]], [[aluminium]], atau [[cerium]] dalam persentase kecil, meningkatkan kemampuan kerjanya dan memungkinkannya untuk di[[las]].<ref name = "Miner1968p542" /> Bentuk δ memiliki karakter logam yang lebih khas, dan kira-kira sama kuat dan lunaknya dengan aluminium.<ref name = "Baker1983" /> Dalam senjata fisi, [[gelombang kejut]] eksplosif yang digunakan untuk menekan inti plutonium juga akan menyebabkan transisi dari plutonium fase -δ biasa ke bentuk fase-α yang lebih padat, yang secara signifikan membantunya mencapai [[massa kritis|superkritisitas]].{{Butuh rujukan|date=Juni 2023}} Bentuk Fase-ε (''epsilon''), alotrop padat suhu tertinggi, menunjukkan [[swadifusi]] atomik yang sangat tinggi dibandingkan dengan unsur lain.<ref name = "HeckerPlutonium" />

Keadaan oksidasi +8 juga dimungkinkan dalam plutonium tetroksida {{chem|Pu|O|4}} yang volatil.<ref name = "zaitsevskii">{{cite journal |last1=Zaitsevskii |first1=Andréi |last2=Mosyagin |first2=Nikolai S. |last3=Titov |first3=Anatoly V. |last4=Kiselev |first4=Yuri M. |title=Relativistic density functional theory modeling of plutonium and americium higher oxide molecules |journal=The Journal of Chemical Physics |date=21 Juli 2013 |volume=139 |issue=3 |pages=034307 |doi=10.1063/1.4813284|pmid=23883027 |bibcode=2013JChPh.139c4307Z }}</ref> Meskipun ia mudah terurai melalui mekanisme reduksi yang mirip dengan {{chem|Fe|O|4}}, {{chem|Pu|O|4}} dapat distabilkan dalam larutan basa dan [[kloroform]].<ref name = "zaitsevskii" /><ref>{{cite journal |last1=Kiselev |first1=Yu. M. |last2=Nikonov |first2=M. V. |last3=Dolzhenko |first3=V. D. |last4=Ermilov |first4=A. Yu. |last5=Tananaev |first5=I. G. |last6=Myasoedov |first6=B. F. |title=On existence and properties of plutonium(VIII) derivatives |journal=Radiochimica Acta |date=17 January 2014 |volume=102 |issue=3 |pages=227–237 |doi=10.1515/ract-2014-2146|s2cid=100915090 }}</ref><ref name = "zaitsevskii" />

Uji bom atom pertama, diberi nama kode "''[[Trinity (uji coba nuklir)|Trinity]]''" dan didetonasi pada 16 Juli 1945 dekat [[Alamogordo, New Mexico]], menggunakan plutonium sebagai bahan fisilnya.<ref name = "Miner1968p541" /> Desain delakan "''[[Trinity (uji coba nuklir)#The Gadget|gadgetgawai]]''", sebagaimana perangkat Trinity diberi nama kode, menggunakan lensa-lensa ledak yang digunakan untuk mengompres bola plutonium agar mencapai massa superkritis, yang secara bersamaan dihujani dengan neutron dari "[[Inisiator neutron termodulasi|Urchin]]", sebuah inisiator yang terbuat dari [[polonium]] dan [[berilium]] ([[sumber neutron]]: [[Sumber neutron#Perangkat kecil|reaksi (α, n)]]).<ref name = "Emsley2001" /> Dengan demikian, ia akan menjamin terjadinya reaksi berantai dan ledakan. Keseluruhan senjata ini memiliki berat lebih dari 4 [[ton metrik|ton]], walaupun plutonium yang digunakan pada inti senjata hanyalah seberat 6,2&nbsp;kg.<ref>{{cite web

