Verständnis von Plutonium Typ S: Eigenschaften, Verwendung und Anwendungen

Plutonium (Pu) ist ein radioaktives, metallisches Element mit der Ordnungszahl 94. Es wurde 1941 an der University of California, Berkeley, geschaffen und erstmals in großen Mengen für die zweite „Fat Man“-Atombombe produziert, die im Zweiten Weltkrieg auf Nagasaki, Japan, abgeworfen wurde. Weitere Anwendungen umfassen den Einsatz in Kernkraftwerksreaktoren, Herzschrittmachern und thermoelektrischen Generatoren für Instrumente des Raumfahrtprogramms.

„Typ S“ Plutonium ist eine von drei Klassifikationen (neben Typ F und Typ M), die von medizinischen Forschern und Arbeitssicherheitsexperten verwendet werden, um zu beschreiben, wie schnell das radioaktive Element in den menschlichen Körper aufgenommen wird.

Plutonium ist ein radioaktives Element

• Plutonium ist ein radioaktives Element, das durch Beschuss von Uran mit Neutronen (subatomaren Teilchen ohne netto elektrische Ladung) entsteht. Das Element erzeugt keine starke Strahlung, kann sich jedoch in Knochen oder Lungen ablagern und das Krebsrisiko erhöhen. Obwohl es 1941 entdeckt wurde, wurde es aufgrund von nationalen Sicherheitsbedenken erst 1948 anderen Wissenschaftlern offenbart.

Frühe Experimente

• Experimente an Nagetieren und Hunden in den Jahren 1944-45 testeten, wie Plutonium in den Körper gelangt (Aufnahmewege), seine Verteilung im Körper, Auswirkungen auf Organe und wie es aus dem Körper entfernt wird. Wissenschaftler entdeckten, dass Plutoniumoxid, insbesondere bei hohen Temperaturen gebrannt, über Jahre in den Körper aufgenommen wird, und bezeichneten es als Typ S (langsam). Plutoniumnitrat, eine lösliche chemische Form, wird über Tage aufgenommen und wurde als Typ F (schnell) bezeichnet. Andere chemische Formen, die über Wochen aufgenommen werden, wie Plutoniumfluorid, wurden als Typ M bezeichnet. Typ S Plutonium wurde gefunden, um sich langsamer aus der Lunge zu entfernen als die Typen M und F. Sowohl Typ S als auch Typ M Plutonium haben eine sehr lange Halbwertszeit (Zeit für den Zerfall der Hälfte des Elements) und werden über lange Zeiträume im Körper gehalten. Aber das Element erwies sich tatsächlich als weniger akut toxisch für Menschen als Botulismus, Diphtherie, Curare oder Strychnin.

Drei Arten von Plutonium

• Typ S Plutonium, Plutoniumoxid, ist die häufigste Form des Elements. Es ist praktisch unlöslich, obwohl sein Verhalten im Körper davon abhängt, wie es aufgenommen wird. Wenn eine Person es isst oder trinkt, wird ein großer Prozentsatz über das normale Abfallsystem des Körpers eliminiert. Wenn es jedoch eingeatmet wird, werden bis zu 20 bis 60 Prozent (abhängig von der Partikelgröße und anderen Faktoren) in der Lunge gehalten. Der Rest wird innerhalb weniger Tage eliminiert. Das in der Lunge verbleibende Plutonium wird über mehrere Jahre über das Abfallsystem des Körpers eliminiert und gelangt zu den Lymphknoten und anderen Organen (hauptsächlich Knochen und Leber).

  Wenn das Element über eine offene Wunde in den Körper gelangt, kann es je nach seiner Form direkt in Organe gelangen. Dies ist jedoch aufgrund der Fernbedienung durch Roboterarme und Schutzkleidung unwahrscheinlich. Typ M Plutonium, wie Plutoniumfluorid oder Plutoniumchlorid, ist mäßig löslich und verlässt den Körper schneller.

  Typ F Plutonium, Plutoniumnitrat, ist die zweithäufigste Form des Elements. Es ist löslicher als Typ S. Sein Verhalten im Körper ist ähnlich wie bei Typ S, aber es verlässt die Lunge schneller.

Toxizität

• Typ S Plutonium, zusammen mit den Typen F und M, ist toxisch, wenn es eingenommen wird, aber nicht mehr als viele Schwermetalle wie Eisen, Kobalt, Kupfer und Zink. Die Hauptstrahlung von Plutonium stammt von „Alphateilchen“, die die Haut nicht durchdringen können. Einatmen bleibt das größte Risiko. Es ist nicht so gefährlich, dass „ein Krümel töten kann“. Andere natürliche Substanzen sind toxischer, wie Botulismus, und viele Substanzen können toxisch sein, wenn sie nicht richtig gehandhabt werden.

Gängige Anwendungen

• Typ S Plutonium wird in thermoelektrischen Generatoren verwendet, die von Raumsonden eingesetzt werden, die zu weit reisen, um Solarenergie zu nutzen, wie die Galileo- und Cassini-Sonden zu Jupiter. Es wird auch in Navigationsbaken, Satelliten und Schrittmachern verwendet.