Плутоний (в частности, Pu-238) впервые был выделен в Беркли, Калифорния.
Плутоний-238 (238Pu или Pu-238) — радиоактивный изотоп плутония с периодом полураспада 87,7 года.
Плутоний-238 — очень мощный альфа-излучатель; поскольку альфа-частицы легко блокируются, это делает изотоп плутония-238 пригодным для использования в радиоизотопных термоэлектрических генераторах (РТГ) и радиоизотопных нагревателях. Плотность плутония-238 при комнатной температуре составляет около 19,8 г/см3. Материал будет генерировать около 0,57 Вт/грамм 238Pu.
Плутоний — радиоактивный химический элемент с символом Pu и атомным номером 94. Это актинидный металл серебристо-серого цвета, который тускнеет на воздухе и образует матовое покрытие при окислении. Элемент обычно имеет шесть аллотропов и четыре степени окисления. Реагирует с углеродом, галогенами, азотом, кремнием и водородом. При воздействии влажного воздуха он образует оксиды и гидриды, которые могут увеличить объем образца до 70%, которые, в свою очередь, отслаиваются в виде пирофорного порошка. Он радиоактивен и может накапливаться в костях, что делает обращение с плутонием опасным.
Плутоний был впервые получен синтетическим путем и выделен в конце 1940 - начале 1941 года путем бомбардировки урана-238 дейтронами в 1,5-метровом (60 дюймов) циклотроне Калифорнийского университета в Беркли. Сначала был синтезирован нептуний-238 (период полураспада 2,1 дня), который впоследствии подвергся бета-распаду с образованием нового элемента с атомным номером 94 и атомным весом 238 (период полураспада 88 лет). Поскольку уран был назван в честь планеты Уран, а нептуний — в честь планеты Нептун, элемент 94 был назван в честь Плутона, который в то время также считался планетой. Секретность военного времени не позволяла команде Калифорнийского университета публиковать свое открытие до 1948 года.
Плутоний — это элемент с самым высоким атомным номером, который встречается в природе. Следовые количества возникают в месторождениях природного урана-238, когда уран-238 захватывает нейтроны, испускаемые при распаде других атомов урана-238.
И плутоний-239, и плутоний-241 являются делящимися, а это означает, что они могут поддерживать цепную ядерную реакцию, что приводит к их применению в ядерном оружии и ядерных реакторах. Плутоний-240 демонстрирует высокую скорость спонтанного деления, увеличивая поток нейтронов любого содержащего его образца. Присутствие плутония-240 ограничивает пригодность образца плутония для оружия или его качество в качестве реакторного топлива, а процентное содержание плутония-240 определяет его класс (оружейный, топливный или реакторный). Плутоний-238 имеет период полураспада 87,7 лет и испускает альфа-частицы. Это источник тепла в радиоизотопных термоэлектрических генераторах, которые используются для питания некоторых космических аппаратов. Изотопы плутония дороги и неудобны для разделения, поэтому определенные изотопы обычно производятся в специализированных реакторах.
Производство плутония в полезных количествах впервые было основной частью Манхэттенского проекта во время Второй мировой войны, в ходе которого были разработаны первые атомные бомбы. Бомбы «Толстяк», использовавшиеся при ядерных испытаниях «Тринити» в июле 1945 года и при бомбардировке Нагасаки в августе 1945 года, имели плутониевые сердечники. Эксперименты с радиацией человека, изучающие плутоний, проводились без информированного согласия, и после войны произошло несколько аварий с возникновением критичности, некоторые со смертельным исходом. Утилизация плутониевых отходов атомных электростанций и демонтированного ядерного оружия, созданного во время холодной войны, является проблемой распространения ядерного оружия и окружающей среды. Другими источниками плутония в окружающей среде являются радиоактивные осадки от многочисленных наземных ядерных испытаний, которые в настоящее время запрещены.