Před 78 lety bylo poprvé vyrobeno čisté radioaktivní plutonium

Od pokusů k Tlouštíkovi

Ze školy si můžeme pamatovat, že plutonium coby šestý člen z řady aktinoidů a druhý transuran je velmi radioaktivní a silně toxický kovový prvek. Připravuje se uměle bombardováním uranu v jaderných reaktorech. Nejčastěji se tento prvek uplatnil při výrobě jaderných bomb a méně pak jako palivo pro jaderné reaktory, případně jako zdroj energie pro radioizotopový termoelektrický generátor.

Chemický prvek zvaný plutonium spatřil světlo světa v roce 1940. Jeho přípravou se zabývaly nezávisle na sobě dva vědecké týmy v jaderné laboratoři v Berkeley v Kalifornii a v britské Cambridge. Dnes si připomínáme den, kdy se podařilo izolovat čisté plutonium. Stalo se tak v Berkeley, kde byl během experimentu uran bombardován jádry deuteria v tzv. cyklotronu, tedy v cyklickém vysokofrekvenčním urychlovači. Ten pro urychlování částic používá vysokofrekvenční elektrické pole. Jednoho z nejtajnějších projektů své doby se účastnili Glenn T. Seaborg, Edwin McMillan, J. W. Kennedy a A. C. Wahl.

Kolik plutonia potřebujeme na atomovou bombu?

Úspěch vědeckého týmu předznamenal i fakt, že se plutonium stalo od 40. let minulého století jedním z nejvíce vyráběných prvků. Zvláště pak jeho izotop 239Pu, který je více než vhodný pro výrobu atomové bomby. Pokud se nahromadí větší množství kvant čistého izotopu, dochází k nastartování řetězové štěpné reakce. Za kritické množství čistého kovového plutonia se obecně považuje 10,5 kg. Pokud ale použijeme neutronový odrážeč, je možné toto množství snížit až na 2,5 kg. Síla takové plutoniové bomby se blíží k asi 20 kilotunám TNT na každý kilogram rozštěpeného plutonia.

Atomová bomba Fat Man byla postavena v přísně tajném komplexu v Los Alamos v Novém Mexiku pod vedením jaderného fyzika Roberta Oppenheimera. Ničivý potenciál plutoniové bomby Američané v praxi otestovali v samém závěru druhé světové války 9. srpna 1945, když v 11:02 svrhli z bombardéru B-29 Bockscar pumu s názvem „Fat Man“ na japonské město Nagasaki. K explozi došlo ve výšce 550 m nad městem. Během výbuchu se uvolnila energie odpovídající síle 22 000 tun TNT. Bezprostředně po výbuchu zemřelo asi 40 000 lidí a dalších 25 000 bylo zraněno. Na tisíce se počítají i oběti, které zemřely na následky radioaktivního ozáření. Podle statistik přesáhl ve městě Nagasaki počet obětí těžko uvěřitelných 74 000 osob.

Mírové využití plutonia

I když se plutonium neblaze proslavilo hlavně kvůli bombě, která vybuchla nad japonským Nagasaki, nachází i jiné než válečné a destruktivní využití. Ve speciálně upravených jaderných reaktorech jsou směsi 239Pu a 240Pu využívány k výrobě elektrické energie. Vzhledem k vysoké toxicitě plutonia a jeho sloučenin bývají tyto reaktory považovány za méně bezpečné a je tendence od nich upouštět.

K zajištění dostatku energie potřebné pro provoz vesmírných sond, mezi nimiž je např. Galileo nebo Cassini, se používají tzv. radioizotopové termoelektrické generátory využívající rozpadu izotopu 238Pu. Tento izotop plutonia má poločas rozpadu 88 let a díky štěpné reakci v plutoniovém generátoru zajistí dostatek energie pro elektrické systémy sondy na cca 50 let. Stejného zdroje energie využívaly i vědecké přístroje, které na Měsíci zanechali kosmonauté v rámci projektu Apollo.

Nemalou zajímavostí zůstává skutečnost, že před vynálezem lithiové baterie s dlouhou životností a indukčním dobíjením byly jako zdroj energie pro tzv. pacemakery používány přístroje, jež fungovaly na principu jaderného rozpadu 238Pu. Pacemakery jsou medicínské přístroje, které pomáhají zklidnit srdeční akci u pacientů s rizikem infarktu.

Zdroj: Wired