Plutonium

Zusammenfassung

Plutonium, das Transuranelement mit der Kernladungszahl Z = 94, ist in mehrerer Hinsicht ein gefährlicher Stoff:

• 1. Es ist, wie alle Schwermetalle, physiologisch toxisch. Es gehört, besonders wegen seiner Radioaktivität, zu den giftigsten Stoffen überhaupt.

• 2. Wegen der vergleichsweise niedrigen Halbwertszeiten aller Isotope (s. Tabelle 9.1) ist die spezifische Aktivität groß, z.B. beträgt die α-Aktivität von 1 g ²³⁹Pu 2,3 10⁹ Bq. Die Inkorporation von weniger als 1 mg ²³⁹Pu ruft bereits schwere Strahlenschäden beim Menschen hervor, besonders wenn Plutoniumdämpfe oder -stäube eingeatmet werden.

• 3. Wenn in einer Plutoniumprobe Isotope mit geradzahliger Nuldeonenzahl A enthalten sind, wirkt sie als starke Neutronenquelle, denn bei diesen Isotopen ist die spontane Spaltung millionenfach wahrscheinlicher als bei den ungeradzahligen Isotopen (s. Tabelle 9.1). Rechnet man mit der Isotopenzusammensetzung eines drei Jahre lang im Kernreaktor verbliebenen Brennelementes (²³⁸Pu: ²³⁹Pu: ²⁴⁰Pu: ²⁴¹Pu: ²⁴²Pu = 2: 58 : 24: 12: 4, s. Abschn. 9.2) und einer Neutronenausbeute von η = 2, 9 Neutronen pro Spaltung, so emittiert 1 g dieses Reaktorplutoniums die Anzahl von 435 Neutronen pro Sekunde.

• 4. Plutoniumisotope mit ungeradzahliger Neutronenzahl dienen als am besten geeigneter Spaltstoff für die Herstellung von nuldearen Bomben („Atombomben“), da die anderen möglichen Substanzen entweder nur mit enonnem Aufwand auf die nötige Menge und Isotopenkonzentration (>95 %) aus natiirlichem Uran angereichert werden können (²³⁵U) oder gar nicht zur Verfiigung stehen (²³³U).

• 5. Plutonium hat eine kritische Masse von rond 10 kg, was einem Metallvolumen von nur etwa einem halben Liter entspricht. Größere Mengen müssen daher in kleine Portionen aufgeteilt und separat hantiert werden.