Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 22 февраля 2020 года; проверки требуют 2 правки.
Активность одного грамма этого нуклида составляет приблизительно 230,22 МБк.
В отличие от другого, наиболее распространённого изотопа урана 238U, в 235U возможна самоподдерживающаяся цепная ядерная реакция. Поэтому этот изотоп используется как топливо в ядерных реакторах, а также в ядерном оружии.
Активность одного грамма данного нуклида составляет приблизительно 80 кБк.
Именно этот уран использовался при ядерной бомбардировке Хиросимы, в бомбе «Малыш».
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 22 октября 2019 года; проверки требует 1 правка.
Ура́н-232 (англ. ) — радиоактивный нуклид химического элемента урана с атомным номером 92 и массовым числом 232. Благодаря длинной цепи распада и большему, чем у большинства других изотопов, удельному энерговыделению, уран-232 является перспективным нуклидом для применения в радиоизотопных источниках энергии.
Активность одного грамма этого нуклида составляет приблизительно 827,38 ГБк.
- ↑ 1 2 3 4 5 , Wapstra A. H., The AME2003 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references (англ.) // Nuclear Physics A. — 2003. — . — . — doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003. — .
- ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
- Гофман К. Можно ли сделать золото? — 2-е изд. стер. — Л.: Химия, 1987. — С. 130. — 232 с. — Архивная копия от 9 января 2009 на Wayback Machine . Дата обращения: 26 декабря 2009. Архивировано 9 января 2009 года.
- Today in science history. Дата обращения: 26 декабря 2009. Архивировано 13 июня 2002 года.
- ↑ 1 2 3 Фиалков Ю. Я. Применение изотопов в химии и химической промышленности. — Киев: Техніка, 1975. — С. 87. — 240 с. —
- Table of Physical and Chemical Constants, Sec 4.7.1: Nuclear Fission. Kaye & Laby Online. Дата обращения: 26 декабря 2009. Архивировано из оригинала 5 марта 2010 года.
- Бартоломей Г. Г., Байбаков В. Д., Алхутов М. С., Бать Г. А. Основы теории и методы расчета ядерных энергетических реакторов. — М.: Энергоатомиздат, 1982. — С. 512.
- Уран-235 используется в качестве топлива для ядерных реакторов, в которых осуществляется управляемая цепная ядерная реакция деления;
- Уран с высокой степенью обогащения применяется для создания ядерного оружия. В этом случае для высвобождения большого количества энергии (взрыва) используется неуправляемая цепная ядерная реакция.
Задачи на Альфа-распад.
Формула реакции альфа-распада:
Ее также называют правилом смещения
При альфа-распаде образуется новый химический элемент, который на две клетки ближе к началу таблицы Менделеева и альфа-частица
При альфа-распаде урана образуется изотоп тория и альфа-частица, найти массовое число изотопа тория:
Пользуясь фрагментом таблицы Менделеева, написать уравнение альфа-распада радия.
Что получается на выходе ядерной реакции?
Показать ответ
Показать решение
Видеорешение
Пользуясь фрагментом таблицы Менделеева, написать уравнение альфа-распада радона.
Что получается на выходе ядерной реакции?
Показать ответ
Показать решение
Видеорешение
Показать ответ
Показать решение
Видеорешение
Показать ответ
Показать решение
Видеорешение
Ядро урана претерпевает альфа-распад, а после этого элемент, получившийся на выходе первой ядерной реакции также
претерпевает альфа-распад.Написать две ядерные реакции.Что получается на выходе второй ядерной реакции?
Показать ответ
Показать решение
Видеорешение
Образование и распад
Уран-235 образуется в результате следующих распадов:
- β−-распад нуклида 235Pa (период полураспада составляет 24,44(11)[2] мин):
- K-захват, осуществляемый нуклидом 235Np (период полураспада составляет 396,1(12)[2] дня):
- α-распад нуклида 239Pu (период полураспада составляет 2,411(3)⋅104[2] лет):
Распад урана-235 происходит по следующим направлениям:
- α-распад в 231Th (вероятность 100 %[2], энергия распада 4 678,3(7) кэВ[1]):
- Спонтанное деление (вероятность 7(2)⋅10−9 %)[2];
- Кластерный распад с образованием нуклидов 20Ne, 25Ne и 28Mg (вероятности соответственно составляют 8(4)⋅10−10 %, 8⋅10−10 %, 8⋅10−10 %)[2]:
- ↑ 1 2 3 4 5 , Wapstra A. H., The AME2003 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references (англ.) // Nuclear Physics A. — 2003. — . — . — doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003. — .
- ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9
- Свойства 232U на сайте IAEA (International Atomic Energy Agency) (недоступная ссылка)
- Carey Sublette. Nuclear Weapons Frequently Asked Questions . nuclearweaponarchive.org. Дата обращения: 25 мая 2010. Архивировано 26 апреля 2012 года.
- Таблица нуклидов на сайте МАГАТЭ. Дата обращения: 25 мая 2010. Архивировано из оригинала 10 июня 2010 года.
- 232U (α; 68,9 года)
- 228Th (α; 1,9 года)
- 224Ra (α; 3,6 суток; испускает γ-квант 0,24 МэВ в 4,10 % случаев распада)
- 220Rn (α; 56 с; γ 0,55 МэВ, 0,114 %)
- 216Po (α; 0,15 с)
- 212Pb (β−; 10,64 часа)
- 212Bi (α; 61 мин; γ 0,73 МэВ, 6,67 %; γ 1,62 МэВ, 1,47 %)
- 208Tl (β−; 3 мин; γ 2,6 МэВ, 99,16 %; γ 0,58 МэВ, 84,5 %)
- 208Pb (стабильный)
С другой стороны, высокое удельное энерговыделение делает этот нуклид чрезвычайно перспективным для использования в радиоизотопных источниках энергии.
- Избыток массы: 40 920,6(1,8) кэВ
- Энергия возбуждения: 76,5(4) эВ
- Период полураспада: 26 мин
- Спин и чётность ядра: 1/2+
Распад изомерного состояния осуществляется путём изомерного перехода в основное состояние.
Несмотря на крайне низкое массовое содержание, активность урана-234 в природном уране практически равна активности его долгоживущего предшественника по цепочке распада, урана-238, составляющего более 99 % массы природного урана, поскольку уран-234 и уран-238 находятся в равновесии. Соответственно уран-234 и уран-238 вносят каждый более 49 % в общую активность урана природного происхождения. При изготовлении топлива для ядерных установок (АЭС и т. п.) природный уран претерпевает процесс обогащения с целью повысить содержание урана-235. При этом относительное содержание урана-234, как ещё более лёгкого изотопа, повышается в ещё большей степени. Хотя массовое содержание урана-234 остаётся на уровне сотых долей процента, его активность становится преобладающей. Именно поэтому обогащённый уран с санитарно-гигиенической точки зрения рассматривается как уран-234.
Самостоятельное применение урана-234 весьма ограничено и связано в основном с его отмеченной выше особенностью. Главным образом он используется в контрольных радиоактивных источниках для калибровки радиометров, применяемых при радиационном мониторинге обогащённого урана.
Образование и распад
Уран-234 образуется в результате следующих распадов:
- β+-распад нуклида 234Np (период полураспада составляет 4,4(1)[2] суток):
- β−-распад нуклида 234Pa (период полураспада составляет 6,70(5)[2] ч):
- α-распад нуклида 238Pu (период полураспада составляет 87,7(1)[2] года):
Распад урана-234 происходит по следующим направлениям:
- α-распад в 230Th (вероятность 100 %[2], энергия распада 4 857,7(7) кэВ[1]):
- Спонтанное деление (вероятность 1,73(10)⋅10−9 %)[2].
- Кластерный распад с образованием нуклида 28Mg (вероятность распада 1,4(3)⋅10−11 %[2], по другим данным 3,9(10)⋅10−11 %[5]):
- Кластерный распад с образованием нуклидов 24Ne и 26Ne (вероятность распада 9(7)⋅10−12 %[2], по другим данным 2,3(7)⋅10−11 %[5]):
- ↑ 1 2 3 4 5 , Wapstra A. H., The AME2003 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references (англ.) // Nuclear Physics A. — 2003. — . — . — doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003. — .
- ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
- Волков В. А., Вонский Е. В., Кузнецова Г. И. Выдающиеся химики мира. — М.: Высшая школа, 1991. — С. 601. — 656 с.
