Tabla periódica

Plutonio-239 (Pu-239)

El plutonio 239 es un isótopo fisible obtenido irradiando uranio 238 con neutrones. Su período es de 24.100 años, su masa crítica en torno a un tercio de la del uranio 235, y se forma en cualquier reactor de uranio se quiera o no.

Fabricado, no hallado

El plutonio no existe en la naturaleza en cantidad apreciable. Lo que la Tierra tenía al formarse se desintegró hace mucho; las trazas presentes hoy proceden de capturas neutrónicas en minerales de uranio, a concentraciones de partes por billón.

Se fabricó en Berkeley en 1940 por el equipo de Glenn Seaborg, bombardeando uranio con deuterones. Identifican el elemento 94 y, siguiendo a Neptuno, lo bautizan por Plutón.

En dos años queda claro que el plutonio 239 es fisible, que puede producirse en masa en un reactor y que ese es un camino al arma más sencillo que enriquecer uranio.

⚠️ El proyecto Manhattan llevó por tanto dos programas a la vez. Oak Ridge separaba uranio 235 por medios físicos; Hanford criaba plutonio en reactores y lo separaba químicamente — lo que es mucho más fácil, al tratarse de dos elementos distintos.

La razón de la implosión

Little Boy era un cañón: dos piezas de uranio disparadas una contra otra por un tubo. Lo bastante simple para usarse sin ensayo previo.

El plutonio no se monta así, y la razón tiene nombre: plutonio 240.

Todo plutonio producido en reactor lo contiene, formado cuando un núcleo de 239 captura un neutrón adicional en lugar de fisionar. El plutonio 240 fisiona espontáneamente y emite neutrones por su cuenta.

En un montaje de cañón, que tarda milisegundos, esos neutrones parásitos inician la reacción mientras las piezas todavía se acercan. La materia se calienta, se dilata y se dispersa antes de que la mayor parte haya reaccionado — un fallo parcial, con una fracción de la potencia prevista.

⚠️ La implosión lo resuelve por velocidad. Lentes explosivas comprimen una esfera subcrítica hasta la supercriticidad en microsegundos, más rápido de lo que un neutrón parásito puede estropearlo. Conseguir una onda de choque simétrica fue uno de los problemas técnicos más duros del proyecto, y por eso se ensayó Trinity: el cañón de uranio no necesitaba ensayo, la implosión de plutonio sí.

La distinción de grado

El tiempo que el combustible pasa en el reactor decide qué plutonio sale.

Una irradiación corta da plutonio compuesto sobre todo de 239, con menos de un 7 % de 240 — el grado militar. Una irradiación larga, que es lo que hace un reactor de potencia porque busca extraer energía, acumula 240 y da grado reactor.

Esa es la base práctica de la vigilancia de no proliferación. Un reactor explotado económicamente produce un plutonio difícil de militarizar. Un reactor cuyo combustible se cambia con frecuencia tras irradiaciones cortas está haciendo otra cosa, y las maniobras se ven.

⚠️ El plutonio de grado reactor no es inutilizable — un artefacto es concebible, con potencia reducida e impredecible. La distinción es de dificultad, no de física, y tratarla como absoluta ha producido errores en ambas direcciones.

Palomares

España convive con plutonio disperso desde 1966.

Aquel 17 de enero, un B-52 estadounidense colisionó con su avión cisterna durante un repostaje en vuelo sobre el Mediterráneo. Cuatro bombas termonucleares cayeron sobre Palomares, en Almería. Ninguna detonó, porque no podían sin su secuencia de armado.

Dos se rompieron al impactar, y sus explosivos convencionales dispersaron el plutonio de sus núcleos sobre varias hectáreas de campo.

⚠️ El plutonio es un emisor alfa: no atraviesa la piel y no es peligroso al lado de uno. El riesgo es la inhalación de polvo, que lo lleva directamente al tejido pulmonar. Con un período de 24.100 años, la contaminación no se irá por sí sola.

Se retiró tierra y se envió a Carolina del Sur, pero no toda. Décadas de acuerdos y desacuerdos sobre quién debía terminar la limpieza han dejado terrenos vallados bajo vigilancia del CIEMAT. Sigue siendo el asunto nuclear pendiente más antiguo del país.

Cómo es en realidad

El plutonio es un metal extraño incluso dejando la radiactividad aparte. Tiene seis variedades alotrópicas a presión ordinaria, más que ningún otro elemento, con densidades que difieren hasta en un 25 %. Una pieza fundida puede agrietarse al enfriarse por simple cambio de fase.

Conduce mal el calor y la electricidad para ser un metal, es quebradizo en unas fases y maleable en otras, y se corroe con facilidad al aire.

Los diseñadores de armas lo estabilizan aleándolo con algo de galio, lo que mantiene la fase delta hasta temperatura ambiente.

⚠️ También está tibio al tacto. Un kilogramo desprende unos pocos vatios por su propia desintegración alfa — suficiente para notarlo, y origen de la descripción según la cual una esfera de plutonio parece estar viva.

Identidad

Protones
94
Neutrones
145
Número másico
239
Masa
239.1 ± 1.2 u
Exceso de masa
48.588 MeV
Espín
1/2+*

Estabilidad

Semivida: 2.41 × 10⁴ años

Presencia natural

No se encuentra en la naturaleza

Se desintegra en

Producido por

FAQ

¿De dónde sale el plutonio 239?
El uranio 238 captura un neutrón y pasa a uranio 239, que se desintegra en neptunio 239 y después en plutonio 239 en unos cuatro días. Esto ocurre de forma continua en cualquier reactor de uranio, de modo que el plutonio se produce por sí solo y al final de un ciclo aporta una parte apreciable de la energía.
¿Por qué Nagasaki exigió implosión y Hiroshima no?
El plutonio de reactor contiene siempre algo de plutonio 240, que fisiona espontáneamente y emite neutrones. Un montaje de cañón es demasiado lento: esos neutrones iniciarían la reacción antes de que las piezas se junten, y el artefacto fallaría. La implosión comprime el núcleo en microsegundos, lo bastante rápido para adelantarse, y es mucho más difícil de construir.
¿Qué es el plutonio de grado reactor?
Plutonio con alta proporción de plutonio 240, producido cuando el combustible permanece mucho tiempo en el reactor. El grado militar está por debajo de un 7 % de plutonio 240, lo que obliga a retirar el combustible tras una irradiación corta. La distinción importa para la proliferación: un reactor explotado con normalidad produce un plutonio difícil — no imposible — de militarizar.
¿Hay plutonio en España?
Sí, y no solo en el combustible gastado de las centrales. El accidente de Palomares en 1966 dispersó plutonio de dos bombas termonucleares rotas sobre terrenos de Almería que siguen vallados y vigilados. Es contaminación por emisión alfa, cuyo riesgo es la inhalación de polvo, y con un período de 24.100 años no va a desaparecer.

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