Jump to content

Изотопы нептуния

Изотопы нептуния  ( 93 Нп)
Основные изотопы [1] Разлагаться
abun­dance период полураспада ( т 1/2 ) режим pro­duct
235 Например синтезатор 396,1 д а 231 Хорошо
е 235 В
236 Например синтезатор 1.54 × 10 5 и е 236 В
б 236 Мог
а 232 Хорошо
237 Например след 2.144 × 10 6 и а 233 Хорошо
239 Например след 2,356 д б 239 Мог

Нептуний ( 93 Np) обычно считается искусственным элементом , хотя в природе встречаются его следовые количества, поэтому стандартный атомный вес указать невозможно. Как и все микроэлементы или искусственные элементы, он не имеет стабильных изотопов . Первым изотопом, который был синтезирован и идентифицирован, был 239 Нп 1940 г., произведен бомбардировкой 238
В
с нейтронами для производства 239
В
, который затем претерпел бета-распад до 239
Например
.

Следовые количества обнаруживаются в природе в результате захвата нейтронов реакций атомами урана , но этот факт был открыт только в 1951 году. [2]

двадцать пять радиоизотопов нептуния, наиболее стабильным из которых является Охарактеризовано 237
Например
с периодом полураспада 2,14 миллиона лет, 236
Например
с периодом полураспада 154 000 лет, и 235
Например
с периодом полураспада 396,1 дней. Период полураспада всех остальных радиоактивных изотопов составляет менее 4,5 дней, а период полураспада большинства из них составляет менее 50 минут. Этот элемент также имеет пять метасостояний , наиболее стабильным из которых является 236 м
Например
(t 1/2 22,5 часа).

Изотопы нептуния варьируются от 219
Например
к 244
Например
, хотя промежуточный изотоп 221
Например
пока не наблюдалось. Первичный режим распада до наиболее стабильного изотопа, 237
Например
, — это захват электронов (с большим количеством альфа-излучения ), а основной режим после него — бета-излучение . Первичные продукты распада до 237
Например
являются изотопами урана и протактиния , а первичными продуктами после них являются изотопы плутония . расположение линии стекания протонов Нептуний — самый тяжелый элемент, для которого известно ; Самый легкий связанный изотоп 220 Например. [3]

Список изотопов

[ редактировать ]
Нуклид
[n 1]
С Н Изотопная масса ( Да ) [4]
[n 2] [n 3]
Период полураспада
Разлагаться
режим

