Existiert Plutonium auf der Welt, abgesehen davon, dass es hergestellt wird?

Die Royal Society of Chemistry erklärt:

Plutonium wurde erstmals im Dezember 1940 in Berkeley, Kalifornien, von Glenn Seaborg, Arthur Wahl, Joseph Kennedy und Edwin McMillan hergestellt. Sie stellten es her, indem sie Uran-238 mit Deuteriumkernen (Alphateilchen) beschossen. Dabei entstand zunächst Neptunium-238 mit einer Halbwertszeit von zwei Tagen, das durch Beta-Emission zu Element 94 (Plutonium) zerfiel. Innerhalb weniger Monate war Element 94 schlüssig identifiziert worden und es wurde gezeigt, dass seine grundlegende Chemie der von Uran ähnelt.
Anfangs waren die produzierten Plutoniummengen für das Auge unsichtbar, aber im August 1942 war genug zu sehen und zu wiegen, wenn auch nur 3 Millionstel Gramm. Bis 1945 hatten die Amerikaner jedoch mehrere Kilogramm und genug Plutonium, um drei Atombomben herzustellen, von denen eine im August 1945 über Nagasaki explodierte

Die Bemühungen der USA, eine Atombombe zu bauen, erhielten den Namen Manhattan-Projekt erst 1941 ^* , also gibt es da keinen Widerspruch.

Aber Plutonium existiert in der Natur (beachten Sie, dass Sie nicht nach einem bestimmten Isotop fragen), wie z. B. in The Occurrence of Plutonium in Nature von Charles A. Levine und Glenn T. Seaborg gezeigt wird ( PDF hier verfügbar ):

Aus sieben verschiedenen Erzen wurde Plutonium chemisch getrennt und die Verhältnisse von Plutonium zu Uran bestimmt. Dieses Verhältnis war in Pechblende- und Monaziterzen ziemlich konstant (ca. 10 ^{-11 ), ...}

In seiner Autobiografie ( GT Seaborg and E. Seaborg - Adventures in the atomic age: from Watts to Washington ) sagt Seaborg mehr über die Benennung von Plutonium:

Es war so schwierig, es aus solch seltenen Materialien herzustellen, dass wir dachten, es wäre das schwerste Element, das jemals gebildet wurde. Also haben wir uns Namen wie Extremium und Ultimium überlegt. Glücklicherweise blieb uns die unvermeidliche Verlegenheit erspart, die man erleidet, wenn man eine Entdeckung als die ultimative auf irgendeinem Gebiet verkündet, indem man sich entscheidet, den nomenklaturischen Präzedenzfällen der beiden vorherigen Elemente zu folgen.
Ein neuer Planet war 1781 entdeckt worden und, wie alle anderen Planeten, nach einer griechischen oder römischen Gottheit benannt worden – Uranus. Ein Wissenschaftler, der acht Jahre später ein schweres neues Element entdeckte, benannte es nach dem Planeten: Uran. Der Planet Neptun wurde 1846 entdeckt, also folgte Ed McMillan diesem Präzedenzfall und nannte Element 93 Neptunium. Praktischerweise war der letzte Planet, Pluto, 1930 entdeckt worden. Wir betrachteten kurz die Form Plutium, aber Plutonium schien wohlklingender.

Das Element existiert also seit der Entstehung der Erde (und vielleicht früher), aber a) war es vor Dezember 1940 nicht bekannt und b) hatte es nicht den Namen Plutonium.

^{* Ich kann das genaue Datum nicht finden. Wie in diesem Artikel der NY Times erwähnt , sind diese Informationen in dem Buch The Manhattan Project: The Birth of the Atomic Bomb in the Words of Its Creators, Eyewitnesses, and Historians von Cynthia C. Kelly enthalten}

Vor zwei Milliarden Jahren waren die Bedingungen in einem Erzvorkommen im heutigen Gabun für die Schaffung natürlich vorkommender Spaltreaktoren geeignet, basierend auf der Spaltung von U-235, das damals 3 % des Urans ausmachte.

https://www.scientificamerican.com/article/ancient-nuclear-reactor/

(Dieser Artikel verweist auf einen 40 Jahre alten SciAm-Artikel: siehe „A Natural Fission Reactor“, von George A. Cowan, Juli 1976])

Diese Reaktoren wurden mehrere hunderttausend Jahre lang mit einer durchschnittlichen Leistung von weniger als 100 Kilowatt ein- und ausgeschaltet.

