플루토늄은 희귀한 초우라늄 방사성 동위원소로 원자번호 94, 기호는 Pu이다. 반감기는 최소 88년에서 최대 808만 년이다. 원자로내에서 우라늄 농축연료를 분열시키거나 238U에 중성자를 조사하여 플루토늄을 만든다. 특히 239Pu은 고속증식로의 연료로 사용되며, 또한 원자폭탄 제조에 사용된다. 동위원소인 238Pu는 원자력 전지에 사용된다. 플루토늄은 독성이 강해 취급에 상당한 주의를 요한다. 최근에는 원자로 내에서 스스로 증식하는 특성을 이용하여 플루토늄을 주 연료로 하는 고속증식로를 전략원자로로 개발하고 있다. 플루토늄은 금속 상태에서는 은빛이지만, 산화된 상태에서는 황갈색이 된다. 금속 플루토늄은 온도가 오르면 수축한다. 또, 저대칭성 구조를 가지므로, 시간 경과와 함께 점차 약해진다. 알파 입자의 방출에 의한 열 때문에, 일정 이상량의 플루토늄은 체온보다 따뜻하며, 그 이상에서는 물을 끓일 수도 있다.

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