[n 4]
Дочь
изотоп

[n 5]
Спин и
паритет
[№ 6] [n 7]
Изотопический
избыток
Энергия возбуждения [n 7]
219
Например
[5] [№ 8]
93 126 219.03162(9) 0.15 +0.72
−0,07
мс
а 215 Хорошо (9/2−)
220
Например
[3]
93 127 220.03254(21)# 25 +14
−7
мкс
а 216 Хорошо 1−#
222
Например
[6]
93 129 380 +260
−110
нс
а 218 Хорошо 1-#
223
Например
[7]
93 130 223.03285(21)# 2.15 +100
−52
мкс
а 219 Хорошо 9/2−
224
Например
[8]
93 131 224.03422(21)# 38 +26
−11
мкс
а (83%) 220м1 Хорошо 1−#
а (17%) 220м2 Хорошо
225
Например
93 132 225.03391(8) 6(5) мс а 221 Хорошо 9/2−#
226
Например
93 133 226.03515(10)# 35(10) мс а 222 Хорошо
227
Например
93 134 227.03496(8) 510(60) мс а (99,95%) 223 Хорошо 5/2−#
б + (.05%) 227 В
228
Например
93 135 228.03618(21)# 61,4(14) с б + (59%) 228 В
а (41%) 224 Хорошо
б + , Сан-Франциско (0,012%) (различный)
229
Например
93 136 229.03626(9) 4,0(2) мин. а (51%) 225 Хорошо 5/2+#
б + (49%) 229 В
230
Например
93 137 230.03783(6) 4,6(3) мин. б + (97%) 230 В
а (3%) 226 Хорошо
231
Например
93 138 231.03825(5) 48,8(2) мин. б + (98%) 231 В (5/2)(+#)
а (2%) 227 Хорошо
232
Например
93 139 232.04011(11)# 14,7(3) мин. б + (99.99%) 232 В (4+)
а (0,003%) 228 Хорошо
233
Например
93 140 233.04074(5) 36,2(1) мин. б + (99.99%) 233 В (5/2+)
а (0,001%) 229 Хорошо
234
Например
93 141 234.042895(9) 4.4(1) д б + 234 В (0+)
234 м
Например
~9 мин. [9] ЭТО 234 Например 5+
ЕС 234 В
235
Например
93 142 235.0440633(21) 396,1(12) д ЕС 235 В 5/2+
а (0,0026%) 231 Хорошо
236
Например
[n 9]
93 143 236.04657(5) 1.54(6)×10 5 и ЕС (87,3%) 236 В (6−)
б (12.5%) 236 Мог
а (0,16%) 232 Хорошо
236 м
Например
60(50) кэВ 22,5(4) ч ЕС (52%) 236 В 1
б (48%) 236 Мог
237
Например
[№ 10]
93 144 237.0481734(20) 2.144(7)×10 6 и а 233 Хорошо 5/2+ След [№ 11]
СФ (2×10 −10 %) (различный)
компакт-диск (4 × 10 −12 %) 207 Тл
30 мг
238
Например
93 145 238.0509464(20) 2.117(2) д б 238 Мог 2+
238 м
Например
2300(200)# кэВ 112(39) нс
239
Например
93 146 239.0529390(22) 2,356(3) д б 239 Мог 5/2+ След [№ 11]
240
Например
93 147 240.056162(16) 61,9(2) мин. б 240 Мог (5+) След [№ 12]
240 м
Например
20(15) кэВ 7,22(2) мин. б (99.89%) 240 Мог 1(+)
ИТ (0,11%) 240 Например
241
Например
93 148 241.05825(8) 13,9(2) мин. б 241 Мог (5/2+)
242
Например
93 149 242.06164(21) 2,2(2) мин. б 242 Мог (1+)
242 м
Например
0(50)# кэВ 5,5(1) мин. 6+#
243
Например
93 150 243.06428(3)# 1,85(15) мин. б 243 Мог (5/2−)
244
Например
93 151 244.06785(32)# 2,29(16) мин. б 244 Мог (7−)
Этот заголовок и нижний колонтитул таблицы:
  1. ^ м Np – Возбужденный ядерный изомер .
  2. ^ ( ) – Неопределенность (1 σ ) указывается в краткой форме в скобках после соответствующих последних цифр.
  3. ^ # - Атомная масса, отмеченная #: значение и неопределенность получены не на основе чисто экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично на основе трендов поверхности массы (TMS).
  4. ^ Режимы распада:
    компакт-диск: Распад кластера
    ЕС: Захват электрона
    ЭТО: Изомерный переход
    СФ: Спонтанное деление
  5. ^ жирный курсив — дочерний продукт почти стабилен. Дочерний
  6. ^ ( ) значение вращения — указывает на вращение со слабыми аргументами присваивания.
  7. ^ Jump up to: а б # – Значения, отмеченные #, получены не только на основе экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично на основе трендов соседних нуклидов (TNN).
  8. ^ Самое тяжелое известное ядро ​​по состоянию на 2019 год. , то есть за линией стекания протонов .
  9. ^ Делящийся нуклид
  10. ^ Самый распространенный нуклид
  11. ^ Jump up to: а б Производится путем захвата нейтронов в урановой руде.
  12. ^ Промежуточный продукт распада 244 Мог

Актиниды против продуктов деления

[ редактировать ]
Актиниды [10] по цепочке распада Период полураспада
диапазон ( а )
деления Продукты 235 U по доходности [11]
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 [12] 249 См. ƒ 242 м Являюсь ƒ 141–351 а

Никакие продукты деления не имеют периода полураспада.
в диапазоне 100 А–210 ка...

241 Являюсь ƒ 251 См. ƒ [13] 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 [14]

232 че 238 В 235 В ƒНет 0,7–14,1 млрд лет назад

Известные изотопы

[ редактировать ]

Нептуний-235

[ редактировать ]

Нептуний-235 имеет 142 нейтрона и период полураспада 396,1 дня. Этот изотоп распадается:

Этот изотоп нептуния имеет массу 235,0440633 ед.

