Plutonium som energikälla

Grundämnet plutonium har fått ett oförskyllt dåligt rykte genom att många kärnkraftmotståndare spridit osanna påståenden som ”dödens gift”, ”världens farligaste ämne”, ”en miljondels gram är dödande” m.m.Plutonium är förvisso både radioaktivt, toxiskt och en tungmetall. Det finns inte i naturen i dag annat än i små mängder. För ett par miljarder år sedan, när naturliga kärnreaktorer var verksamma, bildades plutonium i naturen och ”slutförvarades” naturligt.

Tungmetaller är vi vana vid i det dagliga livet. Bly har väl de flesta varit i kontakt med. Alla är miljöskadliga och ska därför inte slängas på soptippen hur som helst. Ur tungmetallsynpunkt är plutonium inte unikt.

Giftigheten då? Plutonium är ett radiologiskt gift som kan komma in i kroppen genom t.ex. inandning eller öppna sår och skada vävnader genom hög energi från alfasönderfall. Koncentrerat plutonium är ett intet i giftighet jämfört med t.ex. botulintoxin eller sarin som den japanska ”dödssekten” hade tillverkat. Flugsvampsgift är också mycket giftigare än plutonium och betydligt lättare att komma över.

Radioaktiviteten varierar mycket beroende på vilken isotop det rör sig om. Det man talar mest om i debatten är Pu-239, som finns i det använda kärnbränslet tillsammans med flera andra plutoniumisotoper. Pu-239 kallas också vapenplutonium och framställs i ren form i särskilda vapenreaktorer. Använt kärnbränsle används inte av någon kärnvapenmakt till kärnvapen. Det beror på att kärnbränslet står i reaktorn i ca 5 år innan det är utbränt och byts ut. Då innehåller bränslet bara 1% plutonium som dessutom inte är av vapenkvalitét. För att utvinna plutoniet ur kärnbränslet krävs först upparbetning, som är mycket komplicerat. Vill man sedan få vapenkvalitet krävs dessutom ytterligare bearbetning.

Därför är det mycket enklare för kärnvapenmakterna att framställa vapenplutoniet i särskilda vapenreaktorer, där man kan ta ut bränslet under drift i rätt ögonblick när koncentrationen av Pu-239 är som störst. Får bränslet stanna kvar för länge klyvs Pu-239 upp och halten minskar. Plutoniet är alfastrålande liksom t.ex. uran och radon. Alfastrålningen kan inte tränga genom huden och plutoniet är ofarligt om man inte först omvandlar plutoniet till en form som man t.ex. kan andas in. I så fall kan alfapartiklarna skada de tunna lungväggarna och på sikt öka risken för lungcancer. Det finns andra saker som ökar den risken ännu mer.

Pu-239 har en halveringstid om 24.000 år. Radioaktiviteten är därför ganska låg, eftersom det tar 24.000 år för hälften av atomerna att sönderfalla och avge sin energi. Vid sönderfallen avges värme och en 60-grams rund bit plutoniummetall av nära vapenkvalitet är så varm att den är svår att hålla i en knuten hand med gummihandske på.

Isotopen Pu-238 har en halveringstid om bara 87 år och är därmed nästan 300 gånger mer radioaktiv än Pu-239 och följaktligen mycket varmare. En tillräckligt stor bit kan få vatten att koka och en 60-grams bit går inte att hålla i handen trots gummihandskar. Men fortfarande är det alfastrålning det handlar om som alltså inte kan tränga igenom huden.

Denna isotops värmeenergi kan under lång tid direkt omvandlas till elektricitet. Sådana plutoniumbatterier har använts i Apolloprojektets månuppdrag för att driva seismisk och annan utrustning på månytan. Navigationsfyrar, satelliter och väderstationer har också drivits med plutonium.

Ett viktigt användningsområde har i decennier varit som energikälla till pacemakers. På så vis har alltså plutonium opererats in i kroppen för att hålla hjärtpatienter vid liv. Naturligtvis var det inkapslat. Batteriutvecklingen har gått framåt, så i dag finns det andra ämnen som kan ersätta plutoniet. Därför har man i varje fall i Sverige slutat använda plutonium som drivkälla i pacemakers. Ett sådant batteri innehöll 160 mg Pu-238 och 1976 fanns det 2 000 personer med sådana batterier.

Liksom för många andra ämnen finns det gränsvärden för plutoniumintag. En vuxen människa kan vid ett enda tillfälle äta nära 1 milligram plutoniumdioxid utan att överskrida gränsen för maximalt tillåtet innehåll i kroppen men får inte upprepa det. Detta gränsvärde har dessutom en betydande säkerhetsmarginal. För inandning i aerosolform av plutonium är gränsvärdena lägre. Gränsvärdet är här 0.1 Bq/m 3 av 1 mikrometers partiklar i luft under normal arbetstid (40 timmars vecka).