Уран-234

Уран-234 ( ²³⁴ U, U-234) - изотоп урана . В природном уране и урановой руды, ²³⁴ U происходит как косвенный продукт распада от урана-238 , но это составляет лишь 0,0055% (55 частей на миллион ) необработанного урана , поскольку его период полураспада от всего 245500 лет составляет лишь около На 1/18000 длины ²³⁸ U. Первичный путь производства ²³⁴ U в результате ядерного распада следующий: ядра урана-238 испускают альфа-частицу, превращаясь в торий-234 . Далее, с коротким периодом полураспада, ²³⁴Ядра Th испускают бета-частицу, чтобы стать протактинием- ²³⁴ ( ²³⁴ Па), или, что более вероятно, ядерным изомером, обозначаемым ^{234 м} Па. Наконец, ядра ²³⁴ Па или ^{234 м} Па испускают другую бета-частицу, чтобы стать ядрами ²³⁴ U.

Ядра урана-234 распадаются посредством альфа-излучения до тория-230, за исключением крошечной доли (частей на миллиард) ядер, которые подвергаются спонтанному делению .

Извлечение довольно небольших количеств ²³⁴ U из природного урана было бы осуществимо с использованием разделения изотопов , аналогичного тому, которое используется для обычного обогащения урана . Однако в химии , физике или технике нет реальной потребности в выделении ²³⁴ U. Очень маленькие чистые образцы ²³⁴ U могут быть извлечены с помощью процесса химического ионного обмена - из образцов плутония-238 , которые были несколько состарены, чтобы позволить некоторый распад до ²³⁴ U через альфа-излучение .

Обогащенный уран содержит больше ²³⁴ U, чем природный уран, как побочный продукт процесса обогащения урана, направленного на получение урана-235 , который концентрирует более легкие изотопы даже сильнее, чем ²³⁵ U. В исследовательском документе МАГАТЭ TECDOC-1529 делается вывод о содержании ²³⁴ U в обогащенном уране. Топливо прямо пропорционально степени обогащения ²³⁵ U 2% ²³⁵ U, что дает 150 г ²³⁴ U / тонну HM, а наиболее распространенное обогащение 4,5% ²³⁵ U дает 400 г ²³⁴ U / тонну HM. ^[1] Увеличен процент от ²³⁴U в обогащенном природном уране приемлем в современных ядерных реакторах . Рециклированный (повторно обогащенный) регенерированный уран содержит еще более высокие фракции ²³⁴ U. Это выгодно, потому что, хотя ²³⁴ U не расщепляется , он имеет тенденцию поглощать медленные нейтроны в ядерном реакторе, воспроизводящем ²³⁵ U. Это намного эффективнее, чем ряд шаги ²³⁸ U + n → 239 Np → 239 Pu при замене потребления делящихся изотопов.

Уран-234 имеет сечение захвата нейтронов около 100 барн для тепловых нейтронов и около 700 барн для его резонансного интеграла - среднего значения нейтронов, имеющих диапазон промежуточных энергий. В ядерном реакторе неделящиеся изотопы ²³⁴ U и ²³⁸ U захватывают нейтроны, воспроизводящие делящиеся изотопы ²³⁵ U и ²³⁹ Pu соответственно. ²³⁴ U превращается в ²³⁵ U легче, и поэтому с большей скоростью, чем ²³⁸ U превращается в ²³⁹ Pu (через нептуний-239 ), потому что ²³⁸U имеет гораздо меньшее сечение захвата нейтронов, всего 2,7 барна. В реакции ²³⁴ U + n → ²³⁵ U содержание ²³⁴ U в обогащенном на 4,5% топливе неуклонно падает в течение периода облучения с 450 г / т ТМ до 205 г / т ТМ в топливе при облучении 60 ГВт · сут / т ТМ. ^[2]

Кроме того, (n, 2n) реакции с быстрыми нейтронами также преобразуют небольшие количества ²³⁵ U в ²³⁴ U. Этому противодействует быстрое превращение доступного ²³⁴ U в ²³⁵ U за счет захвата тепловых нейтронов . Отработанное топливо может содержать до 0,010% ²³⁴ U, или 100 частей на миллион , что выше доли природного урана, составляющего 55 частей на миллион. Обедненный уран, выделенный в процессе обогащения, содержит гораздо меньше ²³⁴ U (около 0,001% ^[3]), что составляет примерно половину радиоактивности обедненного урана от радиоактивности природного урана. Природный уран имеет «равновесную» концентрацию ²³⁴ U - точку, в которой произойдет равное количество распадов ²³⁸ U и ²³⁴ U.

См. Также [ править ]

• Уран-урановое датирование

Ссылки [ править ]