Le plutonium est d'abord produit et isolé par le Dr Glenn T. Seaborg.
Glenn Theodore Seaborg (; 19 avril 1912 25 février 1999) était un chimiste américain dont l'implication dans la synthèse, la découverte et l'étude de dix éléments transuraniens lui a valu une part du prix Nobel de chimie 1951. Son travail dans ce domaine a également conduit à son développement du concept d'actinide et à l'arrangement de la série des actinides dans le tableau périodique des éléments.
Seaborg a passé la majeure partie de sa carrière en tant qu'enseignant et chercheur à l' Université de Californie à Berkeley , en tant que professeur et, entre 1958 et 1961, en tant que deuxième chancelier de l'université. Il a conseillé dix présidents américains, de Harry S. Truman à Bill Clinton, sur la politique nucléaire et a été président de la Commission de l'énergie atomique des États-Unis de 1961 à 1971, où il a fait pression pour l'énergie nucléaire commerciale et les applications pacifiques de la science nucléaire. Tout au long de sa carrière, Seaborg a travaillé pour le contrôle des armements. Il a été signataire du rapport Franck et a contribué au Traité d'interdiction limitée des essais, au Traité de non-prolifération nucléaire et au Traité d'interdiction complète des essais. Il était un défenseur bien connu de l'enseignement des sciences et du financement fédéral de la recherche pure. Vers la fin de l'administration Eisenhower, il a été l'auteur principal du rapport Seaborg sur la science universitaire et, en tant que membre de la Commission nationale du président Ronald Reagan sur l'excellence en éducation, il a été un contributeur clé à son rapport de 1983 "A Nation at Risque".
Seaborg était le principal ou co-découvreur de dix éléments: plutonium, américium, curium, berkelium, californium, einsteinium, fermium, mendelevium, nobelium et l'élément 106, qui, de son vivant, fut nommé seaborgium en son honneur. Il a déclaré à propos de cette nomination : "C'est le plus grand honneur qui m'ait jamais été accordé - encore mieux, je pense, que de remporter le prix Nobel. Les futurs étudiants en chimie, en apprenant le tableau périodique, peuvent avoir des raisons de se demander pourquoi l'élément a été nommé en mon honneur, et ainsi en savoir plus sur mon travail." Il a également découvert plus de 100 isotopes d'éléments transuraniens et est crédité d'importantes contributions à la chimie du plutonium, à l'origine dans le cadre du projet Manhattan où il a développé le procédé d'extraction utilisé pour isoler le combustible au plutonium de la deuxième bombe atomique. Au début de sa carrière, il a été un pionnier de la médecine nucléaire et a découvert des isotopes d'éléments ayant d'importantes applications dans le diagnostic et le traitement de maladies, notamment l'iode-131, utilisé dans le traitement des maladies thyroïdiennes. En plus de son travail théorique dans le développement du concept d'actinide, qui a placé la série des actinides sous la série des lanthanides sur le tableau périodique, il a postulé l'existence d'éléments super-lourds dans les séries transactinide et superactinide.
Après avoir partagé le prix Nobel de chimie de 1951 avec Edwin McMillan, il a reçu environ 50 doctorats honorifiques et de nombreux autres prix et distinctions. La liste des choses nommées d'après Seaborg va de l'élément chimique seaborgium à l'astéroïde 4856 Seaborg. Il était un auteur prolifique, écrivant de nombreux livres et 500 articles de revues, souvent en collaboration avec d'autres. Il figurait autrefois dans le livre Guinness des records du monde comme la personne avec la plus longue entrée dans Who's Who en Amérique.
Le plutonium est un élément chimique radioactif avec le symbole Pu et le numéro atomique 94. C'est un métal actinide d'apparence gris argenté qui ternit lorsqu'il est exposé à l'air et forme un revêtement terne lorsqu'il est oxydé. L'élément présente normalement six allotropes et quatre états d'oxydation. Il réagit avec le carbone, les halogènes, l'azote, le silicium et l'hydrogène. Lorsqu'il est exposé à l'air humide, il forme des oxydes et des hydrures qui peuvent dilater l'échantillon jusqu'à 70 % en volume, qui à leur tour s'écaillent sous forme de poudre pyrophorique. Il est radioactif et peut s'accumuler dans les os, ce qui rend la manipulation du plutonium dangereuse.
Le plutonium a été produit et isolé pour la première fois par synthèse à la fin de 1940 et au début de 1941, par un bombardement de deutéron d' uranium 238 dans le cyclotron de 1,5 mètre (60 pouces) de l' Université de Californie à Berkeley . Tout d'abord, le neptunium-238 (demi-vie 2,1 jours) a été synthétisé, qui a ensuite subi une désintégration bêta pour former le nouvel élément de numéro atomique 94 et de poids atomique 238 (demi-vie 88 ans). Puisque l'uranium a été nommé d'après la planète Uranus et le neptunium d'après la planète Neptune, l'élément 94 a été nommé d'après Pluton, qui à l'époque était également considérée comme une planète. Le secret de guerre a empêché l'équipe de l'Université de Californie de publier sa découverte jusqu'en 1948.
Le plutonium est l'élément ayant le numéro atomique le plus élevé dans la nature. Des traces apparaissent dans les gisements naturels d'uranium 238 lorsque l'uranium 238 capture les neutrons émis par la désintégration d'autres atomes d'uranium 238.
Le plutonium-239 et le plutonium-241 sont tous deux fissiles, ce qui signifie qu'ils peuvent entretenir une réaction nucléaire en chaîne, conduisant à des applications dans les armes nucléaires et les réacteurs nucléaires. Le plutonium-240 présente un taux élevé de fission spontanée, augmentant le flux de neutrons de tout échantillon le contenant. La présence de plutonium-240 limite l'utilisation d'un échantillon de plutonium pour les armes ou sa qualité comme combustible de réacteur, et le pourcentage de plutonium-240 détermine sa qualité (qualité armes, qualité combustible ou qualité réacteur). Le plutonium-238 a une demi-vie de 87,7 ans et émet des particules alpha. C'est une source de chaleur dans les générateurs thermoélectriques à radio-isotopes, qui sont utilisés pour alimenter certains engins spatiaux. Les isotopes du plutonium sont coûteux et peu pratiques à séparer, de sorte que des isotopes particuliers sont généralement fabriqués dans des réacteurs spécialisés.
La production de plutonium en quantités utiles pour la première fois était une partie importante du projet Manhattan pendant la Seconde Guerre mondiale qui a développé les premières bombes atomiques. Les bombes Fat Man utilisées lors de l'essai nucléaire de Trinity en juillet 1945 et lors du bombardement de Nagasaki en août 1945 avaient des noyaux de plutonium. Des expériences de rayonnement humain étudiant le plutonium ont été menées sans consentement éclairé, et plusieurs accidents de criticité, certains mortels, se sont produits après la guerre. L'élimination des déchets de plutonium provenant des centrales nucléaires et des armes nucléaires démantelées construites pendant la guerre froide est une préoccupation liée à la prolifération nucléaire et à l'environnement. D'autres sources de plutonium dans l'environnement sont les retombées de nombreux essais nucléaires en surface, désormais interdits.