- Свойства 234U на сайте IAEA (International Atomic Energy Agency) (недоступная ссылка)
- S. P. Tretyakova, Yu. S. Zamyatnin, V. N. Kovantsev, Yu. S. Korotkin, V. L. Mikheev and G. A. Timofeev. Observation of nucleon clusters in the spontaneous decay of 234U (англ.) // Zeitschrift für Physik A Atomic Nuclei : journal. — 1987. — , . — . — doi:10.1007/BF01299687. (недоступная ссылка)
- Чердынцев В. В., Чалов П. И. Естественное разделение 234U и 238U // Открытия в СССР (сборник кратких описаний открытий, внесенных в Государственный реестр СССР). М.: ЦНИИПИ. 1977.
- Osmond J.K., Gowart J.B. The theory and uses natural uranium isotopic Variations in hydrology // Atomic Energy Review, 1976. V. 144. P. 621—679.
-
Чалов П. И., Тузова Т. В., Тихонов А. И. и др. Неравновесный уран как индикатор при изучении процессов формирования и циркуляции подземных вод. // Геохимия. 1979. № 10. С.1499-1507.
Уран-232 образуется в качестве побочного продукта при наработке урана-233 путём бомбардировки нейтронами тория-232. Наряду с реакцией образования урана-233, в облучаемом ториевом топливе происходят следующие побочные реакции:
Ввиду того, что эффективное сечение реакций (n, 2n) для тепловых нейтронов мало, выход урана-232 зависит от наличия значительного количества быстрых нейтронов (с энергией не менее 6 МэВ).
Если в ториевом топливе присутствует в значительных количествах нуклид торий-230, то образование урана-232 дополняется следующей реакцией, идущей с тепловыми нейтронами:
- Избыток массы: 39 567,9(18) кэВ
- Энергия возбуждения: 1 421,32(10) кэВ
- Период полураспада: 33,5(20) мкc
- Спин и чётность ядра: 6−
Кривая выхода продуктов деления урана-235 для различных энергий делящих нейтронов
Один из вариантов вынужденного деления урана-235 после поглощения нейтрона (схема)
Цепная ядерная реакция
При распаде одного ядра 235U обычно испускается от 1 до 8 (в среднем – 2,416) свободных нейтронов. Каждый нейтрон, образовавшийся при распаде ядра 235U, при условии взаимодействия с другим ядром 235U, может вызвать новый акт распада, это явление называется цепной реакцией деления ядра.
Гипотетически, число нейтронов второго поколения (после второго этапа распада ядер) может превышать 3² = 9. С каждым последующим этапом реакции деления количество образующихся нейтронов может нарастать лавинообразно. В реальных условиях свободные нейтроны могут не порождать новый акт деления, покидая образец до захвата 235U, или будучи захваченными как самим изотопом 235U с превращением его в 236U, так и иными материалами (например, 238U, или образовавшимися осколками деления ядер, такими как 149Sm или 135Xe).
Если в среднем каждый акт деления порождает ещё один новый акт деления, то реакция становится самоподдерживающейся; это состояние называется критическим (см. также Коэффициент размножения нейтронов).
- увеличить объём образца (для выделенного из руды урана возможно достижение критической массы за счёт увеличения объёма);
- осуществить разделение изотопов, повысив концентрацию 235U в образце;
- уменьшить потерю свободных нейтронов через поверхность образца с помощью применения различного рода отражателей;
- использовать вещество — замедлитель нейтронов для повышения концентрации тепловых нейтронов.
Образование и распад
Уран-232 образуется в результате следующих распадов:
- β+-распад нуклида 232Np (период полураспада составляет 14,7(3)[2] мин):
- β−-распад нуклида 232Pa (период полураспада составляет 1,31(2)[2] суток):
- α-распад нуклида 236Pu (период полураспада составляет 2,858(8)[2] года):
Распад урана-232 происходит по следующим направлениям:
- α-распад в 228Th (вероятность почти 100 %[2], энергия распада 5 413,63(9) кэВ[1]):
- Спонтанное деление (вероятность менее 1⋅10−12 %)[2];
- Кластерный распад с образованием нуклида 28Mg (вероятность распада менее 5⋅10−12 %)[2]:
- Кластерный распад с образованием нуклида 24Ne (вероятность распада 8,9(7)⋅10−10 %)[2]: