●プルトニウム

元素記号 Pu ，原子番号 94。周期表3族，アクチノイド元素の1つで，超ウラン元素に属する。 G.シーボーグらにより 93番元素ネプツニウムに次いで，1940年の終りから 41年にかけて見出された。質量数 232から 246にいたる 16種の同位体が知られており，いずれも放射性である。ウランを含む鉱物中に微量ではあるが存在することが見出されている。しかし，これはプルトニウム 239で，ウラン 238の中性子吸収によって生じたものである。プルトニウムという名称は当時発見された冥王星プルートーにちなむ。単体の金属は反応性が大きく，細片は発火しやすい。酸化数は3が安定である。 239および 241の核種は核分裂性なので，プルトニウムは核燃料物質として重要である。

原子番号は94。自然界には存在しない人工原子。原子炉内でウラン(U)238が中性子を吸収し、ネプツニウム(Np)239を経由して生成される。中性子の吸収度合いによって17種の同位体ができる。原発の使用済み核燃料から抽出されるが、高速増殖炉などで再利用できる核分裂しやすいプルトニウム(PU)核種は、PU236からPU242の間に6種類ある。存在量の多い代表的な核種はPU239で、崩壊するときにアルファ(α)線を出す。ほかの同位体ではベータ(β)線、ガンマ(γ)線、中性子線も放出する。商業用原発の使用済み核燃料中のPU(原子炉級)に占める、核分裂するPU同位体の比率は約70%。軍事用はウランを少し燃やしただけで再処理しており、PU239が94%以上とされる。
(渥美好司 朝日新聞記者 ／ 2008年)

アクチノイドに属する超ウラン元素の一。ウランに重水素を衝撃させて作った人工放射性元素。単体は銀白色の金属で、発火しやすい。質量数239の同位体は、ウラン238が中性子を吸収してでき、容易に核分裂するので原子爆弾や水素爆弾に利用、核燃料としても重要で、半減期は約2万4360年。毒性はきわめて強い。冥王星(めいおうせい)の英語名、Plutoにちなむ。元素記号Pu 原子番号94。→アクチノイド

周期表元素記号＝Pu　原子番号＝94融点＝639.5℃　沸点＝3235℃固体の比重＝19.816　液体の比重＝16.5(665℃)電子配置＝［Rn］5f⁶6d⁰7s²おもな酸化数＝III，IV，V，VI周期表第IIIA族に属するアクチノイド元素の一つ。1940年アメリカのシーボーグG.T.Seaborg(1912‐　)，マクミランE.M.McMillan(1907‐91)，ケネディJ.W.Kennedy(1916‐57)らが，サイクロトロンによって重水素で²³⁸Uを衝撃してつくられる²³⁸Npのβ崩壊ではじめて得た。

放射性元素のひとつ。元素記号はPu、原子番号は94。ウランを燃料として原子力発電を行う際に副産物として生まれる。日本は使用済みの核燃料を再処理してプルトニウムを取り出し、核燃料として利用する核燃料サイクル計画を進めるなどの目的で保有しているが、プルトニウムは核兵器の原料にもなるため、核不拡散の観点から大量の保有には国際社会からの懸念がある。2018年7月、内閣府の原子力委員会は保有量の上限を同年時点で保有されている約47トンとし、削減を進める方針を示した。核燃料サイクル計画に関わる電力会社や日本原子力研究開発機構(JAEA)には、使用する量や場所、時期などを明記した利用計画の公表を毎年求めていく。
(2018-8-2)

アクチノイドに属する放射性元素の一つ。原子番号94、元素記号Pu。ウラン鉱物中にウラン238と自発核分裂で生成した中性子との反応で生じた質量数239の同位体がわずかに存在するが、その事実が知られる以前は完全な人工合成元素と考えられていた。人工元素として初めて肉眼で認識しうる量が生産された元素でもある。1940年カリフォルニア大学の研究グループがウラン238の重水素衝撃で質量数238の同位体を得たが、その後、原子爆弾開発計画によって原子炉中で大量に生産されるようになった。ウラン、ネプツニウムがそれぞれ天王星、海王星から命名されたのに倣い、冥王(めいおう)星Plutoから命名された。多くの同位体があるが、半減期の長いα(アルファ)崩壊核種が多く、質量数244のものの約8000万年が最長で、大量に生産される239のもので約2万4000年である。［岩本振武］

性質と用途

銀白色の金属となる単体には結晶構造の異なる6種の同素体があり、そのうち2種は温度上昇で収縮する特異な性質を示す。自己の発する崩壊エネルギーで温度が自発的に上昇する危険性があるので、小塊にして冷却保存される。ウランに似て、＋から＋までの酸化状態でさまざまな化合物をつくり、それらの物理・化学的性質も詳細に調べられている。
　天然ウランの99.3％を占めるウラン238は現用核分裂炉では燃料とならないが、それが中性子を吸収して生成するプルトニウム239は広いエネルギー範囲の中性子と反応して容易に核分裂する核燃料であり、その効率からも、ウラン238の有効利用の面からも重要な核燃料である。現用炉の使用済み燃料からも再処理によって回収されている。一方、プルトニウムはもっとも危険な物質で、その原因は、核分裂が容易なこと、自発昇温性であること、α崩壊性であることなどにある。プルトニウムを扱うプラントでは、臨界量のプルトニウムが凝集しないように細心の注意が払われている。［岩本振武］

