钚首先由 Glenn T. Seaborg 博士生产和分离。
格伦·西奥多·西博格(英语:Glenn Theodore Seaborg,1912 年 4 月 19 日-1999 年 2 月 25 日)是一位美国化学家,他参与了十种超铀元素的合成、发现和研究,为他赢得了 1951 年诺贝尔化学奖。他在这方面的工作也导致他发展了锕系元素的概念和元素周期表中锕系元素的排列。
Seaborg 的大部分职业生涯都在加州大学伯克利分校担任教育家和研究科学家,担任教授,并在 1958 年至 1961 年间担任该大学的第二任校长。他为从哈里·S·杜鲁门到比尔·克林顿的核政策的十位美国总统提供建议,并于 1961 年至 1971 年担任美国原子能委员会主席,推动商业核能和核科学的和平应用。在他的整个职业生涯中,Seaborg 一直致力于军备控制。他是弗兰克报告的签署人,并为有限禁试条约、核不扩散条约和全面禁试条约做出了贡献。他是著名的科学教育倡导者和纯研究联邦资助的倡导者。在艾森豪威尔政府即将结束时,他是《西堡学术报告》的主要作者,并且作为罗纳德·里根总统的国家卓越教育委员会的成员,他是其 1983 年报告“一个国家在风险”。
Seaborg 是 10 种元素的主要或共同发现者:钚、镅、锔、锔、锎、锿、镄、钆、钋和 106 号元素,在他还活着的时候,为了纪念他而将其命名为 seaborgium。关于这个命名,他说:“这是有史以来给予我的最大荣誉——我认为,甚至比获得诺贝尔奖还要好。未来的化学学生,在学习元素周期表时,可能有理由问为什么元素以我的名字命名,从而更多地了解我的工作。”他还发现了 100 多种超铀元素同位素,并被认为对钚化学做出了重要贡献,最初是作为曼哈顿计划的一部分,他开发了用于分离第二颗原子弹的钚燃料的提取工艺。在他职业生涯的早期,他是核医学的先驱,发现了在疾病诊断和治疗中具有重要应用的元素同位素,包括用于治疗甲状腺疾病的碘 131。除了他在发展锕系概念方面的理论工作(将锕系置于元素周期表中镧系之下)之外,他还假设反式锕系和超锕系中存在超重元素。
在与 Edwin McMillan 分享 1951 年诺贝尔化学奖后,他获得了大约 50 名荣誉博士学位和许多其他奖项和荣誉。以 Seaborg 命名的事物列表从化学元素 seaborgium 到小行星 4856 Seaborg。他是一位多产的作家,经常与他人合作撰写大量书籍和 500 篇期刊文章。他曾被列入吉尼斯世界纪录大全,是美国名人录中进入时间最长的人。
钚是一种放射性化学元素,符号为Pu,原子序数为94。它是一种银灰色的锕系金属,暴露在空气中会失去光泽,氧化时会形成无光泽的涂层。该元素通常表现出六种同素异形体和四种氧化态。它与碳、卤素、氮、硅和氢发生反应。当暴露在潮湿的空气中时,它会形成氧化物和氢化物,可以使样品的体积膨胀高达 70%,然后会以可发火的粉末的形式剥落。它具有放射性,可以在骨骼中积聚,这使得钚的处理很危险。
钚是在 1940 年末和 1941 年初在加州大学伯克利分校的 1.5 米(60 英寸)回旋加速器中用氘核轰击铀 238 首次合成和分离的。首先,合成了镎238(半衰期2.1天),随后β衰变形成原子序数94、原子量238(半衰期88年)的新元素。由于铀以天王星命名,而镎以海王星命名,因此 94 号元素以冥王星命名,当时也被认为是行星。战时保密使加州大学团队直到 1948 年才公布其发现。
钚是自然界中原子序数最高的元素。当铀 238 捕获其他铀 238 原子衰变释放的中子时,天然铀 238 沉积物中会出现痕量。
钚 239 和钚 241 都是易裂变的,这意味着它们可以维持核链式反应,从而导致在核武器和核反应堆中的应用。钚 240 表现出很高的自发裂变率,提高了任何含有它的样品的中子通量。钚 240 的存在限制了钚样品对武器的可用性或其作为反应堆燃料的质量,而钚 240 的百分比决定了其等级(武器级、燃料级或反应堆级)。钚 238 的半衰期为 87.7 年并发射 α 粒子。它是放射性同位素热电发电机中的热源,用于为某些航天器提供动力。钚同位素昂贵且不方便分离,因此特定同位素通常在专门的反应堆中制造。
首次大量生产钚是第二次世界大战期间曼哈顿计划的主要部分,该计划开发了第一颗原子弹。在 1945 年 7 月的三一核试验和 1945 年 8 月的长崎轰炸中使用的胖子炸弹具有钚芯。研究钚的人体辐射实验是在未经知情同意的情况下进行的,战后发生了几起临界事故,有些是致命的。处理冷战期间制造的核电厂和拆除的核武器产生的钚废料是核扩散和环境问题。环境中的其他钚来源是大量地上核试验的沉降物,现在已被禁止。