Plutonium: Perbedaan antara revisi

Istotop terpenting [['''plutonium]]''' adalah [[plutonium-239]] yang memiliki [[umur paruh]] 24.100&nbsp;tahun. Plutonium-239 merupakan [[fisil]], yakni ia dapat [[fisi nuklir|memecah]] ketika dibombardir oleh [[neutron]] termal, melepaskan energi, [[radiasi gamma]], dan [[radiasi neutron|neutron yang lebih banyak]]. Oleh karena itu, dia dapat mempertahankan [[reaksi rantai nuklir]] setelah mencapai [[massa kritis]]. Sifat-sifat inilah yang memungkinkan plutonium digunakan sebagai [[senjata nuklir]] dan digunakan pada beberapa [[reaktor nuklir]]. Isotop paling stabil plutonium adalah plutonium-244, dengan umur paruh sekitar 80&nbsp;juta tahun. Umur paruh ini cukup panjang untuk bisa ditemukan secara alami dalam jumlah kecil. Plutonium-238 memiliki umur paruh 88 tahun dan memancarkan [[partikel alfa]]. Ia adalah sumber panas pada [[generator termolistrik radioisotop]] (digunakan pada beberapa [[pesawat antariksa]]). Plutonium-240 memiliki laju [[fisi spontan]] yang tinggi sehingga akan meningkatkan tingkat neutron latar pada sampel. Keberadaan Pu-240 akan membatasi potensi daya dan senjata suatu sampel. Ia juga digunakan sebagai titik tolok penentuan tingkat (''grade'') plutonium: tingkat senjata (<&nbsp;7%), tingkat bahan bakar (7–19%), dan tingkat reaktor (>&nbsp;19%). Pu-238 dapat disintesis dengan membombardir [[uranium-238]] dengan [[deuteron]], sedangkan Pu-239 dengan disintesis dengan membombardir [[uranium-238]] dengan [[neutron]].

Keberadaan banyak alotrop ini membuat pemrosesan plutonium sangat sulit. Sebagai contohnya bentuk α plutonium terbentuk pada suhu kamar dan ia memiliki karakteristik yang mirip dengan [[besi cor]], namun akan berubah menjadi seperti plastik dan mudah diubah bentuk ketika ia berubah menjadi alotrop β (''beta'') pada temperatur yang sedikit lebih tinggi.<ref name = "Miner1968p542"/> Alasan mengapa plutonium memiliki diagram fase yang rumit belumlah sepenuhnya diketahui.

Dengan kata lain, neutron yang berasal dari fisi U-235 [[tangkapan neutron|ditangkap]] oleh inti U-238, menjadi U-239; [[peluruhan beta]] akan menambahkan sebuah proton, menjadi Np-239 (umur paruh 2.36&nbsp;hari), dan peluruhan beta lebih lanjut akan mengubahnya menjadi Pu-239.<ref name = "Greenwood1997p1259">{{harvnb|Greenwood|1997|p = 1259}}</ref>

}}</ref> Pu-239 dapat ditemukan dalam jumlah yang lebih kecil lagi (dalam satuan bagian per triliun) dan produk peluruhannya dapat secara alami ditemukan pada beberapa bijih uranium<ref name = "Miner1968p541"/> <ref>

[[Berkas:Glenn_Seaborg_Glenn Seaborg -_1964 1964.jpg|thumb|[[Glenn T. Seaborg]] dan kelompok ilmuwan Berkeley adalah yang pertama memproduksi plutonium.]]

[[Berkas:Hanford_B_ReactorHanford B Reactor.jpg|left|thumb|Muka [[Reaktor B]] Handord yang sedang dalam konstruksi, ia merupakan reaktor produksi plutonium yang pertama]]

Uji bom atom pertama, diberi kode nama [[Uji Trinity|"Trinity"]] dan didetonasi pada 16 Juli 1945 dekat [[Alamogordo, New Mexico]], menggunakan plutonium sebagai bahan fisilnya.<ref name = "Miner1968p541"/> Desain implosi senjata ini menggunakan lensa-lensa peledak yang digunakan untuk mengompres bola plutonium agar mencapai massa superkritis. Bola plutonium tersebut kemudian dihujani neutron yang dihasilkan oleh inisiator yang dibuat dari [[berilium]] dan [[polonium]].<ref name = "Emsley2001"/> Dengan demikian, ia akan menjamin terjadinya reaksi berantai dan ledakan. Keseluruhan senjata ini memiliki berat lebih dari 4 ton, walaupun plutonium yang digunakan pada inti senjata hanyalah seberat 6,2 &nbsp;kg.<ref>{{cite web

}}</ref><ref group="catatan" name="efficiency">Perhitungan efisiensi ini didasarkan pada fakta bahwa fisi 1 &nbsp;kg Pu-239 (ataupun U-235) menghasilkan pelepasan energi yang setara dengan 17 kiloton TNT,

