福島核電廠驗出「鈽」, 對世界未來的影響

鈽（Plutonium）的歷史既輝煌又悲哀，端看你從什麼角度解讀。一九四五年八月九日摧毀大半長崎市區的武器，就是以鈽為核心。鈽只有軍事用途。對於因為儲備了大批含鈽炸彈而感到安全無虞的人來說，取得這種元素實在值得慶賀。相反的，對於那些認為廣島原爆巨災根本不必在長崎重演的人來說，鈽這種元素，象徵了二十世紀下半美、蘇的軍備競賽。如今它更代表了一個國家的軍力等級。

鈽（英語：Plutonium 發音為 /pluːˈtoʊniəm/ ploo-TOE-nee-əm，大陸、港澳譯作鈈）原子序數為94，元素符號是Pu，是一種具放射性的超鈾元素。它屬於錒系金屬，外表呈銀白色，接觸空氣後容易鏽蝕、氧化，在表面生成無光澤的二氧化鈽。鈽有六種同素異形體和四種氧化態，易和碳、鹵素、氮、矽起化學反應。鈽暴露在潮濕的空氣中時會產生氧化物和氫化物，其體積最大可膨脹70%，屑狀的鈽能自燃。它也是一種放射性毒物，會於骨髓中富集。因此，操作、處理鈽元素具有一定的危險性。

鈽是天然存在於自然界中的質量最重的元素。它最穩定的同位素是鈽-244，半衰期約為八千萬年，足夠使鈽以微量存在於自然環境中^[3]。

鈽最重要的同位素是鈽-239，半衰期為2.41萬年，常被用製核子武器。鈽-239和鈽-241都易於裂變，即它們的原子核可以在慢速熱中子撞擊下產生核分裂，釋放出能量、伽馬射線以及中子輻射，從而形成核連鎖反應，並應用在核武器與核反應爐上。

鈽-238的半衰期為88年，並放出α粒子。它是放射性同位素熱電機的熱量來源，常用於驅動太空船。

鈽-240 自發裂變的比率很高，容易造成中子通量激增，因而影響了鈽作為核武及反應器燃料的適用性。

分離鈽同位素的過程成本極高又耗時費力，因此鈽的特定同位素時幾乎都是以特殊反應合成。

1940年，格倫·西奧多·西柏格和埃德溫·麥克米倫首度在柏克萊加州大學實驗室，以氘撞擊鈾-238而合成鈽元素。麥克米倫將這個新元素取名Pluto（意為冥王星），西柏格便開玩笑提議定其元素符號為Pu（音類似英語中表嫌惡時的口語"pew"）。科學家隨後在自然界中發現了微量的鈽。二次大戰時曼哈頓計劃則首度將製造微量鈽元素列為主要任務之一，曼哈頓計劃後來成功研製出第一個原子彈。1945年7月的第一次核試驗「三一原子彈」，以及第二次、投於長崎市的「胖子原子彈」，都使用了鈽製作內核部分。

一般輕水反應爐所產生的核廢料中含有鈽，但為鈽-242、鈽-239和鈽-238的混合物。它的濃度不足以製作成核武器，不過可以改用作一次性的混氧燃料（MOX fuel）。在反應爐中以慢速熱中子放射線照射鈽時，會偶然發生中子俘獲，而增加鈽-242和鈽-240的量。因此反應進行到第二輪之後，鈽只能和快中子反應爐反應、消耗。在反應器中沒有快中子時（普遍情況下），剩餘的鈽通常會被遺棄，形成壽命長、處理棘手的核廢料成分。