Нептуний-236

[ редактировать ]

Нептуний-236 имеет 143 нейтрона и период полураспада 154 000 лет. Он может разлагаться следующими способами:

  • Захват электрона : энергия распада 0,93 МэВ, продукт распада — уран-236 . Обычно он распадается (с периодом полураспада 23 миллиона лет) до тория-232 .
  • Бета-излучение : энергия распада 0,48 МэВ, продукт распада — плутоний-236 . Обычно он распадается (период полураспада 2,8 года) на уран-232 , который обычно распадается (период полураспада 69 лет) на торий-228 , который за несколько лет распадается до свинца-208 .
  • Альфа-излучение : энергия распада 5,007 МэВ, продукт распада — протактиний-232 . Он распадается с периодом полураспада 1,3 дня до урана-232.

Этот конкретный изотоп нептуния имеет массу 236,04657 ед. Это расщепляющийся материал; его расчетная критическая масса составляет 6,79 кг (15,0 фунта), [15] хотя точные экспериментальные данные отсутствуют. [16]

236
Например
производится в небольших количествах в результате реакций захвата (n,2n) и (γ,n) 237
Например
, [17] однако практически невозможно отделить в сколько-нибудь значительных количествах от его родительского элемента. 237
Например
. [18] Именно по этой причине, несмотря на его низкую критическую массу и высокое нейтронное сечение, он не исследовался широко в качестве ядерного топлива для оружия или реакторов. [16] Тем не менее, 236
Например
рассматривался для использования в масс-спектрометрии и в качестве радиоактивного индикатора , поскольку он распадается преимущественно за счет бета-излучения с длительным периодом полураспада. [19] Было исследовано несколько альтернативных путей производства этого изотопа, а именно те, которые уменьшают разделение изотопов из 237
Например
или изомер 236 м
Например
. Наиболее благоприятные реакции для накопления 236
Например
Показано, что это протонное и дейтронное облучение урана-238 . [19]

Нептуний-237

[ редактировать ]
Схема распада нептуния-237 (упрощенная)

237
Например
распадается через ряд нептуния , который заканчивается таллием-205 , который стабилен, в отличие от большинства других актинидов , которые распадаются на стабильные изотопы свинца .

В 2002 году 237
Например
Было показано, что он способен поддерживать цепную реакцию с быстрыми нейтронами , как в ядерном оружии , с критической массой около 60 кг. [20] Однако он имеет низкую вероятность деления при бомбардировке тепловыми нейтронами , что делает его непригодным в качестве топлива для легководных атомных электростанций (в отличие от быстрых реакторов или систем с ускорительным приводом , например, ).

Запасы отработавшего ядерного топлива

[ редактировать ]

237
Например
является единственным изотопом нептуния, производимым в значительном количестве в ядерном топливном цикле как путем последовательного захвата нейтронов ураном -235 (который делится большую часть времени, но не всегда), так и ураном-236 , или (n,2n) реакциями, в которых происходит быстрое нейтрон иногда выбивает нейтрон из урана-238 или изотопов плутония . В долгосрочной перспективе, 237
Например
также образуется в отработавшем ядерном топливе как продукт распада америция-241 .

237
Например
считается одним из наиболее мобильных радионуклидов на территории хранилища ядерных отходов Юкка-Маунтин ( Невада ), где преобладают окислительные условия в ненасыщенной зоне вулканического туфа над уровнем грунтовых вод .

Сырье для 238
ПУ
Производство

[ редактировать ]

При воздействии нейтронной бомбардировки 237
Например
может захватить нейтрон, подвергнуться бета-распаду и стать 238
Мог
, этот продукт может быть использован в качестве источника тепловой энергии в радиоизотопном термоэлектрическом генераторе (РТГ или РИТЭГ) для производства электроэнергии и тепла. Первый тип термоэлектрического генератора SNAP ( Systems for Nuclear Auxiliary Power ) был разработан и использовался НАСА в 1960-х годах, а также во время миссий Аполлона для питания приборов, оставленных астронавтами на поверхности Луны. Термоэлектрические генераторы также были установлены на борту космических зондов, таких как миссии «Пионер-10» и «Пионер-11» , программа «Вояджер» , миссия «Кассини-Гюйгенс» и «Новые горизонты» . Они также поставляют электрическую и тепловую энергию в Марсианскую научную лабораторию (ровер Curiosity) и Mars 2020 миссию ( ровер Perseverance ), которые исследуют холодную поверхность Марса . Марсоходы Curiosity и Perseverance оснащены последней версией многоцелевого RTG , более эффективной и стандартизированной системы, получившей название MMRTG .

