ELEMENTDATEN
Position von Plutonium im PSE

Plutonium (OZ: 94)
Actinoide
Actinoide
Normalzustand
Feststoff - Metall
radioaktiv, silbrig, extrem giftig
7440-07-5
94
244,0642
1,65

151,0 pm
93 (+4) pm
unbekannt
Konfiguration [Rn] 5f6 7s²
Oxidationszahlen 6, 5, 4, 3
Ionisierungseng. 5,8
Dichte 19,74 g/cm³

1,28
1,2
- eV

914.0 K
641 °C
3600.0 K
3327 °C
Natürliche Isotope
keine alle Isotope sind instabil und radioaktiv
Entdeckung
1940
Seaborg (Arbeitsgruppe)
USA
radioaktives, silbriges Metall; extrem giftig; längste HWZ: Pu-244 82,6 Mio Jahre

Plutonium

Symbol: Pu
Ordungszahl: 94

Actinoide (Actinoide)

Namensbedeutung
Allgemein
Eigenschaften
Isotope
Verwendung


Namensbedeutung

nach dem Planeten Pluto benannt; Pluto war der Beiname der griechischen Gottheit Hades. Der Name wurde in Anlehnung an die Planetenreihe Uranus, Neptun und Pluto entsprechend Uran, und Plutonium gewählt. (engl.: plutonium)

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Allgemein

Nach der Entdeckung von Mitte 1940 war der Weg für den Nachweis des 94. Elements geebnet. Denn die Berechnungen von McMillan zeigten, daß die ß- -Strahlung von Np-239 zu ihm führen müsse. Dennoch blieb ihm der Erfolg verwehrt, da er noch vor Abschluß seiner Experimente zum Wehrdienst eingezogen wurde. Es blieb also Glenn T. Seaborg, Segré, Kennedy und Wahl um die Jahresende 1940/41 vorbehalten, den endgültigen Nachweis zu führen. Sie erhielten als Zerfallsprodukt von Np-238 das Isotop Pu-238. Plutonium war nach bereits das zweite Transuranium-Element und der Ausgangspunkt für fast alle folgenden Actinoiden, die von der Arbeitsgruppe um Seaborg entdeckt wurden. Seaborg erhielt später für seine wissenschaftlichen Leistungen den Nobelpreis. Bereits Anfang März '41 gelang den Forschern die Herstellung des in folgenden Jahren kriegswichtigen Isotops Pu-239. Berechnungen zeigten, daß dieser a-Strahler hervorragend zur Kernspaltung geeignet war und ein besonders effektives Atombombenmaterial darstellte. So verwundert es kaum, daß die Öffentlichkeit erst nach dem 2. Weltkrieg von diesen folgenschweren Entdeckungen erfuhr. Bis Anfang 1944 wurde das Verfahren soweit verfeinert, daß die Amerikaner Pu-239 in Kilogramm-Mengen herstellen konnten. Als Ergebnis der gewaltigen Anstrengungen im Rahmen des Manhattan-Projekts besaßen die Amerikaner kurz vor Kriegsende neben dem umfangreichen Know-how zur fabrikmäßigen Produktion von Atombomben jeweils eine Uran- und Plutoniumbombe. Die letztere wurde unter dem Name "Fat Man" über der japanischen Stadt Nagasaki am 8. August 1945 abgeworfen. Sie stellte mit ihrer Sprengkraft von 20.000 Tonnen TNT alles in den Schatten, was man seinerseits kannte.

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Eigenschaften

Plutonium ist ein radioaktives, silbriges Metall. An der Luft bildet es sehr schnell eine dunkle Oxidschicht. Mit erhitztem Wasser oder Säuren reagiert es unter Freisetzung von Wasserstoffgas, was sich bei Störfällen in Kernreaktoren fatal auswirken kann. − Plutonium ist nicht nur radioaktiv, sondern noch dazu extrem giftig ist. Rein rechnerisch würde ein Kilogramm Plutonium ausreichen, um die gesamte Menschheit zu vergiften. Die α-Strahlung kann zwar relativ leicht abgeschirmt werden; wird das Schwermetall aber in winzigen Partikeln eingeatmet und in der Lunge eingelagert, führt dies unweigerlich zu Krebs.