Kontaminasi radioaktif di [[Pabrik Rocky Flats]] terutama dihasilkan dari dua kebakaran plutonium besar pada tahun 1957 dan 1969. Konsentrasi isotop radioaktif yang jauh lebih rendah dilepaskan selama masa operasional pabrik dari tahun 1952 hingga 1992. Angin yang bertiup dari pabrik membawa kontaminasi udara ke selatan dan timur, ke daerah berpenduduk di barat laut Denver. Kontaminasi wilayah Denver oleh plutonium dari kebakaran dan sumber lainnya tidak dilaporkan secara terbuka hingga tahun 1970-an. Menurut sebuah studi tahun 1972 yang ditulis bersama oleh [[Edward Martell]], "Di daerah yang lebih padat penduduknya di Denver, tingkat kontaminasi Pu di permukaan tanah beberapa kali lipat", dan kontaminasi plutonium "tepat di sebelah timur pabrik Rocky Flats berkisar hingga ratusan kali lipat dari uji coba nuklir".<ref name="Poet1972">{{cite journal|last=Poet|first=S. E.|author2=Martell, EA |title=Plutonium-239 and americium-241 contamination in the Denver area.|journal=Health Physics|date=Oktober 1972|volume=23|issue=4|pages=537–48|pmid=4634934|doi=10.1097/00004032-197210000-00012|s2cid=26296070 }}</ref> Seperti yang dicatat oleh [[Carl J. Johnson|Carl Johnson]] dalam ''[[Ambio]]'', "Paparan populasi besar di wilayah Denver terhadap plutonium dan radionuklida lainnya dalam asap buangan dari pabrik berasal dari tahun 1953."<ref name="Johnson1981">{{cite journal|last=Johnson|first=C. J.|title=Cancer Incidence in an area contaminated with radionuclides near a nuclear installation|journal=Ambio|date=October 1981|volume=10|issue=4|pages=176–182|jstor=4312671|pmid=7348208}} Reprinted in {{cite journal |pmid=7348208 | volume=78 | issue=10 | title=Cancer Incidence in an area contaminated with radionuclides near a nuclear installation |url=https://archive.org/details/sim_colorado-medicine_1981-10_78_10/page/n32 | date=Oktober 1981 | journal=Colo Med | pages=385–92| last1=Johnson | first1=C. J }}</ref> Produksi senjata di pabrik Rocky Flats dihentikan setelah serangan gabungan [[Biro Investigasi Federal|FBI]] dan [[Badan Perlindungan Lingkungan Amerika Serikat|EPA]] pada tahun 1989 dan protes selama bertahun-tahun. Pabrik tersebut telah ditutup, dengan bangunannya sepenuhnya dihancurkan dari lokasi tersebut.<ref name="FWSmainpage">{{cite web|title=Rocky Flats National Wildlife Refuge|url=http://www.fws.gov/rockyflats/|publisher=U.S. Fish & Wildlife Service|access-date=15 Juni 2023|archive-date=9 April 2020|archive-url=https://web.archive.org/web/20200409011048/http://www.fws.gov/rockyflats/|url-status=live}}</ref>

Di A.S., beberapa plutonium yang diekstrak dari senjata nuklir yang dibongkar dileburkan untuk membentuk gelondongan kaca [[Plutonium(IV) oksida|plutonium oksida]] seberat dua&nbsp;ton.<ref name = "Emsley2001" /> Kaca tersebut terbuat dari [[kaca borosilikat|borosilikat]] yang dicampur dengan [[kadmium]] dan [[gadolinium]].{{efn|group = catatannote|[[Gadolinium zirkonium oksida]] ({{chem|Gd|2|Zr|2|O|7}}) juga telah dikaji karena ia dapat menampung plutonium selama 30&nbsp;juta &nbsp;tahun.{{sfn|Emsley|2001}} }} Gelondongan-gelodongan ini direncanakan ditutup dengan [[baja nirkarat]] dan disimpan sejauh {{convert|4|km|0|abbr=on}} di bawah tanah dalam lubang bor yang akan ditimbun kembali dengan [[beton]].<ref name = "Emsley2001" /> A.S. berencana untuk menyimpan plutonium dengan cara ini di [[repositori limbah nuklir Gunung Yucca]], yang berjarak sekitar {{convert|100|mi|km|sp=us}} sebelah timur laut [[Las Vegas|Las Vegas, Nevada]].<ref>{{cite web

Pada tanggal 5 Maret 2009, [[Menteri Energi Amerika Serikat|Menteri Energi A.S.]] [[Steven Chu]] mengatakan pada sidang Senat "situs Gunung Yucca tidak lagi dipandang sebagai pilihan untuk menyimpan limbah reaktor".<ref>{{cite web |last=Hebert|first=H. Josef|work=Chicago Tribune|date=6 Maret 2009|page=4|url=http://www.chicagotribune.com/news/nationworld/chi-nuke-yucca_frimar06,0,2557502.story |title=Nuclear waste won't be going to Nevada's Yucca Mountain, Obama official says |access-date=15 Juni 2023 |url-status=dead |archive-url=https://web.archive.org/web/20110324074934/http://www.chicagotribune.com/news/nationworld/chi-nuke-yucca_frimar06,0,2557502.story |archive-date=24 Maret 2011}}</ref> Mulai tahun &nbsp;1999, limbah nuklir yang dihasilkan militer dikubur di [[Pabrik Percontohan Isolasi Limbah]] di New Mexico.

