مصنوع لا مكتشَف
لا يوجد البلوتونيوم في الطبيعة بكمية معتبرة. فما كانت الأرض تحمله عند تكوّنها اضمحل منذ زمن بعيد؛ والآثار الموجودة اليوم ناتجة عن التقاط نيوتروني في خامات اليورانيوم، بتراكيز من رتبة جزء في التريليون.
صُنع في بيركلي عام 1940 على يد فريق غلين سيبورغ، بقصف اليورانيوم بالديوترونات. فحدّدوا العنصر 94، وسمّوه — بعد نبتون — باسم بلوتو.
وفي سنتين اتضح أن البلوتونيوم 239 انشطاري، وأنه يمكن إنتاجه بكثرة في مفاعل، وأن ذلك طريق إلى السلاح أسهل من تخصيب اليورانيوم.
⚠️ فأدار مشروع مانهاتن برنامجين معًا. أوك ريدج تفصل اليورانيوم 235 بوسائل فيزيائية؛ وهانفورد تربّي البلوتونيوم في مفاعلات وتفصله كيميائيًّا — وهو أسهل بكثير، لأنهما عنصران مختلفان.
سبب الانفجار الداخلي
كان «الولد الصغير» مدفعًا: قطعتا يورانيوم تُقذف إحداهما نحو الأخرى في أنبوب. بسيط إلى حدّ أنه استُعمل دون تجربة.
والبلوتونيوم لا يُجمَّع هكذا، وللسبب اسم: البلوتونيوم 240.
فكل بلوتونيوم يُنتَج في مفاعل يحويه، متكوّنًا حين تلتقط نواة 239 نيوترونًا إضافيًّا بدل أن تنشطر. والبلوتونيوم 240 ينشطر تلقائيًّا ويبعث نيوترونات من تلقاء نفسه.
وفي تجميع مدفعي يستغرق ملّي ثوانٍ، تبدأ تلك النيوترونات الطفيلية التفاعل والقطعتان لا تزالان تتقاربان. فتسخن المادة وتتمدد وتتبعثر قبل أن يتفاعل معظمها — إخفاق جزئي، بجزء من القدرة المرجوّة.
⚠️ ويحلّ الانفجار الداخلي المشكلة بالسرعة. فعدسات متفجرة تضغط كرة دون حرجة حتى فوق الحرجية في ميكروثوانٍ، أسرع مما يستطيع نيوترون طفيلي إفساده. وكان الحصول على موجة صدم متناظرة من أصعب مسائل المشروع الهندسية، ولهذا جُرّبت ترينيتي: فمدفع اليورانيوم لم يكن يحتاج تجربة، وانفجار البلوتونيوم كان يحتاجها.
تمييز الدرجة
مدة بقاء الوقود في المفاعل تقرر أي بلوتونيوم يخرج.
فالتشعيع القصير يعطي بلوتونيومًا معظمه 239، بأقل من نحو 7 % من 240 — الدرجة العسكرية. والتشعيع الطويل، وهو ما يفعله مفاعل القدرة لأنه يسعى إلى استخراج الطاقة، يراكم 240 ويعطي درجة المفاعل.
وتلك هي القاعدة العملية لمراقبة منع الانتشار. فالمفاعل المشغَّل اقتصاديًّا ينتج بلوتونيومًا صعب التحويل إلى سلاح. والمفاعل الذي يُبدَّل وقوده كثيرًا بعد تشعيعات قصيرة يفعل شيئًا آخر، ومناولاته مرئية.
⚠️ وبلوتونيوم درجة المفاعل ليس عديم النفع — فالجهاز متصور منه، بقدرة أقل وغير متوقعة. والتمييز في الصعوبة لا في الفيزياء، ومعاملته على أنه مطلق أنتجت أخطاء في الاتجاهين.
ما هو في الحقيقة
البلوتونيوم فلز غريب حتى بصرف النظر عن نشاطه الإشعاعي. فله ست صور متآصلة عند الضغط العادي، أكثر من أي عنصر آخر، تتفاوت كثافاتها حتى 25 %. وقطعة مصبوبة قد تتشقق عند التبريد بمجرد تغيّر الطور.
وهو يوصل الحرارة والكهرباء توصيلًا سيئًا لفلز، وهشّ في أطوار ومطواع في أخرى، ويتآكل بسهولة في الهواء.
ويثبّته مصممو الأسلحة بسبكه مع قليل من الغاليوم، وهو ما يبقي الطور دلتا حتى حرارة الغرفة.
⚠️ وهو أيضًا دافئ عند اللمس. فالكيلوغرام يطلق بضعة واطات من اضمحلاله الألفي — يكفي للإحساس به، ومنه جاء الوصف بأن كرة البلوتونيوم تبدو كأنها حية.
مسألة السمّية
يبعث البلوتونيوم جسيمات ألفا، التي تقطع سنتيمترات في الهواء ولا تخترق الجلد. فقطعة مغلقة آمنة إلى جوارك ويمكن مناولتها بقفازات.
أما مستنشقًا غبار أكسيد ناعمًا فأمر آخر. إذ تستقر الجسيمات في الرئة وتسلّم إشعاع ألفا إلى حجم صغير من النسيج باستمرار، والبلوتونيوم يطلب العظم أيضًا متى امتُصّ.
⚠️ والقول إن بضعة كيلوغرامات تكفي لقتل كل من على الأرض يتكرر باستمرار وهو حساب لا علم سموم. فهو يقسم جرعة مميتة مستنشقة على كتلة ويفترض توزيعًا تامًّا لا توفّره أي آلية. والبلوتونيوم بالفعل من أخطر ما يُستنشق؛ وليس أشدّ المواد سمّيةً على الإطلاق، والسموم الكيميائية تسبقه بمراحل.
وأخطار البلوتونيوم الحقيقية هي الانتشار وصعوبة تتبّعه — لا غرام ضائع في مختبر.