钚

核能发电

核反应堆燃料：钚-239是核能发电最重要的裂变材料之一。含钚的混合氧化物（MOX）燃料在为全球数百万家庭提供清洁电力的同时，也为回收核废料提供了可持续途径。

快中子增殖反应堆：先进的反应堆设计将钚同时用作燃料和增殖材料，在消耗现有核废料的同时，有望提供数百年的清洁核能。俄罗斯、中国和印度等国家运行着以钚为燃料的快中子反应堆。

太空探索能源

放射性同位素热电发生器（RTG）：钚-238为人类一些最伟大的太空探索成就提供动力，包括旅行者号探测器（目前已进入星际空间）、好奇号和毅力号火星车，以及前往冥王星的新视野号任务。这些RTG能在严酷的太空环境中提供数十年的可靠电力。

深空任务：钚的长半衰期和高能量密度使其成为火星以外任务中不可替代的能源，因为在这些区域太阳能电池板会逐渐失效。未来前往外行星和星际空间的任务都依赖钚能源。

医疗用途

心脏起搏器：钚-238曾为早期心脏起搏器提供动力，为患者提供超过20年的可靠电力。尽管更新的电池技术已基本取代这类起搏器，但一些使用寿命很长的医疗植入物仍采用钚能源。

医学研究：先进医学研究会使用受控量的钚同位素来了解辐射效应并开发新的癌症治疗方法，但这需要最高级别的安全规程。

核物理研究

基础研究：钚独特的核性质使其成为研究核裂变、聚变反应和重原子核行为的重要材料。这些研究增进了我们对恒星核合成以及宇宙中重元素起源的理解。

中子源：钚-铍中子源用于研究反应堆、中子活化分析，以及石油工业中的测井，以定位地下资源。

高度受限的应用

核燃料回收：在法国和日本等拥有先进核计划的国家，从乏核燃料中提取的钚会被回收制成新的MOX（混合氧化物）燃料，从而减少核废料并延长铀资源的使用期限。

研究实验室标准物质：微量钚同位素在核实验室中作为参考标准，用于校准检测设备和研究锕系元素化学。

太空技术

NASA任务：钚-238是深空任务唯一实用的能源。NASA有限的钚供应为火星车和外行星探测器等关键任务提供动力，使其在太空探索中的价值超过黄金。

科学研究

核化学：研究设施使用钚研究超铀元素化学、核衰变过程以及重原子核的基本性质。

中子活化分析：钚-铍中子源有助于分析地质学、考古学和材料科学领域中材料的组成。

重要提示：所有钚的应用都受到国际核管理机构的严格监管。由于其极强的放射性和潜在的武器用途，钚没有任何民用消费用途。

几乎不存在天然钚

天然痕量形成：钚基本上是人工合成的，但在非洲加蓬等地的铀矿床中，已经检测到极其微量的钚（以万亿分之一计）。这些痕量钚通过极其罕见的天然核反应形成，即铀捕获宇宙射线产生的中子或发生自发裂变。

核反应堆生产

铀嬗变：几乎所有钚都在核反应堆中人工生产：铀-238吸收中子后发生β衰变。这一过程会在任何以铀为燃料的反应堆中自然发生，因此钚是核能发电的副产物。

受控生产：专用生产反应堆可以通过仔细控制中子通量和燃料照射时间进行优化，以最大限度地生产钚。钚的质量和同位素组成在很大程度上取决于这些生产参数。

全球储量

全球库存：全球约有500公吨钚，其中大部分是核能发电的副产物。钚是地球上受到最严密监测和保护的材料之一。

武器级与反应堆级：钚的质量差异很大——武器级钚（>93% Pu-239）需要特殊的生产技术，而反应堆级钚含有多种同位素，虽然不太适合制造武器，却非常适合发电。

回收与再处理

MOX燃料生产：法国等国家会对乏核燃料进行再处理，提取钚并将其回收制成新燃料，从而形成封闭式核燃料循环，减少废料并延长铀资源的使用期限。