Πλουτώνιο: στοιχείο του Κάτω Κόσμου

Μικρό βιογραφικό για το στοιχείο πλουτώνιο. Κάθε Κυριακή «Το Βήμα» μάς ταξιδεύει και σε μια άλλη γωνιά του περιοδικού πίνακα

Βίος και πολιτεία

Το πλουτώνιο είναι μέταλλο και όταν το πιάσεις στο χέρι σου εντυπωσιάζεσαι από τη θερμότητα που σκορπίζει. Δεν πρόκειται όμως για μια ζεστή και ακίνδυνη χειραψία. Σωματίδια Αλφα, δηλαδή πυρήνες ηλίου (δύο πρωτόνια και δύο νετρόνια), εκπέμπονται συνεχώς κατά δισεκατομμύρια. Ελάχιστα κιλά είναι αρκετά για να φτιάξεις μια ατομική βόμβα, ενώ για να φτιάξεις μια αντίστοιχη με ουράνιο χρειάζεσαι πολύ μεγαλύτερη ποσότητα.

Είναι κάπως σκοτεινή η ιστορία γύρω από αυτό. Για το πλουτώνιο εργάστηκε ένας από τους πιο επιτυχημένους επιστήμονες σχετικά με την ανακάλυψη νέων στοιχείων. Ο Glenn Seaborg (1912-1999), γιος σουηδών μεταναστών στις Ηνωμένες Πολιτείες, σπούδασε Χημεία και στη διάρκεια του Β’ Παγκοσμίου Πολέμου έγινε και αυτός μέλος της ομάδας που ασχολήθηκε με την κατασκευή της ατομικής βόμβας. Μόνο που η δική του έρευνα ήταν γύρω από την εμφάνιση ενός νέου ραδιενεργού στοιχείου, με ατομικό αριθμό 94, δηλαδή με δύο περισσότερα πρωτόνια από το ουράνιο. Ετσι από αλυσιδωτές αντιδράσεις του ουρανίου, τον Αύγουστο του 1942 κατόρθωσαν να πάρουν το νέο στοιχείο και εκεί άρχισε ο προβληματισμός για το όνομα. Κατέληξαν στο όνομα του Πλούτωνα, που ήταν και το όνομα ενός πλανήτη αλλά και του θεού του Κάτω Κόσμου και των νεκρών. Ο Seaborg δεν παραδέχθηκε ποτέ ότι είχε σκεφθεί τέτοια σύνδεση. Παραδέχθηκε όμως ότι, αντί το χημικό σύμβολο του στοιχείου να είναι Pl και το όνομα «πλούτιο», το ονόμασαν πλουτώνιο και του έδωσαν σκόπιμα το σύμβολο Pu, που είχε στη γλώσσα του δρόμου την έννοια του βρωμερού, του αποτρόπαιου. Επίσης αυτό ταίριαζε εκείνη την εποχή του Manhattan Project, της δουλειάς για την ατομική βόμβα, με το UPPU-club που είχαν δημιουργήσει τάχα οι ερευνητές και τα αρχικά σήμαιναν «Υou Pee Plutonium, δηλαδή «κατουράς πλουτώνιο», διότι αν έχεις τόσο μεγάλη εμπλοκή με το στοιχείο αυτό, είναι κάτι που βγαίνει και στα ούρα σου ακόμη.

Αριθμοί κυκλοφορίας

Ατομικός αριθμός: 94

Ατομικό βάρος: 244,06

Σημείο τήξης: 640 βαθμοί Κελσίου

Σημείο ανάφλεξης: 135 βαθμοί Κελσίου

Αριθμός ισοτόπων: 20

Χρόνος ημιζωής: 24.100 χρόνια

Σε μάζα ενός γραμμαρίου πλουτωνίου-239 κάθε δευτερόλεπτο έχουμε μετάπτωση 12 δισεκατομμυρίων ατόμων του στοιχείου αυτού.

Αν κάποιος σκεφθεί να το χρησιμοποιήσει ως δηλητήριο, είναι λιγότερο δραστικό από άλλα, όπως για παράδειγμα το αρσενικό. Η βλαβερή δράση του δεν οφείλεται στις αντιδράσεις που προκαλεί, αλλά στην ακτινοβολία του. Με τη μορφή οξειδίου μπορεί να εισέλθει στον οργανισμό και εκεί εγκαθίσταται στον μυελό των οστών.

Τον Ιανουάριο του 2000, ύστερα από διαμαρτυρία του Παγκόσμιου Οργανισμού Υγείας το υπουργείο Ενέργειας των Ηνωμένων Πολιτειών παραδέχθηκε ότι στις βόμβες απεμπλουτισμένου ουρανίου που έριχναν στο Κοσσυφοπέδιο εναντίον των Σέρβων είχαν προσθέσει πλουτώνιο, ποσειδώνιο και αμερίκιο. Το αμερίκιο έπειτα από ραδιενεργό εκπομπή μετατρέπεται σε πλουτώνιο και οι σχετικές μελέτες έχουν δείξει ότι το πλουτώνιο αυτό είναι 200.000 φορές πιο ραδιενεργό από το ουράνιο-238. Οι Αμερικανοί είχαν προσπαθήσει να καθησυχάσουν τους Ευρωπαίους, που φοβήθηκαν για τις μακροχρόνιες επιπτώσεις στην υγεία των στρατιωτών τους, προβάλλοντας το επιχείρημα ότι το πλουτώνιο και τα άλλα βρίσκονταν σε πολύ μικρή αναλογία. Αμέσως μετά όμως διέρρευσε μια οδηγία των ίδιων των Αμερικανών προς το στρατιωτικό προσωπικό τους και σύμφωνα με αυτήν όταν θα έμπαιναν τα στρατεύματα, Ευρωπαίοι και Αμερικανοί, στις βομβαρδισμένες περιοχές του Κοσσυφοπεδίου, έπρεπε να φορούν μάσκες, να έχουν καλυμμένο το σώμα και να μην αγγίζουν το παραμικρό. Και όχι μόνο είχαμε αυτές τις αντιφατικές ενέργειες, αλλά ξέχασαν να προειδοποιήσουν και τους πρόσφυγες που θα επέστρεφαν να κάνουν το ίδιο. Γιατί το πλουτώνιο τελικά έχει χαρακτηριστεί καρκινογόνο στοιχείο.

