Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с Neptunium-236 )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Основные изотопы нептуния  ( 93 Np)
ИзотопРазлагаться
избытокпериод полураспада ( т 1/2 )Режимтовар
235 нпсин396,1 гα231 Па
ε235 U
236 нпсин1,54 × 10 5  летε236 U
β -236 Pu
α232 Па
237 нпслед2,144 × 10 6  летα233 Па
239 нпслед2.356 гβ -239 Pu

Нептуний ( 93 Np) обычно считается искусственным элементом , хотя следовые количества встречаются в природе, поэтому невозможно указать стандартный атомный вес . Как и все следовые или искусственные элементы, в нем нет стабильных изотопов . Первый изотоп быть синтезированы и идентифицирован был 239 Np в 1940 году, производится путем бомбардировки 238 U с нейтронами , чтобы произвести 239 U, который затем подвергают бета - распад до 239 Np.

В природе следовые количества обнаруживаются в реакциях захвата нейтронов атомами урана , но этот факт не был обнаружен до 1951 г. [1]

Было охарактеризовано двадцать пять радиоизотопов нептуния , наиболее стабильным из которых является237
Np
с периодом полураспада 2,14 миллиона лет,236
Np
 с периодом полураспада 154000 лет, и 235
Np
с периодом полураспада 396,1 суток. Все оставшиеся радиоактивные изотопы имеют период полураспада менее 4,5 суток, а у большинства из них период полураспада менее 50 минут. Этот элемент также имеет 4 мета-состояния , наиболее стабильным из которых является236 кв.м.
Np
(t 1/2 22,5 часа).

Изотопы нептуния варьируются от 219
Np
 к 244
Np
, хотя промежуточный изотоп 221
Np
пока не наблюдалось. Первичная мода распада перед наиболее стабильным изотопом,237
Np
, является захватом электронов (с большой долей альфа-излучения ), а основная мода после этого - бета-излучением . Первичные продукты распада перед237
Np
являются изотопами урана и протактиния , а первичными продуктами после них являются изотопы плутония . Уран-237 и нептуний-239 считаются ведущими опасными радиоизотопами в первый еженедельный период после ядерных осадков в результате ядерного взрыва, причем 239 Np доминируют «в спектре в течение нескольких дней». [2] [3]

Список изотопов [ править ]

