Pada 25 Agustus 2012 , sekitar 11 miliar mil (18 miliar kilometer) dari matahari, wahana NASA Voyager 1 meninggalkan heliosfer , dengan berani pergi ke tempat yang belum pernah dilalui objek sebelumnya. Dengan melintasi batas itu, Voyager 1 melakukan perjalanan melampaui tata surya dan memasuki ruang antarbintang , yang pertama dalam sejarah.
Lihatlah baris bawah tabel periodik (tradisional) dan Anda akan menemukan elemen yang memungkinkan petualangan kosmik ini: plutonium.
Apa itu Plutonium?
Pertama kali diidentifikasi pada tahun 1940-an, plutonium telah digunakan untuk tujuan kreatif dan destruktif. Mendiang fisikawan John Goffman pernah menyebut plutonium "elemen penguasa neraka". Seorang ahli bahasa mungkin cenderung setuju.
Tapi pertama-tama sedikit lebih banyak tentang elemen ini. Setiap atom plutonium mengandung 94 proton. Sebaliknya, hanya ada 92 proton per atom uranium dan 93 di setiap atom neptunium.
Karena kedua elemen tersebut dinamai menurut nama dewa kuno — dan planet — Uranus dan Neptunus , plutonium mendapat perlakuan yang sama.
"Plutonium ditemukan oleh Glenn Seaborg dan rekan kerja di Berkeley Laboratory (CA) pada akhir 1940," kata Peter C. Burns, ahli kimia di University of Notre Dame, dalam email.
Sepuluh tahun sebelumnya , para astronom telah mengamati sebuah planet kerdil baru di dekat Neptunus. Untuk menghormati dewa Romawi dari dunia bawah, itu dijuluki "Pluto." Dan plutonium mendapatkan namanya dari benda langit itu.
Awalnya, Seaborg dan perusahaan mampu memproduksi plutonium dengan menggunakan akselerator partikel siklotron di Berkeley. Dengan perangkat ini, partikel yang disebut "deuteron" ditembakkan ke sampel uranium. Eksperimen tersebut menghasilkan sejumlah kecil neptunium, yang kemudian menjadi plutonium melalui proses peluruhan .
The sampel plutonium weighable pertama diciptakan di University of Chicago Agustus 20, 1942. Pada saat itu, beberapa pihak telah mengakui potensi militer elemen.
Atom plutonium selalu datang dengan 94 proton. Tetapi jumlah neutron dapat bervariasi, dan ahli kimia menyebut variasi ini sebagai " isotop ". Uranium juga memiliki isotop. Salah satunya, yang disebut uranium-235 (U-235), segera diidentifikasi sebagai sumber bahan bakar potensial untuk bom atom. Tak lama setelah penemuannya, plutonium memasuki pembicaraan sebagai cara lain untuk menyalakan senjata nuklir. Zaman Atom akan segera dimulai.
Saat ini, untuk semua tujuan praktis, ada dua jenis plutonium: tingkat reaktor dan tingkat senjata. Plutonium adalah bahan utama di balik "Pria Gemuk," bom nuklir yang menghancurkan Nagasaki, Jepang, pada tahun 1945, menewaskan puluhan ribu orang dan secara efektif mengakhiri Perang Dunia II.
Plutonium dan Senjata
Plutonium yang digunakan untuk keperluan militer diperoleh dari bahan bakar uranium yang telah diiradiasi selama dua sampai tiga bulan dalam reaktor produksi plutonium. Dibutuhkan sekitar 22 pon (10 kilogram) isotop plutonium-239 (Pu-239) yang hampir murni (Pu-239) untuk membuat bom. Jenis bom itu membutuhkan 30 megawatt-tahun operasi reaktor nuklir, dengan perubahan bahan bakar yang konstan dan pemrosesan ulang bahan bakar 'panas', menurut Asosiasi Nuklir Dunia . Itu sebabnya plutonium "tingkat senjata" dibuat dalam reaktor khusus yang meningkatkan konsentrasi isotop plutonium yang lebih tinggi.
Ledakan bom atom pertama di Bumi terjadi pada 16 Juli 1945. Terjadi di New Mexico, dan cukup kuat untuk dirasakan sejauh 100 mil (160 kilometer). Itu adalah bagian dari " Uji Nuklir Trinity " rahasia Proyek Manhattan di Alamogordo Bombing Range. Perangkat tersebut memiliki inti plutonium; tidak ada nuklir berbasis uranium yang dikerahkan untuk percobaan.
Selanjutnya, AS menjatuhkan bom nuklir U-235 di atas kota Hiroshima, Jepang, 6 Agustus 1945. Tiga hari kemudian, AS menjatuhkan bom kedua yang dijuluki "Pria Gemuk" di Nagasaki. Sama seperti senjata yang diuji di New Mexico musim panas itu, bom Nagasaki mengandalkan plutonium.
"[Itu] tidak akan pernah diketahui secara pasti berapa banyak orang yang tewas akibat serangan atom di Nagasaki," lapor situs resmi Departemen Energi AS . Menurut perkiraan terbaik mereka, "40.000 orang meninggal pada awalnya, dengan 60.000 lainnya terluka." Selama beberapa bulan dan tahun mendatang, jumlah kematian tertinggi mungkin telah meningkat menjadi 140.000 atau lebih. The Nagasaki Peace Park menyelenggarakan upacara tahunan untuk menghormati kenangan mereka setiap bulan Agustus.
