O plutônio (especificamente Pu-238) é isolado pela primeira vez em Berkeley, Califórnia.
Plutônio-238 (238Pu ou Pu-238) é um isótopo radioativo de plutônio que tem uma meia-vida de 87,7 anos.
O plutônio-238 é um emissor alfa muito poderoso; como as partículas alfa são facilmente bloqueadas, isso torna o isótopo de plutônio-238 adequado para uso em geradores termoelétricos de radioisótopos (RTGs) e unidades de aquecimento de radioisótopos. A densidade do plutônio-238 à temperatura ambiente é de cerca de 19,8 g/cc. O material gerará cerca de 0,57 watts/grama de 238Pu.
O plutônio é um elemento químico radioativo com o símbolo Pu e número atômico 94. É um metal actinídeo de aspecto cinza-prateado que mancha quando exposto ao ar e forma uma camada fosca quando oxidado. O elemento normalmente exibe seis alótropos e quatro estados de oxidação. Ele reage com carbono, halogênios, nitrogênio, silício e hidrogênio. Quando exposto ao ar úmido, forma óxidos e hidretos que podem expandir a amostra em até 70% em volume, que por sua vez se desprende como um pó pirofórico. É radioativo e pode se acumular nos ossos, o que torna perigoso o manuseio do plutônio.
O plutônio foi produzido e isolado sinteticamente pela primeira vez no final de 1940 e início de 1941, por um bombardeio de deutério de urânio-238 no ciclotron de 1,5 metro (60 pol) na Universidade da Califórnia, Berkeley. Primeiro, foi sintetizado o neptúnio-238 (meia-vida de 2,1 dias), que posteriormente decaiu para formar o novo elemento com número atômico 94 e peso atômico 238 (meia-vida de 88 anos). Como o urânio recebeu o nome do planeta Urano e o neptúnio do planeta Netuno, o elemento 94 recebeu o nome de Plutão, que na época também era considerado um planeta. O sigilo do tempo de guerra impediu que a equipe da Universidade da Califórnia publicasse sua descoberta até 1948.
O plutônio é o elemento com o maior número atômico que ocorre na natureza. Quantidades vestigiais surgem em depósitos naturais de urânio-238 quando o urânio-238 captura nêutrons emitidos pelo decaimento de outros átomos de urânio-238.
Tanto o plutônio-239 quanto o plutônio-241 são físseis, o que significa que podem sustentar uma reação nuclear em cadeia, levando a aplicações em armas nucleares e reatores nucleares. O plutônio-240 exibe uma alta taxa de fissão espontânea, elevando o fluxo de nêutrons de qualquer amostra que o contenha. A presença de plutônio-240 limita a usabilidade de uma amostra de plutônio para armas ou sua qualidade como combustível de reator, e a porcentagem de plutônio-240 determina seu grau (grau de armas, grau de combustível ou grau de reator). O plutônio-238 tem uma meia-vida de 87,7 anos e emite partículas alfa. É uma fonte de calor em geradores termoelétricos de radioisótopos, que são usados para alimentar algumas naves espaciais. Os isótopos de plutônio são caros e inconvenientes de separar, então isótopos específicos são geralmente fabricados em reatores especializados.
Produzir plutônio em quantidades úteis pela primeira vez foi uma parte importante do Projeto Manhattan durante a Segunda Guerra Mundial, que desenvolveu as primeiras bombas atômicas. As bombas Fat Man usadas no teste nuclear Trinity em julho de 1945, e no bombardeio de Nagasaki em agosto de 1945, tinham núcleos de plutônio. Experimentos de radiação humana estudando plutônio foram realizados sem consentimento informado, e vários acidentes de criticidade, alguns letais, ocorreram após a guerra. A eliminação de resíduos de plutônio de usinas nucleares e armas nucleares desmanteladas construídas durante a Guerra Fria é uma preocupação ambiental e de proliferação nuclear. Outras fontes de plutônio no meio ambiente são as consequências de vários testes nucleares acima do solo, agora proibidos.