Нуклид
[n 1]		ZNИзотопная масса ( Да ) [4] [n 2] [n 3]
Период полураспада
Режим распада
[n 4]		Дочерний изотоп
[n 5]		Спин и
четность
[n 6] [n 7]		Изотопное изобилие
Энергия возбуждения [n 7]
219
Np
[5]		93126219.03162 (9)0,15 (+ 0,72-0,07) мсα215 Па(9 / 2-)
220
Np
[6]		93127220.03254 (21) #25 (+ 14-7) мксα216 Па1- #
222
Np
[7]		93129380 (+ 260-110) нсα218 Па1- #
223
Np
[8]		93130223.03285 (21) #2,15 (+ 100-52) мксα219 Па9 / 2-
224
Np
[9]		93131224.03422 (21) #38 (+ 26-11) мксα (83%)220 мл Па1- #
α (17%)220 м2 Па
225
Np
93132225.03391 (8)6 (5) мсα221 Па9 / 2- #
226
Np
93133226.03515 (10) #35 (10) мсα222 Па
227
Np
93134227.03496 (8)510 (60) мсα (99,95%)223 Па5 / 2- #
β + (0,05%)227 U
228
Np
93135228.03618 (21) #61,4 (14) сβ + (59%)228 U
α (41%)224 Па
β + , SF (0,012%)(разные)
229
Np
93136229.03626 (9)4,0 (2) минα (51%)225 Па5/2 + #
β + (49%)229 U
230
Np
93137230.03783 (6)4,6 (3) минβ + (97%)230 U
α (3%)226 Па
231
Np
93138231.03825 (5)48,8 (2) минβ + (98%)231 U(5/2) (+ #)
α (2%)227 Па
232
Np
93139232.04011 (11) #14,7 (3) минβ + (99,99%)232 U(4+)
α (0,003%)228 Па
233
Np
93140233.04074 (5)36,2 (1) минβ + (99,99%)233 U(5/2 +)
α (0,001%)229 Па
234
Np
93141234,042895 (9)4,4 (1) гβ +234 U(0+)
235
Np
93142235.0440633 (21)396,1 (12) сутEC235 U5/2 +
α (0,0026%)231 Па
236
Np
[n 8]		93143236,04657 (5)1.54 (6) × 10 5  летЭК (87,3%)236 U(6-)
β - (12,5%)236 Pu
α (0,16%)232 Па
236 кв.м.
Np
60 (50) кэВ22,5 (4) чЭК (52%)236 U1
β - (48%)236 Pu
237
Np
[n 8] [n 9]		93144237.0481734 (20)2,144 (7) × 10 6  летα233 Па5/2 +След [n 10]
SF (2 × 10 −10 %)(разные)
КД (4 × 10 −12 %)207 тл
30 мг
238
Np
93145238.0509464 (20)2,117 (2) дβ -238 Pu2+
238 кв.м.
Np
2300 (200) # кэВ112 (39) нс
239
Np
93146239.0529390 (22)2,356 (3) сутβ -239 Pu5/2 +След [n 10]
240
Np
93147240.056162 (16)61,9 (2) минβ -240 Pu(5+)След [n 11]
240 кв.м.
Np
20 (15) кэВ7,22 (2) минβ - (99,89%)240 Pu1 (+)
ИТ (0,11%)240 Нп
241
Np
93148241.05825 (8)13,9 (2) минβ -241 Pu(5/2 +)
242
Np
93149242.06164 (21)2,2 (2) минβ -242 Pu(1+)
242 кв.м.
Np
0 (50) # кэВ5,5 (1) мин6 + #
243
Np
93150243.06428 (3) #1,85 (15) минβ -243 Pu(5 / 2-)
244
Np
93151244.06785 (32) #2,29 (16) минβ -244 Pu(7-)
  1. ^ m Np - Возбужденный ядерный изомер .
  2. ^ () - Неопределенность (1 σ ) дана в сжатой форме в скобках после соответствующих последних цифр.
  3. ^ # - Атомная масса с пометкой #: значение и погрешность получены не из чисто экспериментальных данных, а, по крайней мере, частично из трендов по массовой поверхности (TMS).
  4. ^ Режимы распада:
    CD:Распад кластера
    EC:Электронный захват
    ЭТО:Изомерный переход
    SF:Самопроизвольное деление
  5. ^ Дочерний символ выделен жирным курсивом - дочерний продукт почти стабилен
  6. ^ () значение спина - указывает вращение со слабыми аргументами присваивания.
  7. ^ a b # - Значения, отмеченные знаком #, получены не только из экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично из трендов соседних нуклидов (TNN).
  8. ^ a b Делящийся нуклид
  9. ^ Самый распространенный нуклид
  10. ^ a b Производится при захвате нейтронов в урановой руде
  11. ^ Промежуточный продукт распада 244 Pu

Актиниды против продуктов деления [ править ]

Актиниды и продукты деления по периоду полураспада
  • v
  • т
  • е
Актиниды [10] по цепочке распадаПериод полураспада
( а )		Продукты деления из 235 U по доходности [11]
4 п4 п +14 п +24 п +3
4,5–7%0,04–1,25%<0,001%
228 Ра№4–6 а†155 Euþ
244 смƒ241 Puƒ250 кф227 Ас№10–29 а90 Sr85 кр113м кдþ
232 Uƒ238 Puƒ243 смƒ29–97 а137 Cs151 смþ121 м Sn
248 кн [12]249 Cfƒ242m Amƒ141–351 а

Никакие продукты деления не
имеют период полураспада
в диапазоне
100–210 тыс. Лет.

