Уран-236
| Общий | |
|---|---|
| Символ | 236 В |
| Имена | уран-236, уран-236, уран-236 |
| Протоны ( С ) | 92 |
| Нейтроны ( Н ) | 144 |
| Данные о нуклидах | |
| Природное изобилие | 10 −10 |
| Период полураспада ( т 1/2 ) | 2.348 × 10 7 годы |
| масса изотопа | 236.045568(2) Да |
| Вращаться | 0+ |
| Энергия связи | 1 790 415 .042 ± 1,974 кэВ |
| Родительские изотопы | 236 Хорошо 236 Например 240 Мог |
| Продукты распада | 232 че |
| Режимы затухания | |
| Режим затухания | Энергия распада ( МэВ ) |
| Альфа | 4.572 |
| Изотопы урана Полная таблица нуклидов | |
Уран-236 ( 236 U) — изотоп урана , который не делится и тепловыми нейтронами не является очень хорошим воспроизводящим материалом , но обычно считается нежелательным и долгоживущим радиоактивным отходом . Он содержится в отработавшем ядерном топливе и в переработанном уране, полученном из отработавшего ядерного топлива.
Создание и доход
[ редактировать ]уран Делящийся изотоп -235 используется в качестве топлива для большинства ядерных реакторов . Когда 235 U поглощает тепловой нейтрон , может произойти один из двух процессов. Примерно в 85,5% случаев он будет делиться ; примерно в 15,5% случаев он не будет делиться, вместо этого испуская гамма-излучение и образуя 236 В. [1] [2] Таким образом, доходность 236 Для 235 Реакция U+n составляет около 15,5%, выход продуктов деления — около 85,5%. Для сравнения, выходы наиболее распространенных отдельных продуктов деления, таких как цезий-137 , стронций-90 и технеций-99 , составляют от 6% до 7%, а совокупный выход среднеживущих (10 лет и более) и долгоживущих продуктов деления составляет от 6% до 7%. живых продуктов деления составляет около 32%, или на несколько процентов меньше, поскольку некоторые из них трансмутируются в результате захвата нейтронов . Цезий-135 является наиболее заметным «отсутствующим продуктом деления», поскольку его гораздо больше обнаруживают в ядерных осадках , чем в отработавшем ядерном топливе , поскольку его родительский нуклид ксенон-135 является самым сильным из известных нейтронных ядов .
Второй по распространенности делящийся изотоп плутоний-239 также может делиться или не делиться при поглощении теплового нейтрона. Продуктовый плутоний-240 составляет большую часть плутония реакторного качества (плутоний, переработанный из отработавшего топлива, которое первоначально было изготовлено из обогащенного природного урана, а затем однажды использовано в LWR ). 240 Pu распадается с периодом полураспада 6561 год на 236 U. В замкнутом ядерном топливном цикле большинство 240 Pu будет делиться (возможно, после более чем одного нейтронного захвата) до того, как распадется, но 240 Pu, выброшенный в качестве ядерных отходов , будет разлагаться в течение тысяч лет. Как 240
Пу имеет более короткий период полураспада, чем 239
Pu , качество любого образца плутония, состоящего в основном из этих двух изотопов, будет медленно повышаться, в то время как общее количество плутония в образце будет медленно уменьшаться в течение столетий и тысячелетий. Альфа- распад 240
Pu производит уран-236, а 239
Pu распадается на уран-235.