Η καριέρα του πλουτωνίου στις βόμβες είχε αρχίσει αρκετά πιο παλιά. Το 1943 υπήρχε ήδη ένα εργοστάσιο παραγωγής πλουτωνίου στο Oak Ridge. Βομβαρδίζοντας ουράνιο-238 με νετρόνια προκύπτει ουράνιο-239, αυτό σε μερικά λεπτά εκπέμπει ακτινοβολία -β, μετατρέπεται σε ποσειδώνιο και μέσα σε δύο ημέρες εκπέμποντας πάλι -β μετατρέπεται σε πλουτώνιο-239. Η βόμβα στη Χιροσίμα ήταν βόμβα ουρανίου. Ηδη όμως είχε κατασκευαστεί και μια άλλη, πολύ πιο προχωρημένη. Μια σφαίρα από πλουτώνιο, με διάμετρο μόλις 9.2 εκατοστών, φτιαγμένη από δύο ημισφαίρια με μια κοιλότητα στο κέντρο γεμάτη από πολώνιο και βηρύλλιο, περιβαλλόταν από μεγάλη ποσότητα εκρηκτικών που σκοπό είχαν να δημιουργήσουν ένα πολύ δυνατό ωστικό κύμα. Αυτό συμπιέζοντας τη σφαίρα πλουτωνίου τη φέρνει σε κρίσιμη πλέον μάζα, και με τη βοήθεια των υλικών στο εσωτερικό που δίνουν άφθονα νετρόνια για αλυσιδωτές αντιδράσεις και έκλυση μεγάλης και καταστρεπτικής ενέργειας γίνεται… βόμβα. Αυτός ήταν ο Fat Man, ο «χοντρός» που έπεσε στο Ναγκασάκι στις 9.8.1945 με εκρηκτική ισχύ όση δίνουν 21.000 τόνοι ΤΝΤ, σκοτώνοντας 70.000 και τραυματίζοντας 100.000 ανθρώπους.

Σε έναν πυρηνικό αντιδραστήρα έχουμε ράβδους με ουράνιο-235, που προκύπτει από το ουράνιο-238 ύστερα από επίπονη διαδικασία. Υστερα από περίπου τρία χρόνια πρέπει οι ράβδοι να καθαριστούν, απομακρύνοντας από αυτές περίπου 3% απόβλητες ουσίες, ενώ υπάρχει πλέον σε αυτές και πλουτώνιο. Ετσι δημιουργείται ένα υλικό κατάλληλο για βόμβες ή χρήσιμο ως καύσιμο σε νέους αντιδραστήρες με ανάμειξη ουρανίου – πλουτωνίου για ειρηνικούς σκοπούς. Ενα γραμμάριο πλουτωνίου δίνει τόση ενέργεια όση και ένας τόνος πετρελαίου.

Πλουτώνιο-238 έχει χρησιμοποιηθεί και ως πηγή ενέργειας σε εξοπλισμό επάνω σε διαστημόπλοια όπως το Απόλλων 14 και το Voyager και σε παλαιότερης κοπής βηματοδότες.

Μάλλον διότι έχει χρόνο ημιζωής 24.000 χρόνια. Ο χρόνος ημιζωής δίνει μια ιδέα για τον χρόνο που κατά πάσα πιθανότητα πρέπει να περάσει ώστε ο αριθμός των ατόμων που θα έχουν εκπέμψει ραδιενεργό ακτινοβολία να είναι τουλάχιστον ο μισός του αρχικού. Αυτό σημαίνει ότι μια ποσότητα ραδιενεργού πλουτωνίου θα πρέπει να φυλαχθεί μακριά από τους ζωντανούς οργανισμούς και το φυσικό περιβάλλον για όλες αυτές τις χιλιάδες χρόνια και ακόμη περισσότερο.

Εχει σχέση με τη διαλυτότητα του στοιχείου στο νερό. Ενα εκατομμύριο λίτρα νερού μπορούν να διαλύσουν μόλις κάποια άτομα οξειδίου του πλουτωνίου. Αυτό βγήκε όταν μπήκε το θέμα φύλαξης του πλουτωνίου από ατομικές βόμβες που τέθηκαν σε αχρηστία. Εκλεισαν το πλουτώνιο σε στήλες από γυαλί αναμεμειγμένο με γαδολίνιο και κάδμιο, στοιχεία γνωστά για τη μεγάλη απορροφητικότητά τους σε νετρόνια (τα έχουμε παρουσιάσει πριν και τα δύο) και τα έθαψαν στα βουνά της Νεβάδας. Αλλά ο πρόεδρος Ομπάμα σταμάτησε τη διαδικασία υπό τον φόβο ότι κάποτε νερό και οξείδωση θα διαλύσουν τις στήλες, στη συνέχεια θα αρχίσει να συσσωρεύεται πλουτώνιο τόσο ώστε θα υπερβεί την κρίσιμη μάζα που απαιτείται για να έχουμε έκρηξη. Οι ειδικοί λοιπόν του απήντησαν ότι αυτό δεν μπορεί να γίνει λόγω της εξαιρετικά περιορισμένης διαλυτότητας του πλουτωνίου.