241 Amƒ251 Cfƒ [13]430–900 а
226 Ra№247 Bk1,3–1,6 тыс. Лет назад
240 Pu229 Чт246 смƒ243 Amƒ4,7–7,4 тыс. Лет
245 смƒ250 см8,3–8,5 тыс. Лет
239 Puƒ24,1 тыс. Лет назад
230 Чт№231 Па№32–76 тыс. Лет назад
236 Npƒ233 Uƒ234 У№150–250 тыс. Лет назад‡99 Tc₡126 Sn
248 см242 Pu327–375 тыс. Лет назад79 Se₡
1,53 млн лет93 Zr
237 Npƒ2,1–6,5 млн лет135 Cs₡107 Pd
236 U247 смƒ15–24 млн лет129 I₡
244 Pu80 млн лет

... не более 15,7 млн ​​лет [14]

232 Чт№238 У№235 Uƒ№0,7–14,1 млрд лет

Легенда для верхнего индекса символов
₡ имеет тепловой захват нейтронов поперечного сечение в диапазоне 8-50 барн
ƒ  делящегося
м  метастабильного изомер
№ прежде всего в природе радиоактивных материалов (NORM)
þ  нейтронных яда (захват тепловых нейтронов поперечного сечения больше , чем 3k барн)
† диапазон 4–97 a: Средноживущий продукт деления
‡ более 200 тыс. Лет назад : Долгоживущий продукт деления

Известные изотопы [ править ]

Нептуний-235 [ править ]

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

  • Альфа-излучение : энергия распада составляет 5,2 МэВ, продукт распада - протактиний-231 .
  • Захват электронов : энергия распада 0,125 МэВ, продукт распада - уран-235.

Этот изотоп нептуния имеет массу 235.044 063 3 ед.

Нептуний-236 [ править ]

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

  • Захват электронов : 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) до урана-232 , который обычно распадается (период полураспада 69 лет) до тория-228 , который через 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 делящийся материал с критической массой 6,79 кг (15,0 фунта). [15]

236
Np
 образуется в небольших количествах в результате реакций захвата (n, 2n) и (γ, n) 237
Np
, [16] однако практически невозможно отделить в каких-либо значительных количествах от его родительского237
Np
. [17] Именно по этой причине, несмотря на его низкую критическую массу и высокое нейтронное сечение, он не исследовался в качестве ядерного топлива в оружии или реакторах. Тем не менее,236
Np
был рассмотрен для использования в масс-спектрометрии и в качестве радиоактивного индикатора , поскольку он распадается преимущественно за счет бета-излучения с длительным периодом полураспада. [18] Было исследовано несколько альтернативных путей производства этого изотопа, а именно те, которые уменьшают разделение изотопов из237
Np
или изомер 236 кв.м.
Np
. Самые благоприятные реакции на накопление236
Np
было показано протонное и дейтронное облучение урана-238 . [18]

Нептуний-237 [ править ]

Схема распада нептуния-237 (упрощенная)

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

В 2002, 237
Np
было показано, что он способен поддерживать цепную реакцию с быстрыми нейтронами , как в ядерном оружии , с критической массой около 60 кг. [19] Однако он имеет низкую вероятность деления при бомбардировке тепловыми нейтронами , что делает его непригодным в качестве топлива для легководных атомных электростанций (в отличие, например, от быстрых реакторов или систем с ускорителем ).

237
Np
является единственным нептуний изотоп производится в значительном количестве в ядерном топливном цикле , и пути последовательного захвата нейтронов от урана-235 (который деления большинства , но не все время) и уран-236 , или (п, 2п) реакций где а быстро нейтрон иногда выбивает нейтрон из урана-238 или изотопов плутония . В долгосрочной перспективе237
Np
также образуется в отработавшем ядерном топливе как продукт распада америция-241 .

237
Np
предполагалось, что это один из самых мобильных нуклидов в хранилище ядерных отходов Юкка-Маунтин .

Использование в производстве плутония-238 [ править ]