Эти приложения экономически практичны там, где фотоэлектрические источники энергии слабы или нестабильны из-за того, что зонды находятся слишком далеко от Солнца или марсоходы сталкиваются с климатическими явлениями, которые могут препятствовать солнечному свету в течение длительного времени (например, марсианские пылевые бури ). Космические зонды и марсоходы также используют тепловую мощность генератора для поддержания тепла своих инструментов и внутренних устройств. [21]

Нехватка 237
Np
Запасы

[ редактировать ]

Длительный период полураспада ½ ~ 88 лет) 238
Мог
а отсутствие γ-излучения , которое могло бы помешать работе бортовых электронных компонентов или облучить людей, делает его радионуклидом выбора для электрических термогенераторов.

237
Например
поэтому является ключевым радионуклидом для производства 238
Мог
, что важно для зондов дальнего космоса, которым требуется надежный и долговечный источник энергии без обслуживания.

Запасы 238
Мог
созданные в США со времен Манхэттенского проекта , благодаря Хэнфордскому ядерному комплексу (действовавшему в штате Вашингтон с 1943 по 1977 годы) и разработкам атомного оружия , сейчас практически исчерпаны. Добыча и очистка достаточных новых количеств 237
Например
от облученного ядерного топлива, поэтому необходимо для возобновления 238
Мог
производства с целью пополнения запасов, необходимых для освоения космоса роботизированными зондами.

Нептуний-239

[ редактировать ]

Нептуний-239 имеет 146 нейтронов и период полураспада 2,356 дней. Он производится через β распад короткоживущего урана-239 и претерпевает еще один β распад до плутония-239 . Это основной путь получения плутония, поскольку 239 U можно получить путем захвата нейтронов в уране-238 . [22]

Уран-237 и нептуний-239 считаются ведущими опасными радиоизотопами в первый еженедельный период после выпадения ядерных осадков в результате ядерного взрыва. 239 Np доминирует «в спектре несколько дней». [23] [24]

