Introduction
Le plutonium est un acteur majeur de l'ère atomique, né dans le secret des laboratoires militaires de la Seconde Guerre mondiale. Élément artificiel (à l'exception de traces infimes), il incarne la puissance démesurée et les dilemmes éthiques de la science moderne. Sa capacité à entretenir une réaction en chaîne de fission le rend indispensable à la technologie nucléaire, tant pour la production d'énergie que pour la fabrication d'armes de destruction massive. Sa manipulation est extrêmement périlleuse en raison de sa radiotoxicité élevée et de sa nature pyrophorique.
Description
Le plutonium est un métal actinide de couleur argentée qui ternit à l'air en prenant une teinte jaune puis grisâtre, formant une couche d'oxyde. Il présente une caractéristique physique unique parmi les éléments : il possède six allotropes (formes cristallines) à pression atmosphérique, ce qui lui confère des propriétés très inhabituelles, comme une contraction lors de la fusion. C'est un élément dense (environ 19,8 g/cm³) et un mauvais conducteur de l'électricité et de la chaleur. Chimiquement, il est très réactif et peut former des composés dans plusieurs états d'oxydation (de +3 à +7), le plus stable étant Pu(IV). Son isotope le plus important est le plutonium-239, fissile, avec une demi-vie de 24 110 ans. D'autres isotopes, comme le Pu-238 (demi-vie de 87,7 ans), sont de puissants générateurs de chaleur utilisés dans les générateurs thermoélectriques à radioisotopes pour l'exploration spatiale.
Histoire
Le plutonium a été découvert de manière secrète en décembre 1940 par l'équipe de Glenn T. Seaborg, Edwin McMillan, Joseph W. Kennedy et Arthur Wahl à l'Université de Californie à Berkeley. Ils ont produit l'isotope Pu-238 en bombardant de l'uranium-238 avec des deutérons dans un cyclotron. La découverte du Pu-239 fissile, crucial pour les armes, suivra rapidement. L'élément fut nommé d'après la planète naine Pluton, poursuivant la nomenclature des actinides (l'uranium venant d'Uranus, le neptunium de Neptune). Son existence et ses propriétés ont été gardées secrètes pendant la guerre dans le cadre du projet Manhattan, qui aboutit à la création du premier réacteur nucléaire (Chicago Pile-1, 1942) produisant des traces de plutonium, puis à la première explosion atomique (essai Trinity, 16 juillet 1945) et à la bombe 'Fat Man' larguée sur Nagasaki le 9 août 1945, utilisant du plutonium-239 comme cœur fissile.
Caracteristiques
Principales caractéristiques : - **Symbole** : Pu - **Numéro atomique** : 94 - **Masse atomique standard** : [244] g/mol (pour l'isotope le plus stable) - **Famille** : Actinides - **État à température ambiante** : Solide - **Point de fusion** : 639,4 °C - **Point d'ébullition** : 3228 °C - **Radioactivité** : Tous ses isotopes sont radioactifs. Le Pu-239 émet des particules alpha, peu pénétrantes mais extrêmement dangereuses en cas d'ingestion ou d'inhalation. - **Toxicité** : C'est un poison chimique et surtout radiotoxique. Les particules alpha inhalées peuvent causer des cancers du poumon. Son stockage et son confinement sur des millénaires constituent un défi technique et politique majeur. - **Criticité** : Une masse suffisante de plutonium (masse critique) peut atteindre une réaction en chaîne spontanée, nécessitant des précautions extrêmes de manipulation.
Importance
L'importance du plutonium est immense et ambivalente. Militairement, il a été le pilier de l'arsenal nucléaire pendant la Guerre froide, avec des dizaines de millies de têtes fabriquées. Civilement, il est un sous-produit de la fission de l'uranium-235 dans les réacteurs classiques (combustible usé) et peut être recyclé sous forme de MOX (Mixed Oxide Fuel) pour produire à nouveau de l'électricité. Il est le combustible idéal des réacteurs à neutrons rapides (RNR ou 'surgénérateurs'), capables de produire plus de matière fissile qu'ils n'en consomment. Le Pu-238 est vital pour l'exploration spatiale lointaine (Voyager, Curiosity, Perseverance) où l'énergie solaire est insuffisante. Son héritage est toutefois lourd : prolifération nucléaire, déchets à vie longue, et accidents (comme celui de Tokaimura en 1999). Il symbolise le paradoxe de la science capable de prodiges et d'apocalypses.