Sedangkan pada kasus percobaan pada manusia, disuntikkan larutan yang (biasanya) mengandung lima mikrogram plutonium ke tubuh pasien rumah sakit yang telah menderita sakit parah ataupun yang memiliki tingkat harapan hidup yang lebih kecil dari sepuluh tahun baik oleh karena usia maupun kondisi penyakit yang kronis.<ref name = "Injection" /> Kadar suntikan ini diturunkan menjadi satu mikrogram pada Juli &nbsp;1945 setelah dari data percobaan hewan, ditemukan bahwa cara plutonium mendistribusikan dirinya pada tulang ternyata lebih berbahaya daripada [[radium]].<ref name="PuHealth">{{cite journal

Dari tahun &nbsp;1945 hingga &nbsp;1947, delapan belas subjek uji manusia disuntik dengan plutonium tanpa persetujuan mereka. Percobaan ini dilakukan untuk mengembangkan alat diagnostik yang dapat menentukan kadar penyerapan plutonium dalam tubuh, sehingga dapat dikembangkan sebuah standar keamaankeamanan pekerjaan yang melibatkan plutonium.<ref name = "Injection">{{cite journal

[[Bahan bakar nuklir bekas]] dari [[reaktor air ringan]] biasa mengandung plutonium, tetapi biasanya merupakan campuran [[plutonium-242]], -240, -239 dan -238. Campuran tersebut tidak cukup diperkaya untuk senjata nuklir yang efisien, tetapi dapat digunakan sekali sebagai [[bahan bakar MOX]].<ref name="MOX" /> Penangkapan neutron yang tidak disengaja menyebabkan jumlah plutonium-242 dan -240 bertambah setiap kali plutonium disinari dalam reaktor dengan neutron "termal" kecepatan rendah, sehingga setelah siklus kedua, plutonium hanya dapat dikonsumsi oleh [[reaktor neutron cepat]]. Jika reaktor neutron cepat tidak tersedia (kasus normal), surplus plutonium biasanya dibuang, dan membentuk salah satu komponen limbah nuklir yang berumur panjang. Keinginan untuk mengonsumsi plutonium ini dan bahan bakar [[unsur transuranium|transuranium]] lainnya dan mengurangi radiotoksisitas limbah adalah alasan yang biasa diberikan oleh para insinyur nuklir untuk membuat reaktor neutron cepat.{{sfn|Till|Chang|2011|pp=254–256}}

Bahan bakar MOX dapat meningkatkan pembakaran total. Sebuah batang bahan bakar diproses ulang setelah tiga tahun digunakan untuk menghilangkan produk limbah, yang pada saat itu mencapai 3% dari total berat batang.<ref name = "Emsley2001" /> Isotop uranium dan plutonoum apapun yang dihasilkan selama tiga tahun tersebut ditinggalkan dan batang tersebut kembali digunakan.{{efn|group = note|Komposisi plutonium pada batang bahan bakar nuklir bekas: plutonium-239 (~58%), -240 (24%), -241 (11%), -242 (5%), dan -238 (2%).{{sfn|Emsley|2001}} }} Namun, keberadaan hingga 1% galium per massa dalam [[Paduan plutonium–galium|paduan plutonium]] tingkat senjata berpotensi mengganggu operasi jangka panjang reaktor air ringan.<ref>{{cite journal

Plutonium yang diperoleh kembali dari bahan bakar reaktor bekas menimbulkan sedikit bahaya proliferasi, karena kontaminasi yang berlebihan dengan plutonium-240 dan plutonium-242 yang nonfisil. Pemisahan isotop tidak dapat dilakukan. Reaktor khusus yang beroperasi dengan pembakaran sangat rendah (sehingga meminimalisirmeminimalkan paparan plutonium-239 yang baru terbentuk terhadap neutron tambahan yang menyebabkannya diubah menjadi isotop plutonium yang lebih berat) umumnya diperlukan untuk menghasilkan bahan yang cocok untuk digunakan dalam [[senjata nuklir]] yang efisien. Walaupun plutonium "tingkat senjata" didefinisikan mengandung setidaknya 92% plutonium-239 (dari total plutonium), Amerika Serikat telah berhasil meledakkan sebuah [[Plutonium tingkat reaktor#Uji coba nuklir plutonium "tingkat reaktor"|perangkat di bawah 20&nbsp;kt]] menggunakan plutonium yang diyakini hanya mengandung sekitar 85% plutonium-239, disebut plutonium "tingkat bahan bakar".<ref name="inf15" /> Plutonium "tingkat reaktor" yang diproduksi oleh siklus pembakaran LWR reguler biasanya mengandung kurang dari 60% Pu-239, dengan hingga 30% Pu-240/Pu-242 yang merupakan parasit, dan 10–15% Pu-241 yang fisil.<ref name="inf15" /> Tidak diketahui apakah perangkat yang menggunakan plutonium yang diperoleh dari limbah nuklir sipil yang diproses ulang dapat diledakkan, namun perangkat semacam itu secara hipotetis dapat gagal dan menyebarkan bahan radioaktif ke area perkotaan yang luas. [[Badan Tenaga Atom Internasional|IAEA]] secara konservatif mengklasifikasikan plutonium dari semua vektor isotop sebagai bahan "penggunaan langsung", yaitu, "bahan nuklir yang dapat digunakan untuk pembuatan komponen bahan peledak nuklir tanpa transmutasi atau pengayaan lebih lanjut".<ref name="inf15">{{cite web