  1. ^ Кондев, ФГ; Ван, М.; Хуанг, WJ; Наими, С.; Ауди, Г. (2021). «Оценка ядерных свойств NUBASE2020» (PDF) . Китайская физика C . 45 (3): 030001. doi : 10.1088/1674-1137/abddae .
  2. ^ Пеппард, Д.Ф.; Мейсон, GW; Грей, PR; Мех, Дж. Ф. (1952). «Возникновение ряда (4n + 1) в природе» (PDF) . Журнал Американского химического общества . 74 (23): 6081–6084. дои : 10.1021/ja01143a074 .
  3. ^ Jump up to: а б Чжан, ЗЯ; Ган, З.Г.; Ян, Х.Б.; и др. (2019). «Новый изотоп 220 устойчивости N нептунии Исследование Np 126 в 2CID = . замыкания : " . оболочки 169038981   
  4. ^ Ван, М.; Ауди, Г.; Кондев, ФГ; Хуанг, WJ; Наими, С.; Сюй, X. (2017). «Оценка атомной массы AME2016 (II). Таблицы, графики и ссылки» (PDF) . Китайская физика C . 41 (3): 030003-1–030003-442. дои : 10.1088/1674-1137/41/3/030003 .
  5. ^ Ян, Х; Ма, Л; Чжан, З; Ян, С; Ган, З; Чжан, М; и др. (2018). «Свойства альфа-распада полумагического ядра 219 Np» . Physics Letters B. 777 : 212–216. Bibcode : 2018PhLB..777..212Y . doi : 10.1016/j.physletb.2017.12.017 .
  6. ^ Ма, Л.; Чжан, ЗЯ; Ган, З.Г.; и др. (2020). «Короткоживущий α-излучающий изотоп 222 Np и стабильность магической оболочки N=126». Physical Review Letters . 125 (3): 032502. Bibcode : 2020PhRvL.125c2502M . doi : /PhysRevLett.125.032502 . PMID   32745401. 10.1103 S2CID   220965. 400 .
  7. ^ Сан, Мэриленд; и др. (2017). «Новый короткоживущий изотоп 223 Np и отсутствие замыкания подоболочки Z = 92 вблизи N = 126" . Physics Letters B. 771 : 303–308. Бибкод : 2017PhLB..771..303S . doi : 10.1016/j.physletb.2017.03.074 .
  8. ^ Хуанг, TH; и др. (2018). «Идентификация нового изотопа 224 Np» (pdf) . Physical Review C. 98 ( 4): 044302. Бибкод : 2018PhRvC..98d4302H . doi : 10.1103/PhysRevC.98.044302 . S2CID   125251822 .
  9. ^ Асаи, М.; Суэкава, Ю.; Хигаши, М.; и др. Открытие изомера 234 Np и его свойств распада (PDF) (Отчет) (на японском языке).
  10. ^ 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.
  11. ^ В частности, в результате тепловыми нейтронами деления урана-235 , например, в типичном ядерном реакторе .
  12. ^ 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]».
  13. ^ Это самый тяжелый нуклид с периодом полураспада не менее четырех лет до « моря нестабильности ».
  14. ^ 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.
  15. ^ Заключительный отчет, Оценка данных о безопасности ядерной критичности и пределов содержания актинидов при транспортировке (PDF) (Отчет). Республика Франция, Институт радиационной защиты и ядерной безопасности, Департамент предотвращения и изучения аварий. Архивировано из оригинала (PDF) 19 мая 2011 г.
  16. ^ Jump up to: а б Рид, Британская Колумбия (2017). «Изучение потенциальной возможности использования в качестве оружия ядерных бомб, отличных от 235 У и 239 Пу». Американский журнал физики . 85 : 38–44. doi : 10.1119/1.4966630 .
  17. ^ Анализ повторного использования урана, полученного в результате переработки отработавшего топлива коммерческих LWR , Министерство энергетики США, Национальная лаборатория Ок-Риджа.
  18. ^ ** Юкка Лехто; Сяолинь Хоу (2011). «15.15: Нептуний». Химия и анализ радионуклидов (1-е изд.). Джон Уайли и сыновья . 231. ИСБН  978-3527633029 .
  19. ^ Jump up to: а б Джером, С.М.; Иванов П.; Лариджани, К.; Паркер, диджей; Риган, PH (2014). «Производство Нептуния-236г». Журнал радиоактивности окружающей среды . 138 : 315–322. дои : 10.1016/j.jenvrad.2014.02.029 . ПМИД   24731718 .
  20. ^ П. Вайс (26 октября 2002 г.). «Нептуниевые ядерные бомбы? Малоизученный металл становится критическим» . Новости науки . 162 (17): 259. дои : 10.2307/4014034 . JSTOR   4014034 . Архивировано из оригинала 26 мая 2024 года . Проверено 7 ноября 2013 г.
  21. ^ Витце, Александра (27 ноября 2014 г.). «Ядерная энергетика: отчаянные поиски плутония» . Природа . 515 (7528): 484–486. Бибкод : 2014Natur.515..484W . дои : 10.1038/515484a . ПМИД   25428482 .
  22. ^ «Таблица Менделеева: LANL – Нептуний» . Лос-Аламосская национальная лаборатория . Проверено 13 октября 2013 г.
  23. ^ [Дозиметрия пленочных значков при ядерных испытаниях в атмосфере, Комитет по дозиметрии пленочных значков при ядерных испытаниях в атмосфере, Комиссия по инженерным и техническим системам, Отдел инженерных и физических наук, Национальный исследовательский совет. стр. 24-35]
  24. ^ Граничный анализ влияния фракционирования радионуклидов в выпадениях на оценку доз атомных ветеранов DTRA-TR-07-5. 2007 год
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: f7686ef6bf3ff39a12c896e09039e60e__1717343640
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/f7/0e/f7686ef6bf3ff39a12c896e09039e60e.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Isotopes of neptunium - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)