| Актиниды [3] по цепочке распада | Период полураспада диапазон ( а ) | деления Продукты 235 U по доходности [4] | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 4 n | 4 n + 1 | 4 n + 2 | 4 n + 3 | 4.5–7% | 0.04–1.25% | <0,001% | ||
| 228 Солнце № | 4–6 а | 155 Евросоюз то есть | ||||||
| 244 См ƒ | 241 Мог ƒ | 250 См. | 227 И № | 10–29 а | 90 старший | 85 НОК | 113 м компакт-диск то есть | |
| 232 В ƒ | 238 Мог ƒ | 243 См ƒ | 29–97 а | 137 Cs | 151 см то есть | 121 м Сн | ||
| 248 Бк [5] | 249 См. ƒ | 242 м Являюсь ƒ | 141–351 а | Никакие продукты деления не имеют периода полураспада. | ||||
| 241 Являюсь ƒ | 251 См. ƒ [6] | 430–900 а | ||||||
| 226 Солнце № | 247 Бк | 1,3–1,6 тыс. лет назад | ||||||
| 240 Мог | 229 че | 246 См ƒ | 243 Являюсь ƒ | 4,7–7,4 тыс. лет назад | ||||
| 245 См ƒ | 250 См | 8,3–8,5 тыс. лет назад | ||||||
| 239 Мог ƒ | 24,1 раза | |||||||
| 230 че № | 231 Хорошо № | 32–76 лет | ||||||
| 236 Например ƒ | 233 В ƒ | 234 В № | 150–250 тыс. лет назад | 99 Тс ₡ | 126 Сн | |||
| 248 См | 242 Мог | 327–375 г. | 79 Се ₡ | |||||
| 1,53 млн лет назад | 93 Зр | |||||||
| 237 Например ƒ | 2,1–6,5 млн лет назад | 135 Cs ₡ | 107 ПД | |||||
| 236 В | 247 См ƒ | 15-24 млн лет назад | 129 я ₡ | |||||
| 244 Мог | 80 млн лет назад | ... не более 15,7 млн лет назад [7] | ||||||
| 232 че № | 238 В № | 235 В ƒНет | 0,7–14,1 млрд лет назад | |||||
| ||||||||
Хотя большая часть урана-236 произведена путем захвата нейтронов в ядерных энергетических реакторах, большая часть его хранится в ядерных реакторах и хранилищах отходов. Наиболее существенный вклад в содержание урана-236 в окружающей среде вносит 238 U (п, 3п) 236 У-реакция быстрыми нейтронами в термоядерном оружии . Испытания атомной бомбы в 1940-х, 1950-х и 1960-х годах подняли уровень изобилия в окружающей среде значительно выше ожидаемого естественного уровня. [8]
Разрушение и распад
[ редактировать ]236 U при поглощении теплового нейтрона не подвергается делению, а становится 237 U, который быстро подвергается бета-распаду до 237 Нп . Однако захвата сечение нейтронов 236 этот процесс не происходит быстро U низкий, и в термическом реакторе . Отработанное ядерное топливо обычно содержит около 0,4% 236 У. При гораздо большем поперечном сечении , 237 Np может в конечном итоге поглотить другой нейтрон и стать 238 Np , который быстро бета-распадает до плутония-238 (еще одного неделящегося изотопа).
236 U и большинство других изотопов актинидов расщепляются быстрыми нейтронами в ядерной бомбе или реакторе на быстрых нейтронах . Небольшое количество быстрых реакторов используется в научных исследованиях уже несколько десятилетий, но их широкое использование для производства электроэнергии еще впереди.
Уран-236 альфа распадается с периодом полураспада 23,420 миллиона лет до тория-232 . Он более долговечен, чем любые другие искусственные актиниды или продукты деления, производимые в ядерном топливном цикле . ( Плутоний-244 , период полураспада которого составляет 80 миллионов лет, не производится в значительных количествах в рамках ядерного топливного цикла , а более долгоживущие уран-235 , уран-238 и торий-232 встречаются в природе.)
Трудность расставания
[ редактировать ]В отличие от плутония , второстепенных актинидов , продуктов деления или продуктов активации , химические процессы не могут разделить 236 Ты из 238 В , 235 В, 232 U или другие изотопы урана. Его даже трудно удалить с помощью разделения изотопов , поскольку низкое обогащение будет концентрировать не только желаемое 235 У и 233 Ты, но нежелательно 236 В, 234 У и 232 У. С другой стороны, 236 Ты в окружающей среде не можешь отделиться от 238 У и концентрируют раздельно, что ограничивает его радиационную опасность в каком-либо одном месте.
Вклад в радиоактивность переработанного урана
[ редактировать ]Период полураспада 238 U примерно в 190 раз длиннее, чем у 236 У; поэтому, 236 У вас должно быть примерно в 190 раз больше удельной активности . То есть в переработанном уране с 0,5% 236 У, 236 У и 238 U будет производить примерно такой же уровень радиоактивности . ( 235 Ваш вклад составляет лишь несколько процентов.)