Masalah terbesar saat ini dengan persediaan plutonium tingkat senjata adalah apa yang harus dilakukan dengannya. AS diperkirakan saat ini memiliki 96,6 ton (87,7 metrik ton) plutonium — dan masalah penyimpanan. Sebagian besar saat ini disimpan di sebuah bangunan di Savannah River Site di South Carolina.
Plutonium dan Kekuatan
Saat ini lebih dari sepertiga energi yang dihasilkan di pembangkit listrik tenaga nuklir berasal dari plutonium . Amerika Serikat, bagaimanapun, tidak memiliki fasilitas yang mengandalkan plutonium untuk energi.
Isotop plutonium yang paling umum terbentuk dalam reaktor nuklir adalah Pu-239, yang dibuat oleh penangkapan neutron dari uranium yang terdeplesi (U-238). Ketika fisi, Pu-239 dapat memiliki energi sebanyak uranium yang diperkaya (U-235), yang juga digunakan dalam senjata nuklir .
Secara historis, isotop plutonium lain, Pu-238, digunakan untuk memberi daya pada baterai di beberapa alat pacu jantung komersial . Perangkat medis itu menjadi ketinggalan zaman ketika alternatif bertenaga lithium memasuki pasar.
Tapi di perbatasan terakhir, plutonium tetap menjadi komoditas yang berharga.
Plutonium dan Luar Angkasa
"Penggunaan plutonium yang paling signifikan dan kurang diketahui adalah untuk pembangkit listrik selama eksplorasi ruang angkasa," kata Burns. "Plutonium-238 memancarkan banyak panas ketika mengalami peluruhan radioaktif, dan panas ini dapat digunakan dalam generator termoelektrik untuk menghasilkan listrik."
Pu-238 memiliki banyak kualitas yang membuat isotop sangat menarik bagi para insinyur yang bekerja untuk badan antariksa. Sebagai permulaan, Anda tidak perlu banyak untuk menghasilkan banyak panas, yang kemudian dapat diubah menjadi listrik.
Lalu ada waktu paruh , metrik yang memberi tahu Anda berapa lama waktu yang dibutuhkan setengah dari atom dalam isotop radioaktif tertentu untuk meluruh dan berubah menjadi sesuatu yang lain. Dengan waktu paruh 88 tahun, Pu-238 dapat membuat penjelajah dan wahana antariksa tetap berjalan selama beberapa dekade.
Jauh dari matahari, di tempat-tempat di mana sinar bintang lemah dan redup, satelit bertenaga surya tidak akan bekerja dengan baik. Sementara itu, rover Mars yang bergantung pada sinar matahari (seperti Opportunity Rover yang sekarang sudah tidak berfungsi) harus bersaing dengan debu dari badai yang lewat yang dapat menutupi panel mereka dan menghambat fungsi baterai.
Untuk alasan ini, Pu-238 sangat cocok untuk eksplorasi Mars dan luar angkasa. Sejauh ini, Pu-238 telah menggerakkan setidaknya 30 kendaraan luar angkasa AS . The Perseverance Rover yang mendarat di Planet Merah pada Februari 2021 memiliki generator berbahan bakar Pu-238. Begitu juga pesawat ruang angkasa yang jauh seperti Voyager 1 dan Voyager 2 , yang telah melakukan tur tata surya ( dan seterusnya ) sejak 1977.
Plutonium dan Toksisitas
Plutonium bersifat radioaktif, meskipun Anda mungkin tidak akan pernah terpapar padanya. Robert M. Hazen dari Carnegie Institution for Science mengatakan "tidak ada sumber alami" plutonium. "Itu harus dibuat melalui reaktor pembiakan, jadi semua plutonium yang digunakan di Bumi adalah buatan manusia," jelasnya melalui email.
Ini dapat dilepaskan ke lingkungan, melalui pabrik industri, atau dari wadah, namun tingkat plutonium di udara, air, tanah dan makanan sangat rendah. Namun, jika Anda terpapar, kemungkinan melalui pernapasan aerosol yang terpancar atau kontak kulit. Dan banyak faktor yang akan menentukan apakah paparan akan membahayakan Anda, termasuk berapa banyak, berapa lama dan bagaimana Anda bersentuhan dengan plutonium.
Saat Anda menghirupnya, beberapa plutonium akan terperangkap di paru-paru Anda dan akan pindah ke tulang dan hati Anda. Jika Anda menelannya melalui makanan, sejumlah kecil juga dapat menyebar ke tulang dan hati Anda. Jika Anda menyentuh plutonium, sangat sedikit — jika ada — yang akan masuk ke tubuh Anda, tetapi dapat membakar kulit yang bersentuhan dengannya. Jadi, meskipun merupakan unsur radioaktif, plutonium jauh dari "zat paling beracun yang diketahui manusia", seperti yang pernah diproklamirkan oleh aktivis Ralph Nader .
SEKARANG ITU MENARIK
Glenn Seaborg menjadi orang pertama yang pernah memiliki elemen baru yang dinamai menurut namanya selama masa hidupnya ketika seaborgium — Elemen 106 pada tabel periodik — dibaptis pada 1990-an .