Als Teil des Prozesses absorbierten U-238-Atome in der Reaktorzone ein Neutron und wandelten sich in U-239 um, das dann zu Pu-239 zerfiel.

Während der Lebensdauer des Reaktorsystems wurden schätzungsweise etwa 2 Tonnen Pu erzeugt.

Praktisch das gesamte Plutonium ist verschwunden, entweder durch natürlichen Zerfall oder Beteiligung an der Spaltung des Plutoniums. Wir haben also auch einen natürlich vorkommenden Brutreaktor...

Ich nehme an, "die Welt" bedeutet Erde. Es ist wahrscheinlich, dass irgendwo im Universum, wo kürzlich eine Supernova (oder eine Neutronensternverschmelzung, siehe Kommentar) stattgefunden hat, während der der r-Prozess vorherrschte, Plutonium gefunden werden kann.

Beachten Sie zunächst, dass das stabilste Isotop von Plutonium (Pu-244) eine Halbwertszeit von etwa 81 Millionen Jahren hat, während die Erde etwa 4540 Millionen Jahre alt ist. Daraus folgt, dass es auf der Erde kein Urplutonium mehr gibt . Als die Erde noch sehr jung war, existierte sie wahrscheinlich, aber all das ist inzwischen verfallen.

Wie aus der Antwort von DJohnM hervorgeht, wurde Plutonium mindestens einmal in der Naturgeschichte unseres Planeten in einem sogenannten natürlichen Spaltungsreaktor in Oklo, Gabun, hergestellt. Das durch diese natürlichen Prozesse auf der Erde produzierte Plutonium wird jedoch inzwischen zerfallen sein. Da sich das Verhältnis zwischen Uran-235 und Uran-238 allmählich geändert hat, können natürliche Spaltreaktoren in "jüngeren" Zeiten nicht aufgetreten sein, daher ist es unmöglich, dass Plutonium aus natürlichen Reaktoren heute noch existiert.

Die Behauptung ist also weitgehend richtig. Während Uran ein ursprüngliches Element auf der Erde ist, das 1789 entdeckt wurde, ist Plutonium in der Natur nicht reichlich vorhanden.

Um genau zu sein, müssen wir jedoch genauer definieren, was wir unter „einem in der Welt existierenden Element“ verstehen. Hin und wieder kommt es zufällig vor, dass ein Urankern ( spontan ) spaltet und Neutronen erzeugt, von denen eines abgebremst wird und auf einen anderen Urankern trifft, wodurch das schwerere Uran-239 entsteht. Letzteres wird nach zwei Beta-Zerfällen zu Plutonium-239. Pu-239 hat eine Halbwertszeit von etwa 0,024 Millionen Jahren. All dies bedeutet, dass diese nuklearen Prozesse überall dort, wo U-238 vorhanden ist, ein Gleichgewicht erreichen und eine absolut winzige Spurenmenge von Plutonium vorhanden sein wird. Das ist der Bruchteil 10 ^-11 , der in Jan Doggens Antwort erwähnt wird.

Es ist fraglich, ob ein Teil Plutonium in 100 Milliarden Teilen Uran als „weltweit existierendes Plutonium“ zu qualifizieren ist. Eines ist sicher: Es ist praktisch nicht möglich, Plutonium aus solchen spärlichen Vorkommen abzubauen oder zu extrahieren. Das ist in der Politik wichtig, wenn wir die Verbreitung von Atomwaffen begrenzen wollen; Der einzig mögliche Weg, Plutonium zu gewinnen, ist der Zugang zur Kernreaktortechnologie.

Wir können veranschaulichen, wie winzig 10 ^-11 ist, indem wir das natürliche Spurenvorkommen von Plutonium mit der Menge an Plutonium vergleichen, die seit 1945 durch die Detonation von Atomwaffen verbreitet wurde. Diese beiden Quellen sind vergleichbar. Mit anderen Worten, wenn Sie in der Natur auf ein Plutoniumatom stoßen, stammt es mindestens genauso gut von einer der seit 1945 verwendeten oder getesteten Atomwaffen wie von natürlichem Ursprung.