毒性

プルトニウムの毒性は主として肝臓および骨髄造血部への濃縮保留とその場所でのα崩壊に起因する。α粒子そのものは健康な皮膚を通過しないが、含プルトニウム粉末・溶液は傷、消化器、呼吸器から体内に侵入する危険性がある。人体内許容基準はプルトニウム換算0.6マイクログラム、大気許容基準は30ピコグラム/立方メートルで、ほかのあらゆる毒物よりも低く設定されている。［岩本振武］

Pu．原子番号94の元素．人工放射性超ウラン元素．電子配置[Rn]5f ⁶7s²の周期表3族アクチノイド元素．質量数228～247の20種の同位体核種が知られている．1940年に，G.T. Seaborg(シーボーグ)グループがカリフォルニア大学バークレー校の60 in サイクロトロンで加速した重水素核 D^＋ でウラン ²³⁸U を衝撃して，²³⁸U(d，2n)²³⁸Np β崩壊→ ²³⁸Pu のように質量数238の核種を得た．ウラン天王星，ネプツニウム海王星についで冥王星(プルトー)から命名された．
²⁴⁴Pu がもっとも長寿命で半減期8.00×10⁷ y(α崩壊)．もっとも重要な ²³⁹Pu は半減期2.411×10⁴ y(α崩壊)．²³⁸U の中性子照射により，2回のβ崩壊を経て

²³⁸U→ ²³⁹U→ ²³⁹Np→ ²³⁹Pu
のようにして得られる．α粒子エネルギーは5.155～5.105 MeV．分岐率3×10^－10 ％ で自発核分裂も起こす．100万kW 級発電炉1基で ²³⁸U から年間約200 kg 生成する．核分裂に対する臨界質量は圧縮度でも異なるが，反射体なしで10 kg 程度，核弾頭には2～4 kg の兵器級プルトニウム(93％ ²³⁹Pu)を搭載しているといわれる．銀白色の金属．密度19.84 g cm^－3(α態25 ℃)で非常に重い．融点641 ℃，沸点3232 ℃．第一イオン化エネルギー5.8 eV．常磁性．金属は複雑な結晶構造転移を示し，合計六つの変態がある．α(単斜晶系)122 ℃ 以下，β(体心単斜)122～200 ℃，γ(斜方晶系)200～310 ℃，δ(面心立方構造)310～452 ℃，δ′(正方晶系)452～480 ℃，ε(体心立方構造)480 ℃ 以上．熱伝導性，電気伝導性は高くはない．比抵抗145 μΩ cm．金属はPuF₄，PuO₂，PuCl₃をCaなどのアルカリ土類金属で還元すると得られる．濃塩酸，希硫酸，過塩素酸に可溶．酸化数2～7の酸化状態が知られ，もっとも安定な酸化状態は4．酸化数2はPuH₂，PuOなどが報じられている．高酸化数の化合物ほど加水分解しやすく，自己の放出するα線で酸化還元反応を受けやすい．ハロゲン化物，硝酸塩以外は水に難溶．水溶液は酸化数に応じて，鮮やかな色を帯びる．Pu^Ⅲ(青紫色)，Pu^Ⅳ(黄褐色)，Pu^Ⅴ O₂^＋(桃色)，Pu^Ⅵ O₂^2＋(桃橙色)，Pu^Ⅶ O₅^3－(青色)，PuF₃(紫色)，PuF₄(赤褐色)，PuF₆(赤褐色)，ほかのハロゲン化物，PuO，PuO₂(黄褐色)，Pu₂O₃(黒色)，硫化物，窒化物などが知られる．
金属および化合物ともに有毒で骨，肺などの臓器に障害を与える．ただし，重金属としての毒性よりも放射能障害の可能性のほうがはるかに高い．不溶性の酸化物以外の ²³⁹Pu 化合物の空気中濃度限度7×10^－7 Bq/cm³，排水中の濃度限度4×10^－3 Bq/cm³(放射線障害防止令・同位元素の数量等を定める件)．用途は核兵器および核燃料用．²³⁸Pu(α崩壊，半減期87.7 y)は宇宙用原子力電池に使われる．かつて月面探査のアポロ計画や人体に埋め込むペースメーカー用にも使用された．[CAS 7440-07-5][CAS 13842-83-6:PuF₃][CAS 13709-56-3:PuF₄][CAS 13693-06-6:PuF₆][CAS 12035-83-5:PuO][CAS 12059-95-9:PuO₂][CAS 12036-34-9:Pu₂O₃]