O plutônio é produzido pela primeira vez no Hanford Atomic Facility e posteriormente usado na bomba atômica Fat Man lançada em Nagasaki, no Japão.
O site de Hanford é um complexo de produção nuclear desativado operado pelo governo federal dos Estados Unidos no rio Columbia, no condado de Benton, no estado americano de Washington. O local é conhecido por muitos nomes, incluindo Hanford Project, Hanford Works, Hanford Engineer Works e Hanford Nuclear Reservation. Estabelecido em 1943 como parte do Projeto Manhattan, o local abrigava o Reator B, o primeiro reator de produção de plutônio em escala real do mundo. O plutônio fabricado no local foi usado na primeira bomba atômica, que foi testada no local Trinity, e na bomba Fat Man que foi detonada sobre Nagasaki, no Japão.
Durante a Guerra Fria, o projeto se expandiu para incluir nove reatores nucleares e cinco grandes complexos de processamento de plutônio, que produziam plutônio para a maioria das mais de 60.000 armas construídas para o arsenal nuclear dos EUA. A tecnologia nuclear desenvolveu-se rapidamente durante este período, e os cientistas de Hanford produziram grandes conquistas tecnológicas. Muitos procedimentos iniciais de segurança e práticas de descarte de resíduos eram inadequados, resultando na liberação de quantidades significativas de materiais radioativos no ar e no rio Columbia.
Os reatores de produção de armas foram desativados no final da Guerra Fria, e o local de Hanford tornou-se o foco da maior limpeza ambiental do país. Além do projeto de limpeza, Hanford também abriga uma usina nuclear comercial, a Columbia Generating Station, e vários centros de pesquisa e desenvolvimento científico, como o Pacific Northwest National Laboratory, o Fast Flux Test Facility e o LIGO Hanford Observatory. Em 2015, foi designado como parte do Parque Histórico Nacional do Projeto Manhattan.
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.