Существует ли в мире плутоний, кроме производства?

Королевское химическое общество заявляет:

Плутоний был впервые получен в декабре 1940 года в Беркли, штат Калифорния, Гленном Сиборгом, Артуром Валом, Джозефом Кеннеди и Эдвином Макмилланом. Они получили его путем бомбардировки урана-238 ядрами дейтерия (альфа-частицами). Сначала образовался нептуний-238 с периодом полураспада два дня, который распался в результате бета-излучения с образованием элемента 94 (плутония). В течение нескольких месяцев был окончательно идентифицирован элемент 94, и было показано, что его базовый химический состав подобен урану.
Начнем с того, что количества произведенного плутония были невидимы глазу, но к августу 1942 года их было достаточно, чтобы увидеть и взвесить, хотя и всего 3 миллионные доли грамма. Однако к 1945 году у американцев было несколько килограммов и достаточно плутония для изготовления трех атомных бомб, одна из которых взорвалась над Нагасаки в августе 1945 года.

Усилия США по созданию ядерной бомбы получили название « Манхэттенский проект» не ранее 1941 года ^* , так что противоречия здесь нет.

Но плутоний существует в природе (обратите внимание, что вы не спрашиваете о конкретном изотопе), как, например, показано в книге Чарльза А. Левина и Гленна Т. Сиборга «Встречание плутония в природе » ( PDF-файл доступен здесь ):

Плутоний был химически выделен из семи различных руд и определено соотношение плутония и урана. Это соотношение оказалось довольно постоянным (приблизительно 10 ^-11 ) в урановой и монацитовой рудах...

В своей автобиографии ( Г. Т. Сиборг и Э. Сиборг — Приключения в атомный век: от Уоттса до Вашингтона ) Сиборг подробнее говорит о именовании плутония:

Его было так сложно сделать из таких редких материалов, что мы думали, что это будет самый тяжелый элемент из когда-либо созданных. Итак, мы рассмотрели такие названия, как экстремиум и ультимум. К счастью, мы были избавлены от неизбежного смущения, к которому прибегают, провозглашая открытие окончательным в какой-либо области, решив следовать номенклатурным прецедентам двух предшествующих элементов.
Новая планета была открыта в 1781 году и, как и остальные планеты, названа в честь греческого или римского божества — Урана. Ученый, открывший восемь лет спустя новый тяжелый элемент, назвал его в честь планеты: уран. Планета Нептун была открыта в 1846 году, поэтому Эд Макмиллан последовал этому прецеденту и назвал элемент 93 нептунием. Нам было удобно, что последняя планета, Плутон, была открыта в 1930 году. Мы кратко рассмотрели форму плутония, но плутоний показался нам более благозвучным.

Так что элемент существовал с момента образования Земли (а может и раньше), но а) не был известен до декабря 1940 года и б) не имел названия плутоний.

^{* Я не могу найти точную дату. Как упоминалось в этой статье в NY Times , эта информация содержится в книге Синтии С. Келли «Манхэттенский проект: рождение атомной бомбы глазами ее создателей, очевидцев и историков ».}

Два миллиарда лет назад условия рудного тела на территории современного Габона подходили для создания естественных ядерных реакторов на основе деления урана-235, составлявшего в то время 3% урана.

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

(Эта статья ссылается на статью SciAm 40-летней давности: см. «Реактор естественного деления» Джорджа А. Коуэна, июль 1976 г.])

Эти реакторы работали в течение нескольких сотен тысяч лет при средней выходной мощности менее 100 киловатт.

В ходе этого процесса атомы U-238 в зоне реактора поглотили нейтрон и превратились в U-239, который затем распался до Pu-239.

По оценкам, за время эксплуатации реакторной системы было образовано около 2 тонн плутония.

Практически весь этот плутоний исчез либо в результате естественного распада, либо в результате деления плутония. Итак, у нас также есть природный реактор-размножитель...

Я предполагаю, что «мир» означает Землю. Вполне вероятно, что где-то во Вселенной, где недавно произошла вспышка сверхновой (или слияния нейтронных звезд, см. комментарий), во время которой преобладал r-процесс , может быть найден плутоний.

Во-первых, обратите внимание, что период полураспада наиболее стабильного изотопа плутония (Pu-244) составляет около 81 миллиона лет, в то время как возраст Земли составляет около 4540 миллионов лет. Отсюда следует, что на Земле не осталось первичного плутония. Когда Земля была очень молода, она, вероятно, существовала, но к настоящему времени все это распалось.

Как объясняется в ответе DJohnM, по крайней мере один раз в естественной истории нашей планеты плутоний производился в так называемом реакторе естественного деления в Окло, Габон. Однако плутоний, произведенный этими естественными процессами на Земле, к настоящему времени уже распался. Поскольку соотношение между ураном-235 и ураном-238 постепенно менялось, реакторы естественного деления не могли появиться в «недавние» времена, поэтому невозможно, чтобы плутоний из природных реакторов все еще существовал сегодня.

Так что утверждение во многом верное. В то время как уран является первичным элементом на Земле, открытым в 1789 году, плутоний не встречается в природе в изобилии.

Однако, чтобы быть точным, мы должны уточнить, что мы подразумеваем под «элементом, существующим» в мире. Время от времени случайно происходит деление одного ядра урана ( самопроизвольное ) с образованием нейтронов, один из которых замедляется и сталкивается с другим ядром урана, производя более тяжелый уран-239. После двух бета-распадов последний превращается в плутоний-239. Pu-239 имеет период полураспада около 0,024 миллиона лет. Все это означает, что везде, где есть U-238, эти ядерные процессы придут в равновесие, и плутония будет присутствовать совсем ничтожно мало . Это дробь 10 ^-11 , упомянутая в ответе Яна Доггена.

Спорный вопрос, можно ли считать одну часть плутония на 100 миллиардов частей урана «существующим в мире плутонием». Одно можно сказать наверняка: практически невозможно добывать или извлекать плутоний из таких редких месторождений. Это важно в политике, когда мы хотим ограничить распространение ядерного оружия; единственный возможный способ получить плутоний - это доступ к технологии ядерных реакторов.

Мы можем проиллюстрировать, насколько крошечным является 10 ^-11 , сравнив естественные следы плутония с количеством плутония, разбросанного в результате взрыва ядерного оружия с 1945 года. Эти два источника сопоставимы. Другими словами, если вы столкнетесь с атомом плутония в природе, он по крайней мере так же похож на то, что он произошел от одного из ядерных боеприпасов, использовавшихся или испытанных с 1945 года, как и на природное происхождение.