Соотношение составляет менее 190, если продукты распада учитывать каждого из них. Цепочка распада урана-238 до урана-234 и, в конечном итоге, до свинца-206 включает выброс восьми альфа-частиц за время (сотни тысяч лет), короткое по сравнению с периодом полураспада урана-238. 238 U, так что образец 238 U в равновесии с продуктами распада (как в природной урановой руде ) будет иметь альфа-активность в восемь раз выше, чем у урана. 238 Ты один. Даже очищенный природный уран , из которого удалены продукты пост-уранового распада, будет содержать равновесное количество 234 U и, следовательно, примерно в два раза выше альфа-активности чистого 238 U. Обогащение для увеличения 235 Содержание U увеличится 234 У в еще большей степени, и примерно половина от этого 234 Вы выживете в отработанном топливе. С другой стороны, 236 U распадается на торий-232, период полураспада которого составляет 14 миллиардов лет, что эквивалентно скорости распада, которая всего на 31,4% превышает скорость распада урана. 238 В.
Обедненный уран
[ редактировать ]Обедненный уран, используемый в пенетраторах кинетической энергии и т.п., предполагается производить из отходов обогащения урана , которые никогда не подвергались облучению в ядерном реакторе , а не из переработанного урана . Однако были утверждения, что некоторые виды обедненного урана содержат небольшое количество 236 В. [9]
См. также
[ редактировать ]- Обедненный уран
- Урановый рынок
- Ядерная переработка
- Корпорация США по обогащению
- Ядерный топливный цикл
- Атомная энергетика
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Отношение захвата к делению» . Nuclear-Power.com . Проверено 26 июня 2024 г.
- ^ Кэбелл, MJ; Сли, ЖЖ (1962). «Отношение захвата нейтронов к делению урана-235». Журнал неорганической и ядерной химии . 24 (12): 1493–1500. дои : 10.1016/0022-1902(62)80002-5 .
- ^ Плюс радий (элемент 88). Хотя на самом деле это субактинид, он непосредственно предшествует актинию (89) и следует за трехэлементным интервалом нестабильности после полония (84), где ни один нуклид не имеет период полураспада, по крайней мере, четыре года (самый долгоживущий нуклид в пробеле - радон-222 с периодом полураспада менее четырех суток ). Таким образом, самый долгоживущий изотоп радия, имеющий возраст 1600 лет, заслуживает включения этого элемента в этот список.
- ^ В частности, в результате тепловыми нейтронами деления урана-235 , например, в типичном ядерном реакторе .
- ^ Милстед, Дж.; Фридман, AM; Стивенс, CM (1965). «Альфа-период полураспада берклия-247; новый долгоживущий изомер берклия-248». Ядерная физика . 71 (2): 299. Бибкод : 1965NucPh..71..299M . дои : 10.1016/0029-5582(65)90719-4 .
«Изотопный анализ выявил вид с массой 248 в постоянном количестве в трех образцах, анализированных в течение примерно 10 месяцев. Это было приписано изомеру Bk. 248 с периодом полураспада более 9 [лет]. Нет роста Cf 248 был обнаружен, и нижний предел для β − период полураспада можно установить примерно на уровне 10 4 [годы]. Никакой альфа-активности, приписываемой новому изомеру, обнаружено не было; период полураспада альфа, вероятно, превышает 300 [лет]». - ^ Это самый тяжелый нуклид с периодом полураспада не менее четырех лет до « моря нестабильности ».
- ^ За исключением « классически стабильных » нуклидов с периодом полураспада, значительно превышающим 232 чё; например, пока 113 м Период полураспада Cd составляет всего четырнадцать лет, а у 113 Cd составляет восемь квадриллионов лет.
- ^ Винклер, Стефан; Питер Штайер; Джессика Карилли (2012). «Осадки бомбы-236U в качестве глобального океанического индикатора с использованием ежегодно обнаруживаемого кораллового ядра» . Письма о Земле и планетологии . 359–360 (1): 124–130. Бибкод : 2012E&PSL.359..124W . дои : 10.1016/j.epsl.2012.10.004 . ПМЦ 3617727 . ПМИД 23564966 .
- ^ ЮНЕП (16 января 2001 г.). «ПРОГРАММА ООН ПО ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ ПОДТВЕРЖДАЕТ, что УРАН-236 ОБНАРУЖЕН В ПУНКТАХ ОБЕДНЕННОГО УРАНА» . Объединенные Нации . Архивировано из оригинала 17 июля 2001 года . Проверено 10 февраля 2021 г.