太陽から約110億マイル（180億キロメートル）離れた2012年8月25日、 NASAの探査機ボイジャー1号は太陽圏を離れ、これまで物体がなかった場所に大胆に移動しました。その境界を越えることによって、ボイジャー1号は太陽系を越えて移動し、歴史的な最初の星間空間に入りました。
（伝統的な）周期表の一番下の行を見ると、この宇宙の冒険を可能にした元素であるプルトニウムが見つかります。
プルトニウムとは？
1940年代に最初に特定されたプルトニウムは、創造的目的と破壊的目的の両方に使用されてきました。故ジョン・ゴフマンはかつてプルトニウムを「地獄の支配者の元素」と呼んだ。言語学者は同意する傾向があるかもしれません。
しかし、最初にこの要素についてもう少し説明します。プルトニウムのすべての原子には94個の陽子が含まれています。対照的に、ウラン原子あたりの陽子数は92個、ネプツニウム原子あたりの陽子数は93個です。
これらの2つの元素は両方とも、古代の神々、そして惑星である天王星と海王星にちなんで名付けられたため、プルトニウムは同じ扱いを受けました。
「プルトニウムは、1940年後半にグレンシーボーグとバークレー研究所（CA）の同僚によって発見されました」と、ノートルダム大学の化学者であるピーターC.バーンズは電子メールで述べています。
10年前、天文学者は海王星の近くに新しい準惑星を観測していました。冥界のローマの神を称えるために、それは「プルート」と呼ばれました。そしてプルトニウムの名前はその天体に由来しています。
もともと、シーボーグとその会社は、バークレー校でサイクロトロン粒子加速器を使用してプルトニウムを製造することができました。この装置では、「重陽子」と呼ばれる粒子がウランサンプルに向けて発射されました。実験により少量のネプツニウムが生成され、その後、腐敗過程を経てプルトニウムになりました。
最初weighableプルトニウムのサンプルは、その点ではシカゴ8月20日、1942年の大学で作成された、一部の締約国は、要素の軍事的潜在力を認識していました。
プルトニウム原子には常に94個の陽子が付いています。しかし、中性子数は変動する可能性があり、化学者はこれらの変動を「同位体」と呼んでいます。ウランにも同位体があります。ウラン235（U-235）と呼ばれるこれらの1つは、原子爆弾の潜在的な燃料源としてすぐに特定されました。その発見の直後に、プルトニウムは核兵器に動力を与える別の方法として会話に入った。核時代が始まろうとしていた。
今日、すべての実用的な目的のために、プルトニウムには原子炉級と兵器級の2種類があります。プルトニウムは、1945年に日本の長崎を破壊した核爆弾「ファットマン」の背後にある重要な成分であり、何万人もの人々を殺し、第二次世界大戦を事実上終結させました。
プルトニウムと兵器
軍事目的で使用されるプルトニウムは、プルトニウム製造原子炉で2〜3か月間照射されたウラン燃料から回収されます。爆弾を作るのに約22ポンド（10キログラム）のほぼ純粋なプルトニウム-239同位体（Pu-239）が必要です。世界原子力協会によると、この種の爆弾は、30メガワット年の原子炉運転を必要とし、絶え間ない燃料交換と「高温」燃料の再処理が必要です。そのため、「兵器級」のプルトニウムは、プルトニウムのより高い同位体の濃度を高める特別な原子炉で作られています。
地球上での最初の原子爆弾の爆発は1945年7月16日に起こりました。それはニューメキシコであり、100マイル（160キロメートル）離れて感じるのに十分な強さでした。これは、マンハッタン計画のアラモゴード爆撃範囲での極秘の「トリニティ核実験」の一部でした。問題のデバイスはプルトニウムコアを持っていました。実験のためにウランベースの核兵器は配備されなかった。
その後、米国は1945年8月6日、日本の広島市にU-235核爆弾を投下しました。3日後、米国は長崎に「ファットマン」と呼ばれる2番目の爆弾を投下しました。その夏にニューメキシコでテストされた武器のように、長崎爆弾はプルトニウムに依存していました。
「長崎への原子攻撃の結果として何人が死亡したかは、はっきりとはわからない」と米国エネルギー省の公式ウェブサイトは報告している。彼らの最良の推定によれば、「最初に40,000人が死亡し、さらに60,000人が負傷した」。今後数か月から数年の間に、最終的な死亡者数は14万人以上に達する可能性があります。平和公園は、毎年8月、その思い出を称えるために毎年恒例の式典を開催しています。
