Plutonio-238

Fue el primer isótopo de plutonio en ser descubierto. Fue sintetizado por Glenn Seaborg y colaboradores en 1941 bombardeando uranio-238 con deuterones, creando neptunio-238, que luego se desintegra para formar plutonio-238. El plutonio-238 se desintegra a uranio-234 y posteriormente a lo largo de la cadena de desintegración a plomo-206.

Los reactores de plutonio a partir de combustible nuclear gastado contienen varios isótopos. Pu-238 representa sólo uno o dos por ciento, pero puede ser el responsable de gran parte del calor de desintegración a corto plazo debido a su corta vida media en relación con otros isótopos de plutonio.

El plutonio-238 puro se prepara por irradiación de neptunio-237, uno de los actínidos minoritarios, que puede ser recuperado durante el reprocesamiento de combustible nuclear gastado, o por la irradiación de americio[1] en un reactor. En ambos casos, los objetivos se someten a un tratamiento químico, incluyendo la disolución en ácido nítrico para extraer el plutonio-238. Una muestra de 100kg de combustible para reactores de agua ligera (LWR) que ha sido irradiada por tres años contiene solamente cerca de 700 gramos de neptunio-237, y el neptunio se debe extraer selectivamente. Cantidades significativas de Pu-238 puro también pueden producirse en un ciclo de combustible de torio.[2]

La principal aplicación de Pu-238 es como fuente de calor en generadores termoeléctricos de radioisótopos (RTGs).

Tecnología RTG fue desarrollada por primera vez por el Laboratorio Nacional de Los Álamos para proporcionar energía a los marcapasos cardiacos. De los 250 marcapasos accionados por plutonio fabricados por Medtronic, veintidós todavía estaban en servicio después veinticinco años, una hazaña que ningún marcapasos con batería podría lograr.[3]

Esta misma tecnología de energía RTG ha sido utilizada en sondas espaciales como las Voyager 1 y 2, Cassini–Huygens y New Horizons, y en otros dispositivos, tales como el Mars Science Laboratory, para la generación de energía nuclear a largo plazo.[4]

Estados Unidos dejó de producir plutonio-238 en grandes cantidades en 1988,[5] desde 1993, todo el Pu-238 utilizado en las naves espaciales estadounidenses ha sido comprado a Rusia. En total, 16,5 kilogramos han sido adquiridos, pero Rusia ya no está produciendo plutonio-238 y al parecer su propio suministro se está agotando.[6][7]

En 2009, el Departamento de Energía de Estados Unidos (DOE) solicitó financiación para reiniciar la producción en el país.[8][9] Se estima que el reinicio de la producción tendrá un costo de entre $75 y $90 millones en cinco años.[10] Dado que el DOE sería el responsable de producir el plutonio-238 de la NASA, los dos organismos quieren dividir el costo del reinicio de producción.[10] El Congreso otorgó a la NASA parte del dinero solicitado, $10 millones en el 2011 y lo mismo en 2012.[10] El Congreso de Estados Unidos rechazó la solicitud de financiación del DOE durante tres años consecutivos.[10] En 2013, se acordó que la NASA proporcionaría toda la financiación para la producción de Pu-238.[11]

Entre 1,5 kg y 2,0 kg se producirían al año para apoyar las misiones científicas robóticas de la NASA, aunque si las futuras misiones humanas requieren de plutonio-238 se tendría que producir mucho más.[10] El Reactor de Pruebas Avanzado en el Laboratorio Nacional de Idaho y el Reactor de Isótopos de Alto Flujo en el Laboratorio Nacional Oak Ridge son vistos como potenciales productores.[7]

• Batería nuclear

• Historia del descubrimiento de Seaborg del Pu-238, especialmente las páginas 34-35. Archivado el 23 de febrero de 2014 en Wayback Machine.
• NLM Hazardous Substances Databank – Plutonium, Radioactive