Под воздействием нейтронной бомбардировки 237
Np
 может захватывать нейтрон, подвергаться бета-распаду и становиться 238Пу, этот продукт полезен в качестве источника тепловой энергии в радиоизотопном термоэлектрическом генераторе для выработки электричества и тепла в космических аппаратах (таких как зонды New Horizons и Voyager ) и, в недавнем сообщении, в Марсианской научной лаборатории (Curiosity вездеход). Эти приложения экономически практичны там, где фотоэлектрические источники энергии слабы или несовместимы из-за того, что зонды находятся слишком далеко от солнца или марсоходы сталкиваются с климатическими явлениями, которые могут блокировать солнечный свет на длительные периоды. Космические зонды и вездеходы также используют тепловую мощность генератора, чтобы поддерживать свои инструменты и внутренние устройства в тепле. [20]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Пеппард, Д. Ф.; Мейсон, GW; Серый, PR; Мех, Дж. Ф. (1952). «Возникновение серии (4n + 1) в природе» (PDF) . Журнал Американского химического общества . 74 (23): 6081–6084. DOI : 10.1021 / ja01143a074 .
  2. ^ [Дозиметрия на пленке в ядерных испытаниях в атмосфере, Комитет по дозиметрии на пленке в испытаниях ядерной атмосферы, Комиссия по инженерным и техническим системам, Отдел инженерных и физических наук, Национальный исследовательский совет. pg24-35]
  3. ^ Анализ границ эффектов фракционирования радионуклидов в выпадениях на оценку доз для ветеранов-атомщиков DTRA-TR-07-5. 2007 г.
  4. ^ Ван, М .; Audi, G .; Кондев Ф.Г .; Хуанг, WJ; Naimi, S .; Сюй, X. (2017). «Оценка атомной массы AME2016 (II). Таблицы, графики и ссылки» (PDF) . Китайская физика C . 41 (3): 030003-1–030003-442. DOI : 10.1088 / 1674-1137 / 41/3/030003 .
  5. ^ Ян, H; Ma, L; Чжан, З; Ян, C; Ган, З; Чжан, М; и другие. (2018). «Свойства альфа-распада полумагического ядра 219 Np» . Физика Письма Б . 777 : 212–216. DOI : 10.1016 / j.physletb.2017.12.017 .
  6. ^ Чжан, З.Ы .; Ган, З.Г .; Ян, HB; и другие. (2019). «Новый изотоп 220 Np: исследование устойчивости закрытия оболочки N = 126 в нептунии». Письма с физическим обзором . 122 (19): 192503. DOI : 10,1103 / PhysRevLett.122.192503 .
  7. ^ Ma, L .; Zhang, ZY; Ган, З.Г .; и другие. (2020). «Короткоживущий α-излучающий изотоп 222 Np и стабильность магической оболочки N = 126». Письма с физическим обзором . 125 : 032502. дои : 10,1103 / PhysRevLett.125.032502 .
  8. ^ Sun, MD; и другие. (2017). «Новый короткоживущий изотоп 223 Np и отсутствие замыкания подоболочки Z = 92 вблизи N = 126» . Физика Письма Б . 771 : 303–308. Bibcode : 2017PhLB..771..303S . DOI : 10.1016 / j.physletb.2017.03.074 .
  9. ^ Хуанг, TH; и другие. (2018). «Идентификация нового изотопа 224 Np» (pdf) . Physical Review C . 98 (4): 044302. Bibcode : 2018PhRvC..98d4302H . DOI : 10.1103 / PhysRevC.98.044302 .
  10. ^ Плюс радий (элемент 88). Хотя на самом деле он является субактинидом, он непосредственно предшествует актинию (89) и следует за трехэлементным промежутком нестабильности после полония (84), где нет нуклидов с периодом полураспада не менее четырех лет (самый долгоживущий нуклид в промежутке - радон-222 с периодом полураспада менее четырех суток ). Самый долгоживущий изотоп радия, 1600 лет, поэтому заслуживает включения этого элемента в этот список.
  11. ^ В частности, отделения U-235 тепловыми нейтронами , например, в типичном ядерном реакторе .
  12. ^ Milsted, J .; Фридман, AM; Стивенс, CM (1965). «Альфа-период полураспада берклия-247; новый долгоживущий изомер берклия-248». Ядерная физика . 71 (2): 299. Bibcode : 1965NucPh..71..299M . DOI : 10.1016 / 0029-5582 (65) 90719-4 .
