Plutonium
Chemische Formel
Pu
Beschaffenheit
Plutonium ist das chemische Element mit der Ordnungszahl 94 (Nuklide 238, 239, 240, 241, 242, 244) und gehört zu den Schwermetallen wie Blei oder Quecksilber. Plutonium ist zusätzlich radioaktiv, d. h. die verschiedenen Nuklide (238, 240 usw.) zerfallen unter Aussendung von Strahlung. Beim radioaktiven Zerfall werden hauptsächlich Alphateilchen und mit wesentlich geringerer Intensität Gammastrahlung freigesetzt.
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Radionuklid |
Halbwertszeit |
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Pu-238 |
87,74 Jahre |
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Pu-239 |
24.110 Jahre |
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Pu-240 |
6.563 Jahre |
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Pu-241 |
14,35 Jahre |
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Pu-242 |
375.000 Jahre |
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Pu-244 |
80 Millionen Jahre |
Schmelzpunkt 640 Grad C, Siedepunkt 3.327 Grad C, Dichte 19,8 g/cm3, silberweißes Metall.
Entstehung / Herkunft / Eigenschaften von Plutonium
Plutonium entsteht in Kernreaktoren, wenn Uran-238 in den Brennstäben einem Neutronenfluss ausgesetzt ist. Durch zivile und militärische Aktivitäten wurden bis heute weltweit etwa Tausend Tonnen Plutonium erzeugt. Plutonium wurde in größerem Ausmaß in Folge der oberirdischen Atomwaffentests, die während der 50er und 60er Jahre durchgeführt wurden, in die Umwelt abgegeben. Dabei wurden knapp 4 Tonnen Plutonium weltweit verteilt. Das natürliche Vorkommen von Plutonium ist dagegen relativ gering. Es treten z.B. Spuren von Pu-244 in seltenen Mineralien auf.
Über die spezifische Gammastrahlung kann Plutonium nachgewiesen werden. Alphastrahlung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Reichweite der Teilchen sehr gering (wenige mm bis cm in Luft), die biologische Wirkung deutlich über der anderer Strahlenarten liegt, z. B. etwa um den Faktor 20 über der von Röntgenstrahlung.
Eine wesentliche gesundheitliche Bedeutung kommt nur den Radionukliden aus dem Fall-out der Atombombenversuche zu. Es handelt sich dabei um die Nuklide Pu-239 und Pu-240.
Plutonium ist nicht nur als chemischer Stoff
giftig. Durch die Radioaktivität des Plutoniums muss vielmehr auch mit
schädlichen Strahlenwirkungen gerechnet werden.
Exponierte Personen sind vor den äußeren Einwirkungen der Alpha-Strahlung von
Plutonium bereits durch dünne Luftschichten wirksam geschützt; allenfalls kann
die oberste Hautschicht von Strahlung betroffen sein. Akute Wirkungen, wie
Hautrötung, Entzündungen bei Geweben und Beeinträchtigung der Blutbildung
treten erst bei relativ hohen externen Dosiswerten auf (ab etwa 500 mSv). Sehr
viel gefährlicher sind Spätwirkungen von Plutonium, das mit der Atemluft, durch
Nahrungsaufnahme oder über Wunden in den Körper gelangt ist. In diesem Fall
sind die Körperzellen der Strahlung durch das Plutonium direkt ausgesetzt. Es
gibt keine Schwellendosis der Unwirksamkeit von inkorporiertem, d. h. in den
Körper aufgenommenem Plutonium.
Am gefährlichsten wirkt Plutonium bei Inhalation, d. h. dem Einatmen. In Abhängigkeit von der Löslichkeit der eingeatmeten Plutoniumverbindung verbleibt das Plutonium unterschiedlich lang in der Lunge. Die Verweilzeit in der Lunge ist von vielen physikalischen, chemischen und biologischen Faktoren abhängig und kann zwischen etwa 100 und 10.000 Tagen betragen. Nach Absorption in der Lunge verteilt sich Plutonium im Körper und wird im Wesentlichen in den Knochen, der Leber und den Lymphknoten im Atemtrakt angereichert.
Nach Aufnahme von Plutonium mit der Nahrung
wird ein großer Teil mit dem Stuhl wieder ausgeschieden. Der Anteil von
Plutonium, der aus Nahrung im Magen-Darm-Trakt in den Körper aufgenommen
(resorbiert) wird, ist im Wesentlichen abhängig von der Art der
Plutoniumverbindung und dem Alter der Person. In grober Annäherung kann eine
Resorptionsrate von Plutonium mit der Nahrung von 0,05% angegeben werden. Bei
anorganischen Plutoniumverbindungen liegt diese etwa um den Faktor 10
niedriger. Für Kleinkinder ist eine um den Faktor 10 höhere Resorption
anzunehmen. Nach Resorption von Plutonium über den Magen-Darm-Trakt wird
Plutonium im Körper verteilt und dort vorrangig in Knochen und in der Leber
konzentriert.
Im Blut aufgenommenes Plutonium wird zu etwa 50% im Knochen, zu 30% in der
Leber und etwa 20% in anderen Geweben eingelagert. Die Verweilzeit von
inkorporiertem Plutonium im Knochen beträgt etwa 50 bis 100 Jahre und in der
Leber 20 bis 40 Jahre.
Aus der unterschiedlichen Verteilung von Plutonium im Körper sowie den unterschiedlichen Verweilzeiten ergeben sich in Folge der Radiotoxizität von Plutonium unterschiedliche Krebsrisiken. Nach Inhalation ist grundsätzlich das Lungen-, Knochen-, Leberkrebs- und Leukämierisiko erhöht. Nach oraler Aufnahme ist das Knochen-, Leberkrebs- und Leukämierisiko erhöht. Bei Zufuhr einer gleichen Aktivität von Plutonium mit der Atemluft im Vergleich zur Inkorporation durch die Nahrung ist das Krebsrisiko in Abhängigkeit von der chemischen Form rund 100 Mal größer.
Nachweis
- GSF Neuherberg bei München
Telefon: 0 89 / 31 87 - 22
20
Telefax: 0 89 / 31 87 - 33 28
E-mail: awst-service@helmholtz-muenchen.de
- Kernforschungszentrum Jülich
-
Telefon: 02461 61-4662
Mail: b.drechsel@fz-juelich.de
Therapie
Plutonium Antidot Ditripentat [PDF; 0,1 MB]
Plutonium Antidot alt CaDTPA [PDF; 0,1 MB]