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Isotope

Alle Isotope sind instabil und radioaktiv. Insgesamt sind 15 Rudionuklide bekannt, von denen einige außerordentlich langlebig sind. Die längste Halbwertszeit hat der alpha-Strahler Pu-244 mit 82,6 Mio. Jahren gefolgt von Pu-242 mit 376.300 Jahren und Pu-239 mit 24.110 Jahren. Die lange Halbwertszeit des gebräulichsten Plutoniumisotops 239 und dessen Wärmeentwicklung während des Zerfalls führen bei der Einlagerung von Atommüll zu unlösbaren Problemen. Bisher sind keine geologischen Formationen bekannt, die den sicheren Einschluß des Abfalls über mehrere Zehntausend Jahre garantieren können. Aus Fahrlässigkeit wurden bis Anfang der 80er Jahre mehrere 1000 Tonnen mit Plutonium verseuchte hochradioaktive Atommüllfässer in den Weltmeeren versenkt oder nur notdürftig vergraben. Wie erst 1993 von der russischen Regierung zugegeben wurde, explodierte Anfang der 50er Jahre ein Atommüll-Lager hinter dem Ural in der Nähe der geheimen Stadt Tscheljabinsk 53 durch eine Wasserstoffgas-Verpuffung im Anschluß an eine unkontrollierte Wärmeentwicklung. Dabei wurde eine größere Fläche verseucht, als nach der Reaktorkatastrophe von Tschernobyl. Das Gebiet ist bis heute Sperrzone.

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Verwendung

Waffenfähiges Plutonium steht heute in großen Mengen zur Verfügung; allein die Vereinigten Staaten besitzen heute über 100 Tonnen. Mit dem Zerfall der ehemaligen Sowjetunion ergibt sich die Frage, was mit den dortigen Mengen geschehen soll. Laut START-Vertrag ist Rußland der einzige Erbe dieser tödlichen Hinterlassenschaften des sowjetischen Imperiums und für die sichere Lagerung verantwortlich. Aber die ukrainische Regierung hat sich aus politischen Gründen bisher geweigert, sämtliche Atomsprengköpfe abzuliefern. Die Ukraine ist heute nach Rußland und den USA die drittgrößte Atommacht. Doch selbst wenn alle Sprengköpfe nach Rußland transportiert sein sollten, bleibt die Problematik der Verbreitung von atomwaffenfähigem Material bestehen. Zwar wird von russischer Seite behauptet, daß beim Nachwiegen der Bestände kein Gramm fehle, doch die Glaubwürdigkeit derartiger Aussagen kann bei einer nicht funktionierenden Administration und völlig unterbezahltem Fachpersonal in Zweifel gezogen werden. − Auch in zivil genutzten Atomreaktoren fallen nennenswerte Mengen des gefährlichen Stoffes an. Man kann davon ausgehen, daß in den Atomreaktoren der Welt jährlich ca. 20 Tonnen Plutonium entstehen. Die gängigen deutschen Leichtwasserreaktoren des Biblis-Typs fahren mit speziellen Mischoxid-Brennstäben, die neben auch wiederaufgearbeitetes Plutonium enthalten. Dieser von Siemens entwickelte Reaktortyp ist jedoch nicht mit Brutreaktoren zu verwechseln, die ursprünglich zur Herstellung von waffenfähigem Plutonium konstruiert wurden. In kommerziellem Betrieb befinden sich Brutreaktoren nur in der GUS, in Japan und Frankreich. Eine eigene deutsche Entwicklung − der Schnelle Brüter in Kalkar − ist am Protest der Bürger und aus technischen Problemen gescheitert. Nicht zuletzt trugen auch die explodierenden Kosten zum vorzeitigen Ende bei. Zu Planungsbeginn sollte die Anlange nur 500 Mio. DM kosten. In den 14 Jahren Bauzeit schnellten die Kosten auf knapp sieben Milliarden hoch. Der Reaktor ging nie in Betrieb, ist heute eingemottet, produziert aber weiterhin Instandhaltungskosten.




Rutherford Online - Lexikon der Elemente 2006
Elementbeschreibungen: Plutonium
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