El plutonio es un elemento químico que se utiliza como combustible nuclear en la fabricación de armas nucleares. Aunque se pueden encontrar trazas en la naturaleza, todos los isótopos de plutonio son de origen artificial.
La primera vez que se produjeron cantidades significativas de plutonio fue durante la Segunda Guerra Mundial dentro del Proyecto Manhattan. El propósito de este proyecto era fabricar una cantidad de material suficiente para utilizar la energía nuclear para desarrollar una bomba nuclear.
El plutonio en la tabla periódica
El plutonio (con símbolo Pu) es el elemento 93 de la tabla periódica, es decir, su número atómico es el 94.
Se trata de un elemento químico que pertenece a la serie de los elementos actínidos. El plutonio tiene 16 isótopos, todos ellos radiactivos. Físicamente, el plutonio es un metal plateado y presenta 5 estructuras cristalinas diferentes.
Químicamente es un material muy activo que puede formar compuestos con todos los elementos no metálicos, excepto los gases nobles. El metal se disuelve en ácidos y reacciona con agua, aunque moderadamente en comparación con los ácidos.
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Masa atómica |
244 u |
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Estado ordinario |
Sólido |
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Densidad |
19816 kg/m3 |
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Punto de fusión |
912,5 K (639 °C) |
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Punto de ebullición |
3505 K (3232 °C) |
Plutonio-239 y otros isótopos
El plutonio-239 es un isótopo fisible del plutonio que está compuesto por 145 protones y 54 neutrones. Es el isótopo que se utiliza principalmente para la fabricación de armas nucleares pero también se utiliza como combustible nuclear en los reactores de potencia y en proyectos de investigación.
Otro isótopo importante es el plutonio-238 que se utiliza en fuentes de calor para aplicaciones espaciales, generadores de calor termoeléctricos y se ha empleado en marcapasos cardiacos.
¿De dónde se obtiene el plutonio?
El plutonio se obtiene al quemar el combustible nuclear en los reactores nucleares convencionales. El combustible irradiado procedente de los reactores nucleares está formado fundamentalmente por uranio (con un porcentaje del 96%, aproximadamente) y plutonio (con un porcentaje algo inferior al 1%).
El combustible gastado se puede gestionar de dos formas distintas en el largo plazo:
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Gestión de ciclo abierto. En el ciclo abierto se considera que el combustible gastado es un residuo radiactivo de alta actividad desde el momento de su descarga del reactor y se almacena de manera definitiva.
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Gestión de ciclo cerrado. El ciclo cerrado consiste en someter al combustible gastado a un proceso mecánico-químico, conocido como reelaboración o reproceso, que permite separar el uranio y plutonio que aún contienen productos de fisión y transuránicos. El uranio y plutonio recuperados se emplean para fabricar nuevo combustible.
Usos del plutonio, ¿Para qué sirve?
Los principales usos del plutonio son los siguientes:
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Combustible nuclear para las centrales nucleares de potencia.
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Generadores termoeléctricos de radiosiótopos. Un generador termoeléctrico es un dispositivo que convierte el calor en electricidad. Esta tecnología a gran escala no resulta práctica pero es útil en determinadas aplicaciones como por ejemplo, en marcapasos artificiales, sondas espaciales y vehículos espaciales. En esta aplicación se utiliza el plutonio-238 porque la radiación que emite no representa una amenaza para la salud de las personas.
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Fabricación de bombas atómicas. El isótopo utilizado para este propósito es el plutonio-239. Se utiliza porque sufrirá fisión nuclear. Muy pocos isótopos sufrirán fisión nuclear.
Gestión del plutonio recuperado en los reactores nucleares
A medida que se va generado plutonio en el interior del combustible de los reactores nucleares, también se fisiona, colaborando con el uranio en la producción de energía.
En el combustible gastado quedan entre 7 y 8 kilogramos por tonelada de plutonio sin quemar. Este plutonio, recuperado en el reproceso, se puede usar para sustituir el uranio- 235 en el combustible nuclear, fabricando pastillas de óxido de uranio y óxido de plutonio mezclados, (combustible MOX).
El combustible MOX puede sustituir al combustible de uranio enriquecido en los reactores nucleares de agua ligera.
Efectos del plutonio sobre la salud
El plutonio es un elemento químico tóxico y radiactivo. El principal tipo de radiación que emite es la radiación alfa que no puede atravesar la piel.
La peligrosidad del plutonio viene dada por su radiotoxicidad. Las partículas alfa ingieridas o inhaladas pueden ser la causa de cáncer de pulmón u otros tipos de cáncer. En grandes cantidades pueden ser la causa de un envenenamiento agudo por radiación o incluso provocar la muerte.
Una vez que el plutonio ha entrado en el cuerpo permanece durante mucho tiempo.
La provabilidad que las personas estén expuestas al plutonio es muy baja. Si esto sucede, normalmente se debe a su manipulación.