Az \(\mathrm{{}^{238}U}\) mellett a \(\mathrm{{}^{239}Pu}\) is kiváló hasadóanyag atombomba készítéshez, sőt, belőle még nagyobb robbanóerejű bomba készíthető, és nem kell hozzá a roppant nehézkes urándúsítás.
Csakhogy van néhány gond. Egyrészt a plutónium lényegében nem található a természetben, mert a leghosszabb élettartamú izotópja, a \(\mathrm{{}^{244}Pu}\) is csak $80\ \mathrm{millió\ éves}$ felezési idejű, így a Föld keletkezése óta eltelt $4,5\ \mathrm{milliárd\ év}$ során már szinte az összes elbomlott, csak nyomokban marad belőle (plusz rendkívül kis mennyiségben keletkezik az urán fentebb említett spontás bomlásából származó neutronok többszörös befogódásával \(\mathrm{{}^{238}U}\)-ból is). Ezért atobomba gyártáshoz, ahol kb. $6\ \mathrm{kg}$ tiszta \(\mathrm{{}^{239}Pu}\)-ra van szükség, mesterségesen kell előállítani atomreaktorban, a természetes urán fő összetevőjéből a hasadások miatt jelen lévő neutronok segítségével:
\[\mathrm{{}^{238}U+n^0\to {}^{239}U}\]
Ez két, egymást követő béta-bomlással (spontán módon) átalakul a hőn áhított \(\mathrm{{}^{239}Pu}\) izotóppá:
\[\mathrm{{}^{239}U\to {}^{239}Np\to {}^{239}Pu}\]
itt az \(\mathrm{{}^{239}U}\) béta-bomlásának felezési ideje kb. $24\ \mathrm{perc}$, a \(\mathrm{{}^{239}Np}\)-é pedig $2,4\ \mathrm{nap}$, vagyis a folyamat gyorsan lezajlik. Aztán a \(\mathrm{{}^{238}Pu}\)-é már $24\ 100\ \mathrm{év}$.
Azonban (a világ nagy szerencséjére, hogy ne legyen könnyű atombombát csinálni) amikor az atomreaktorban a fenti folyamatok lejátszódtak, akkor a bőségesen jelen lévő neutonok képesek befogódni a frissen keletkezett \(\mathrm{{}^{239}Pu}\)-ban is:
\[\mathrm{{}^{239}Pu+n^0\to {}^{240}Pu}\]
ami viszont amiatt nem jó a bombakészítésnél, mert a \(\mathrm{{}^{240}Pu}\) elég nagy valószínűséggel szenved spontán hasadást (minden 200 ezer alfa-bomlásra jut egy spontán hasadás), ami pedig neutronokat termel (átlagosan $2,21$‑et). Így amikor a plutóniumot a bomba felrobbantásakor összepréseljük kritikus állapotúra, akkor a \(\mathrm{{}^{240}Pu}\)‑ből kirepülő neutronok már "félúton" beindítják a \(\mathrm{{}^{239}Pu}\) hasadását, ami erős hőfejlődéssel jár, ami pedig a kritikussá válás előtt szétveti a rendszert. Emiatt ha a plutóniumbombában a \(\mathrm{{}^{239}Pu}\) mellett jelentős mennyiségű \(\mathrm{{}^{240}Pu}\) is jelen van, akkor a bomba nem fog nagyot robbanni, mert a hasadásoknak nem lesz idejük lejátszódni ( egyébként atombombában a hőfejlődés okozta szétlökődés miatt jó esetben is csak a hasadásra képes magok néhány $\%$‑a hasad el). Emiatt a \(\mathrm{{}^{240}Pu}\) aránya a plutóniumban nem lehet több, mint $7\%$. Ezt úgy lehet elérni, hogy a plutóniumtermelő reaktorban az uránrudak csak rövid ideig vannak bent (pár hétig), különben a kelleténél jobban felszaporodik a \(\mathrm{{}^{240}Pu}\). Ha ez megtörténne, akkor a "rossz" \(\mathrm{{}^{240}Pu}\) a "jó" \(\mathrm{{}^{239}Pu}\)‑től csak az urándúsításhoz hasonlóan, igen nehézkesen lehetne szétválasztani, sőt, mez még annál is nehezebb lenne, mert a plutónium izotópok az uránnál jóval rövidebb felezési idejük miatt sokkal erősebben sugároznak. Így is emberektől mentesen, automata gépekkel kell a pár hét után a reaktorból kivett uránrzdakat feldolgozni: a hermetikus cirkónium fém tokozatot felnyitni, az urán‑dioxid pasztillákat kivenni, savban feloldani és kémiai reakciókkal elkülöníteni belőle a keletkezett plutóniumot).