تم إنتاج البلوتونيوم لأول مرة في مرفق هانفورد الذري ثم استخدم لاحقًا في القنبلة الذرية فات مان التي أسقطت على ناغازاكي ، اليابان.
موقع هانفورد هو مجمع إنتاج نووي تم إيقاف تشغيله تديره الحكومة الفيدرالية الأمريكية على نهر كولومبيا في مقاطعة بينتون في ولاية واشنطن الأمريكية. عُرف الموقع بالعديد من الأسماء ، بما في ذلك Hanford Project و Hanford Works و Hanford Engineer Works و Hanford النووي Reservation. أنشئ في عام 1943 كجزء من مشروع مانهاتن ، وكان الموقع موطنًا للمفاعل B ، وهو أول مفاعل لإنتاج البلوتونيوم على نطاق واسع في العالم. تم استخدام البلوتونيوم المصنوع في الموقع في أول قنبلة ذرية ، والتي تم اختبارها في موقع ترينيتي ، وفي قنبلة الرجل السمين التي تم تفجيرها فوق ناغازاكي ، اليابان.
خلال الحرب الباردة ، توسع المشروع ليشمل تسعة مفاعلات نووية وخمسة مجمعات كبيرة لمعالجة البلوتونيوم ، والتي أنتجت البلوتونيوم لمعظم الأسلحة التي تزيد عن 60 ألف قطعة تم تصنيعها للترسانة النووية الأمريكية. تطورت التكنولوجيا النووية بسرعة خلال هذه الفترة ، وأنتج علماء هانفورد إنجازات تقنية كبيرة. كانت العديد من إجراءات السلامة المبكرة وممارسات التخلص من النفايات غير كافية ، مما أدى إلى إطلاق كميات كبيرة من المواد المشعة في الهواء ونهر كولومبيا.
تم إيقاف تشغيل مفاعلات إنتاج الأسلحة في نهاية الحرب الباردة ، وأصبح موقع هانفورد محور أكبر عملية تنظيف بيئي في البلاد. إلى جانب مشروع التنظيف ، تستضيف هانفورد أيضًا محطة طاقة نووية تجارية ، ومحطة توليد كولومبيا ، ومراكز مختلفة للبحث والتطوير العلمي ، مثل مختبر شمال غرب المحيط الهادئ الوطني ، ومرفق اختبار التدفق السريع ، ومرصد LIGO Hanford. في عام 2015 تم تصنيفها كجزء من حديقة مانهاتن التاريخية الوطنية لمشروع مانهاتن.
البلوتونيوم عنصر كيميائي مشع برمز Pu والرقم الذري 94. وهو معدن أكتينيد ذو مظهر رمادي فضي يتلوث عند تعرضه للهواء ، ويشكل طبقة باهتة عندما يتأكسد. يُظهر العنصر عادةً ستة متآصلات وأربع حالات أكسدة. يتفاعل مع الكربون والهالوجينات والنيتروجين والسيليكون والهيدروجين. عند تعرضها للهواء الرطب ، فإنها تشكل أكاسيد وهيدرات يمكنها توسيع العينة حتى 70٪ في الحجم ، والتي بدورها تتقشر كمسحوق قابل للاشتعال. وهي مادة مشعة ويمكن أن تتراكم في العظام ، مما يجعل التعامل مع البلوتونيوم أمرًا خطيرًا.
تم إنتاج البلوتونيوم صناعياً وعزله لأول مرة في أواخر عام 1940 وأوائل عام 1941 ، عن طريق قصف الديوترون لليورانيوم 238 في سيكلوترون 1.5 متر (60 بوصة) في جامعة كاليفورنيا ، بيركلي. أولاً ، تم تصنيع النبتونيوم 238 (نصف العمر 2.1 يومًا) ، والذي تحلل بيتا لاحقًا لتشكيل العنصر الجديد برقم ذري 94 ووزن ذري 238 (نصف عمر 88 عامًا). نظرًا لأنه تم تسمية اليورانيوم على اسم كوكب أورانوس والنبتونيوم على اسم كوكب نبتون ، فقد تم تسمية العنصر 94 على اسم بلوتو ، والذي كان يعتبر في ذلك الوقت كوكبًا أيضًا. منعت السرية في زمن الحرب فريق جامعة كاليفورنيا من نشر اكتشافه حتى عام 1948.
البلوتونيوم هو العنصر الذي يحتوي على أكبر عدد ذري يحدث في الطبيعة. تنشأ الكميات النزرة في رواسب اليورانيوم الطبيعي 238 عندما يلتقط اليورانيوم 238 النيوترونات المنبعثة من تحلل ذرات اليورانيوم 238 الأخرى.
كل من البلوتونيوم 239 والبلوتونيوم 241 قابلان للانشطار ، مما يعني أنهما قادران على الحفاظ على تفاعل نووي متسلسل ، مما يؤدي إلى تطبيقات في الأسلحة النووية والمفاعلات النووية. يُظهر البلوتونيوم -240 معدلًا عاليًا من الانشطار التلقائي ، مما يزيد من تدفق النيوترونات في أي عينة تحتوي عليه. يحد وجود البلوتونيوم -240 من قابلية استخدام عينة البلوتونيوم للأسلحة أو جودتها كوقود للمفاعل ، وتحدد النسبة المئوية للبلوتونيوم -240 درجته (درجة الأسلحة ، درجة الوقود ، درجة المفاعل). يبلغ عمر النصف للبلوتونيوم 238 87.7 سنة وينبعث منه جسيمات ألفا. إنه مصدر حرارة في المولدات الكهروحرارية بالنظائر المشعة ، والتي تستخدم لتشغيل بعض المركبات الفضائية. تعتبر نظائر البلوتونيوم باهظة الثمن وغير مريحة للفصل ، لذلك عادة ما يتم تصنيع نظائر معينة في مفاعلات متخصصة.
كان إنتاج البلوتونيوم بكميات مفيدة لأول مرة جزءًا رئيسيًا من مشروع مانهاتن خلال الحرب العالمية الثانية الذي طور أول قنابل ذرية. كانت قنابل فات مان المستخدمة في تجربة ترينيتي النووية في يوليو 1945 ، وفي قصف ناجازاكي في أغسطس 1945 ، تحتوي على نوى من البلوتونيوم. أجريت تجارب إشعاعية بشرية تدرس البلوتونيوم دون موافقة مستنيرة ، ووقعت عدة حوادث خطيرة ، بعضها مميتة ، بعد الحرب. يعتبر التخلص من نفايات البلوتونيوم من محطات الطاقة النووية والأسلحة النووية المفككة التي تم بناؤها خلال الحرب الباردة مصدر قلق بيئي وانتشار نووي. المصادر الأخرى للبلوتونيوم في البيئة هي تداعيات العديد من التجارب النووية فوق الأرض ، المحظورة الآن.