Referat Steckbrief Plutonium - Giftklasse, Entdeckung und Geschichte, Vorkommen und Herstellung, Weitere Informationen

Steckbrief Plutonium

Name

Plutonium; wurde nach dem Planeten Pluto benannt, entsprechend Uran und Neptunium (engl. : plutonium)

Formel

Pu

Element, Ionenverbindung oder Molekularverbindung

Plutonium ist ein (Transuranium-) Element mit der Ordnungszahl 94, ein radioaktives (Schwer-) Metall.

Eigenschaften

Giftklasse

Plutonium wurde in die Giftklasse 1 eingeteilt. Jedoch ist die chemische Giftigkeit als Schwermetall gegenüber dem radiotoxischen Wert extrem klein. Die radiotoxische Wirkung kommt vor allem bei der Inhalation feinster Pu-Aerosole zum tragen. Verschlucken von Plutonium ist etwa 10.000 mal ungefährlicher, da die Darmschleimhaut Plutonium nur zu ca. 1/100 Prozent aufnimmt.

Rein rechnerisch gesehen würde ein Kilogramm Plutonium reichen um die gesamte Menschheit zu vergiften. Untersuchungen ergaben ausserdem, dass 3240 Milliardstel Gramm Plutonium-239, das in die Lungenbläschen aufgenommen wird, unweigerlich zu einem vorzeitigen Krebstod führt, während die a-Strahlung relativ leicht abgeschirmt werden kann.

Entdeckung und Geschichte

Nach der Entdeckung des Neptuniums von 1940 war der Weg, um das 94.ste Element nachzuweisen, geebnet. McMillan hatte durch Berechnungen herausgefunden, dass die β - Strahlung von Np-239 zu ihm führen muss. Doch blieb ihm der Ruhm verwehrt. Vielmehr kassierte Glenn T. Seaborg ihn, denn es war ihm und einigen Mitarbeitern vorbehalten 1940/41 den endgültigen Nachweis zu führen. Ihnen gelang die Herstellung des Isotops Pu-238, indem sie Uran-238 mit Deuteronen beschoss. Bereits Anfang März 1941 gelang den Forschern die Herstellung des kriegswichtigen Isotops Pu-239, das eine hervorragend, zur Kernspaltung geeignete,  a-Strahlung besitzt und das es ein besonders effektives Atombombenmaterial darstellt. So verwundert es auch nicht, dass die Öffentlichkeit erst nach dem zweiten Weltkrieg davon erfuhr. Kriegerisch wurde Plutonium nur über Nagasaki eingesetzt.

Vorkommen und Herstellung

Es gehört zu den radioaktiven Metallen, tritt in sechs verschiedenen Kristallformen auf  und kann vier verschiedene Oxidationsstufen annehmen. Man kennt 15 Plutoniumisotope mit Massenzahlen von 232 bis 246. Die Halbwertszeiten dieser Isotope liegen zwischen 82.6 und 10 Millionen Jahren.

Plutonium entsteht durch Neutroneneinfang in Uran 238 und zwei darauffolgende β -Zerfälle nach folgendem Schema: U238 + n t U239 t β-ZerfalltNp239t β -Zerfall t Pu239 In der Natur kommt Pu 239 in verschwindend kleinen Mengen in uranhaltigen Mineralien (Carnotit) - ein Pu-Atom auf eine Million und mehr Uranatome- vor.

Anwendung

Plutonium ist das wirtschaftlich meistbedeutende Transuran, weil der Atomkern des Pu-239 leicht spaltbar ist. Es wird zum Bau von Kernwaffen eingesetzt, allerdings muss kernwaffenfähiges Plutonium-239 hochrein sein.   Waffenfähiges Plutonium steht heute in grossen Mengen zur Verfügung; allein die Vereinigten Staaten besitzen heute über 100 Tonnen. Mit dem Zerfall der ehemaligen Sowjetunion ergibt sich die Frage, was mit den dortigen Mengen geschehen soll. Laut START-Vertrag ist Russland der einzige Erbe dieser tödlichen Hinterlassenschaften des zweiten Weltkrieges und für die sichere Lagerung verantwortlich. Es wird zwar von russischer Seite her behauptet es fehle kein Gramm, doch die Glaubwürdigkeit dieser Zahlen und Fakten sind in Frage zu stellen.

Plutonium-239 wird ausserdem in Brutreaktoren in grossen Mengen sowohl erzeugt als auch verwendet. Die gängigen deutschen Leichtwasserreaktoren des Biblis-Typs fahren mit speziellen Mischoxid- Brennstäben, die neben Uran auch wiederaufbereitetes Plutonium enthalten (Wiederaufbereitung von Pu: Internetartikel der Greenpeace https://www.greenpeace.de/GP_ARCHIV/HOMEPAGE/A980116.HTM ).

Weitere Informationen

Sämtliche Plutoniumisotope sind instabil und radioaktiv. Der a-Strahler Pu-244 hat mit 82.6 Mio. Jahren die grösste Halbwertszeit. Die lange Halbwertszeit des gebräuchlichsten Plutoniumisotops -239, nämlich 24'110 Jahre, führt bei der Einlagerung von Atommüll und dessen Wärmeentwicklung zu unlösbaren Problemen!!

Eines der grössten Projekte, die jemals mit Plutonium in Angriff genommen wurden, war das Manhattan- Projekt. Wie ihnen sicher bekannt ist, handelt es sich hier um die zwei Atombomben die auf Hiroshima und Nagasaki hinuntergeschossen wurden. Letztere Stadt wurde von der Plutoniumatombombe 'Fat Man' bombardiert. Die Sprengkraft dieser Bombe stellte alles bisher dagewesene in den Schatten. Seine Sprengkraft entspricht 20'000 Tonnen TNT. Nach Schätzungen von Physikern, die jedes Explosionsstadium studiert haben, wurde jedoch 'nur' 1 Promille der Detonationskapazitäten der jeweiligen Bomben freigesetzt. 'Little Boy' nannte man die andere Uranatombombe, die zur Zerstörung Hiroshimas diente. Für weiter sehr interessante Informationen über den Aufbau und die Detonationskraft einer Atombombe, sowie über die Kernfusion und -fission und über den gesamten Mechanismus der Bombe, sollte mal die Seite https://members.tripod.com/~Safog/abomb_d.html besuchen. Sogar der Aufbau eines Plutonium- Sprengkopfes ist dort beschrieben!!

Ein weiteres interessantes Projekt stellt auch die Cassini-Sonde der NASA dar, die mit 32 kg Plutonium bestückt ist und mit einer Trägerrakete ins All geschossen werden soll, welche bei 2 von 12 Versuchen abgestürzt ist. Auch hier gibt es im Internet einen informativen Artikel, der unter dem Namen Stop CASSINI läuft. Er ist auf der Homepage https://ourworld.compuserve.com/homepages/RichterPeill/w agkolb4.htm zu finden.