兵器級プルトニウム備蓄に関する今日の最大の問題は、それをどうするかということです。米国には現在96.6トン（87.7メートルトン）のプルトニウムがあり、貯蔵の問題があると推定されています。その多くは現在、サウスカロライナ州のサバンナリバーサイトの建物に保管されています。
プルトニウムとパワー
今日、原子力発電所で生成されるエネルギーの3分の1以上はプルトニウムから来ています。しかし、米国にはエネルギーをプルトニウムに依存する施設はありません。
原子炉で形成される最も一般的なプルトニウム同位体は劣化ウラン（U-238）からの中性子捕獲によって生成されるPu-239です。プルトニウム239は、核分裂すると、核兵器にも使用されている濃縮ウラン（U-235）と同じくらいのエネルギーを持つことができます。
歴史的に、別のプルトニウム同位体であるPu-238は、一部の商用ペースメーカーのバッテリーに電力を供給するために使用されていました。これらの医療機器は、リチウムを動力源とする代替品が市場に出回ったため、時代遅れになりました。
しかし、最後のフロンティアでは、プルトニウムは依然として貴重な商品です。
プルトニウムと深宇宙
「プルトニウムの最も重要であまり知られていない用途は、宇宙探査中の発電です」とバーンズ氏は言います。「プルトニウム238は放射性崩壊すると大量の熱を放出します。この熱を熱電発電機で使用して発電することができます。」
Pu-238には、宇宙機関で働くエンジニアにとって同位体を非常に魅力的なものにする多くの性質があります。手始めに、大量の熱を生成するためにそれをあまり必要とせず、それを電気に変換することができます。
次に、半減期があります。これは、特定の放射性同位元素の原子の半分が崩壊して別のものに変化するのにかかる時間を示す指標です。Pu-238は88年というかなりの半減期を持ち、ローバーと宇宙探査機を何十年にもわたって稼働させ続けることができます。
太陽から遠く離れた、星の光線が弱くて薄暗い場所では、太陽電池式衛星はそれほどうまく機能しません。一方、日光に依存する火星探査車（現在は廃止されたオポチュニティローバーなど）は、パネルを窒息させ、バッテリー機能を妨げる可能性のある嵐の通過によるほこりと戦わなければなりません。
これらの理由から、Pu-238は火星と深宇宙の両方の探査に最適です。これまでのところ、Pu-238は少なくとも30台の米国の宇宙船に動力を供給しています。忍耐ローバー2021年2月に赤い惑星に着陸している発電機のPu-238を燃料とします。ボイジャー1号やボイジャー2号のように、1977年以来太陽系（およびそれ以降）を巡回している遠く離れた宇宙船もそうです。
プルトニウムと毒性
プルトニウムは放射性ですが、おそらく決して曝露されることはありません。カーネギー科学研究所のロバートM.ハーゼンは、プルトニウムの「天然資源はない」と述べています。「それは増殖炉を通して作られなければならないので、地球上で使用されているすべてのプルトニウムは人間が作ったものです」と彼は電子メールで説明します。
それは、産業プラントを介して、またはコンテナから環境に放出することができますが、空気、水、土壌、および食品中のプルトニウムのレベルは非常に低いです。ただし、暴露された場合は、放射されたエアロゾルの呼吸または皮膚への接触による可能性があります。そして、プルトニウムと接触した量、期間、方法など、多くの要因が曝露があなたに害を及ぼすかどうかを決定します。
息を吸うと、プルトニウムの一部が肺に閉じ込められ、骨や肝臓に移動します。食べ物を介して飲み込むと、微量が骨や肝臓にも広がる可能性があります。プルトニウムに触れると、体に入るのはごくわずかですが、接触した皮膚を火傷する可能性があります。したがって、プルトニウムは放射性元素ですが、活動家のラルフネーダーがかつて宣言したように、「人間に知られている最も有毒な物質」とはほど遠いものです。
今それは興味深いです
グレンシーボーグは、1990年代にシーボーギウム（周期表の元素106）が洗礼を受けたとき、彼の生涯の間に彼にちなんで名付けられた新しい元素を持った最初の人になりました。