    «Изотопные анализы выявили вид с массой 248 в постоянной численности в трех образцах, проанализированных в течение примерно 10 месяцев. Это было приписано изомеру Bk 248 с периодом полураспада более 9 [лет]. Рост Cf не наблюдался. 248 , и нижний предел для β - периода полураспада может быть установлен на уровне примерно 10 4 [лет]. Альфа-активность, связанная с новым изомером, не обнаружена; период полураспада альфа, вероятно, превышает 300 [лет] ]. "
  13. ^ Это самый тяжелый нуклид с периодом полураспада не менее четырех лет до " моря нестабильности ".
  14. ^ Исключая " классически стабильные " нуклиды с периодом полураспада, значительно превышающим 232 Th; например, в то время как 113m Cd имеет период полураспада всего четырнадцать лет, период полураспада 113 Cd составляет почти восемь квадриллионов лет.
  15. ↑ Заключительный отчет, оценка данных по безопасности ядерной критичности и пределов для актинидов при транспортировке. Архивировано 19 мая 2011 г.в Wayback Machine , Французская Республика, Институт радиозащиты и Срете Нуклер, Департамент профилактики и исследования аварий.
  16. ^ Анализ повторного использования урана, извлеченного при переработке коммерческого отработавшего топлива LWR , Министерство энергетики США, Национальная лаборатория Окриджа.
  17. ^ ** Юкка Лехто; Сяолинь Хоу (2011). «15.15: Нептуний». Химия и анализ радионуклидов (1-е изд.). Джон Вили и сыновья . 231. ISBN. 3527633022.
  18. ^ a b Джером, СМ; Иванов, П .; Larijani, C .; Паркер, диджей; Реган, PH (2014). «Производство Нептуния-236г». Журнал экологической радиоактивности . 138 : 315–322. DOI : 10.1016 / j.jenvrad.2014.02.029 .
  19. ↑ П. Вайс (26 октября 2002 г.). «Neptunium Nukes? Малоизученный металл становится критическим» . Новости науки . 162 (17): 259. DOI : 10,2307 / 4014034 . Архивировано из оригинального 15 декабря 2012 года . Проверено 7 ноября 2013 года .
  20. ^ Витце, Александра (27 ноября 2014 г.). «Ядерная энергетика: отчаянно ищет плутоний» . Природа . 515 (7528): 484–486. Bibcode : 2014Natur.515..484W . DOI : 10.1038 / 515484a .
  • Изотопные массы из:
    • Ауди, Жорж; Берсильон, Оливье; Blachot, Жан; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), " Оценка ядерных свойств и свойств распада N UBASE " , Nuclear Physics A , 729 : 3–128, Bibcode : 2003NuPhA.729 .... 3A , doi : 10.1016 / j.nuclphysa.2003.11 0,001
  • Изотопные составы и стандартные атомные массы из:
    • де Лаэтер, Джон Роберт ; Бёльке, Джон Карл; Де Бьевр, Поль; Хидака, Хироши; Пайзер, Х. Штеффен; Росман, Кевин-младший; Тейлор, Филип DP (2003). «Атомный вес элементов. Обзор 2000 (Технический отчет IUPAC)» . Чистая и прикладная химия . 75 (6): 683–800. DOI : 10.1351 / pac200375060683 .
    • Визер, Майкл Э. (2006). «Атомный вес элементов 2005 (Технический отчет IUPAC)» . Чистая и прикладная химия . 78 (11): 2051–2066. DOI : 10,1351 / pac200678112051 . Выложите резюме .
  • Данные о периоде полураспада, спине и изомерах выбраны из следующих источников.
    • Ауди, Жорж; Берсильон, Оливье; Blachot, Жан; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), " Оценка ядерных свойств и свойств распада N UBASE " , Nuclear Physics A , 729 : 3–128, Bibcode : 2003NuPhA.729 .... 3A , doi : 10.1016 / j.nuclphysa.2003.11 0,001
    • Национальный центр ядерных данных . «База данных NuDat 2.x» . Брукхейвенская национальная лаборатория .
    • Холден, Норман Э. (2004). «11. Таблица изотопов». В Лиде, Дэвид Р. (ред.). CRC Справочник по химии и физике (85-е изд.). Бока-Ратон, Флорида : CRC Press . ISBN 978-0-8493-0485-9.