}}</ref> [[Donald Mastick]] secara tidak sengaja menelan sejumlah kecil [[plutonium(III) klorida]], yang dapat terdeteksi selama tiga puluh tahun berikutnya dalam hidupnya, tetapi tampaknya tidak menimbulkan efek buruk.<ref>{{cite book |last=Welsome |first=Eileen |title=The Plutonium Files: America's Secret Medical Experiments in the Cold War |url=https://archive.org/details/plutoniumfilesam0000wels |location=New York |publisher=The Dial Press |year=1999 |pages=15–19[https://archive.org/details/plutoniumfilesam0000wels/page/n30 15]–19|isbn=0-385-31402-7 |oclc=537755781 }}</ref>

|date= 1995|title= Observations on plutonium in the oceans |url= https://archive.org/details/sim_applied-radiation-and-isotopes_1995-11_46_11/page/n132 |journal= Applied Radiation and Isotopes |volume= 46|issue= 11|pages= 1213–1223|doi= 10.1016/0969-8043(95)00163-8}}</ref> Namun, zooplankton yang mati karena dimangsa oleh organisme yang lebih besar dapat menjadi sarana transmisi plutonium ke ikan.

Logam plutonium juga merupakan bahan yang mudah terbakar, terutama jika ia terbelah dengan halus. Di lingkungan lembap, plutonium akan membentuk [[hidrida]] pada permukaannya, yang bersifat [[piroforik]] dan dapat menyala di udara pada suhu kamar. Plutonium akan mengembang hingga 70% volumenya saat teroksidasi, sehingga dapat merusak wadah penampungnya.<ref name = "NucSafety" /> Radioaktivitas bahan yang terbakar merupakan bahaya tambahan. Pasir [[magnesium oksida]] merupakan bahan yang paling efektif dalam memadamkan api plutonium. Ia mendinginkan bahan yang terbakar, bekerja sebagai [[pembuang panas]], dan juga memblokmengeblok oksigen. Tindakan pencegahan khusus diperlukan untuk menyimpan atau menangani plutonium dalam bentuk apa pun; umumnya atmosfer [[gas lengai|lengai]] yang kering diperlukan.<ref name="NucSafety">{{cite web|url=http://www.hss.energy.gov/NuclearSafety/techstds/standard/hdbk1081/hbk1081d.html#ZZ281 |archive-url=https://web.archive.org/web/20070428220410/http://www.hss.energy.gov/NuclearSafety/techstds/standard/hdbk1081/hbk1081d.html |archive-date=28 April 2007 |title=Primer on Spontaneous Heating and Pyrophoricity – Pyrophoric Metals – Plutonium |publisher=U.S. Department of Energy, Office of Nuclear Safety, Quality Assurance and Environment |date=1994 |location=Washington (DC) |url-status=dead }}</ref>{{efn|group=note|Terdapat sebuah kebakaran besar yang dipicu oleh plutonium di [[Pabrik Rocky Flats]] dekat [[Boulder, Colorado]] pada tahun 1969.<ref>{{cite web|first1 = David|last1 = Albright|last2=O'Neill |first2=Kevin|date = 1999|url = http://www.isis-online.org/publications/usfacilities/Rfpbrf.html|title = The Lessons of Nuclear Secrecy at Rocky Flats|work = ISIS Issue Brief|access-date = 16 Juni 2023|publisher = Institute for Science and International Security (ISIS)| archive-url = https://web.archive.org/web/20080708220510/http://www.isis-online.org/publications/usfacilities/Rfpbrf.html| archive-date = 8 Juli 2008}}</ref> }}

|title = A ReviwReview of Criticality Accidents