Sejak berakhirnya Perang Dunia, timbunan plutonium ini telah menjadi fokus utama [[proliferasi nuklir]]. Di Amerika Serikat, beberapa plutonium yang diekstraksi dari senjata nuklir yang telah dibongkar dilebur menjadi dalam bentuk gelondongan gelas plutonium oksida seberat dua ton.<ref name = "Emsley2001"/> Gelas ini dibuat dari [[borosilikat]] yang dicampur dengan [[kadmium]] dan [[gadolinium]].<ref group = catatan>[[Gadolinium zirkonium oksida]] ({{chem|Gd|2|Zr|2|O|7}}) juga telah dikaji karena ia dapat menampung plutonium selama 30 juta tahun.{{harv|Emsley|2001}}</ref> Gelondongan-gelodongan ini direncanakan ditutup dengan [[baja]] dan di simpan di lubang bawah tanah sejauh 4 &nbsp;km yang ditopang oleh [[beton]].<ref name = "Emsley2001"/> Sampai dengan tahun 2008, hanya tempat penyimpanan limbah nuklir Gunung Yucca yang dijadwalkan untuk menyimpan plutonium dengan cara demikian.<ref>{{cite web

Oleh karena kemudahan isotop Pu-239 menjalani fisi dan ketersediaannya, ia merupakan komponen fisil utama dalam pembuatan [[senjata nuklir]]. Dengan membungkus bola plutonium padat dengan pemadat (lapisan tambahan yang dibuat dari bahan-bahan padat) akan menurunkan jumlah plutonium yang diperlukan untuk mencapai [[massa kritis]] dengan memantulkan kembali neutron yang lolos kembali ke inti plutonium. Hal ini akan menurunkan jumlah plutonium yang diperlukan dari 16 &nbsp;kg menjadi 10 &nbsp;kg, berupa bola berdiameter 10 &nbsp;cm.<ref>

Bom plutonium jenis "[[Fat Man]]" yang diproduksi semasa [[Proyek Manhattan]] menggunakan kompresi eksplosif plutonium untuk mendapatkan tingkat densitas plutonium yang lebih besar daripada biasanya dan menggabungkannya dengan sumber neutron untuk memulai reaksi dan meningkatkan efisiensi. Sehingga, hanya diperlukan 6,2 &nbsp;kg plutonium untuk mendapatkan [[Daya ledak senjata nuklir|daya ledak]] yang setara dengan 20 kiloton [[Trinitrotoluena|TNT]].<ref name="yield"/><ref name = "FASdesign">

}}</ref> Secara teoritis, hanya diperlukan sejumlah kecil 4 &nbsp;kg plutonium (atau bahkan lebih kecil dari itu) untuk membuat bom atom dengan desain perakitan yang canggih.<ref name = "FASdesign"/>

[[PUREX]] (''P''lutonium–''UR''anium ''EX''traction) memroses ulang [[bahan bakar nuklir]] yang telah digunakan untuk mengekstraksi uranium dan plutonium dalam bentuk bahan bakar oksida campuran ([[Bahan bakar MOX|MOX]]) yang dapat digunakan kembali dalam reaktor nuklir. Plutonium tingkat senjata dapat kemudian ditambahkan ke campuran bahan bakar tersebut. Bahan bakar MOX digunakan pada [[reaktor air ringan]] dan terdiri dari 60 &nbsp;kg plutonium per ton bahan bakar. Setelah empat tahun, tiga per empat plutonium tersebut akan telah habis digunakan (berubah menjadi unsur lain).<ref name = "Emsley2001"/> [[Reaktor pembiak]] secara spesifik dirancang untuk mendapatkan bahan fisil dengan laju yang lebih cepat daripada laju konsumsi bahan tersebut.

Dalam sejarahnya, telah terjadi beberapa kecelakaan yang melibatkan pembentukan massa kritis ini. Penanganan yang tidak hati-hati pada bata [[wolfram karbida]] yang diletakkan di sekitar 6,2 &nbsp;kg bola plutonium menyebabkan radiasi dengan dosis fatal pada tanggal 21 Agustus 1945 di [[Los Alamos National Laboratory|Los Alamos]], yang mana ilmuwan [[Harry K. Daghlian, Jr.]] menerima dosis yang diperkirakan setara dengan 5,1&nbsp;[[Sievert]] dan meninggal 28 hari sesudahnya.<ref>

* ''[http://www.edpsciences.org/journal/index.cfm?v_url=epl/full/2001/16/6673/6673.html Ambient pressure phase diagram of plutonium — A unified theory for α-Pu and δ-Pu]'', P. Söderlind, Europhys. Lett., 55 (4), p. &nbsp;525 (2001).