Уран-236

Уран-236, ²³⁶ U
Общий
Символ	²³⁶ U
Имена	уран-236, U-236
Протоны	92
Нейтронов	144
Данные о нуклидах
Природное изобилие	<10 ⁻¹¹
Период полураспада	2.348 x10 ⁷ лет
Родительские изотопы	²³⁶ Па ²³⁶ Np ²⁴⁰ Pu
Продукты распада	²³² Чт
Изотопная масса	236.045568 (2) u
Вращение	0+
Связующая энергия	1790415.042 ± 1.974 кэВ
Режимы распада
Режим распада	Энергия распада ( МэВ )
Альфа	4,572
Изотопы урана Полная таблица нуклидов

Уран-236 ( ²³⁶ U) - это изотоп урана, который не расщепляется с тепловыми нейтронами и не является очень хорошим фертильным материалом , но обычно считается неприятным и долгоживущим радиоактивным отходом . Он содержится в отработавшем ядерном топливе и в переработанном уране, полученном из отработавшего ядерного топлива.

Создание и доход [ править ]

В делящегося изотопа уран-235 топливо наиболее ядерных реакторов . Когда ²³⁵ U поглощает тепловой нейтрон , может происходить один из двух процессов. Примерно в 82% случаев он будет делиться ; примерно в 18% случаев он не будет делиться, вместо этого испуская гамма-излучение и выделяя ²³⁶ U. Таким образом, выход ²³⁶ U на реакцию ²³⁵ U + n составляет около 18%, а выход делящихся продуктов распада составляет около 82%. . Для сравнения, выходы наиболее распространенных индивидуальных продуктов деления, таких как цезий-137 , стронций-90 и технеций-99.составляют от 6% до 7%, а совокупный выход средне- (10 лет и более) и долгоживущих продуктов деления составляет около 32% или на несколько процентов меньше, поскольку некоторые из них разрушаются при захвате нейтронов .

Второй по популярности делящийся изотоп плутоний-239 также может делиться или не делиться при поглощении теплового нейтрона. Полученный плутоний-240 составляет значительную часть плутония реакторного качества (плутоний, рециркулируемый из отработавшего топлива, которое первоначально было изготовлено из обогащенного природного урана, а затем использовалось один раз в LWR ). ²⁴⁰ Pu распадается с периодом полураспада 6561 лет в ²³⁶ U. В закрытом ядерного топливного цикла , наиболее ²⁴⁰ Pu будет делится ' (возможно , после более чем один захват нейтронов) , прежде чем он распадается, но ²⁴⁰ Pu отброшен , как ядерные отходы будут затухать за тысячи лет.

Актиниды и продукты деления по периоду полураспада v т е
Актиниды ^[1] по цепочке распада				Период полураспада ( а )	Продукты деления из ²³⁵ U по выходу ^[2]
4 п	4 п +1	4 п +2	4 п +3		Продукты деления из ²³⁵ U по выходу ^[2]
4 п	4 п +1	4 п +2	4 п +3			4,5–7%	0,04–1,25%	<0,001%
²²⁸ Ра^№				4–6 а	†		¹⁵⁵ Eu^þ
²⁴⁴ см^ƒ	²⁴¹ Pu^ƒ	²⁵⁰ кф	²²⁷ Ас^№	10–29 а		⁹⁰ Sr	⁸⁵ кр	^113м кд^þ
²³² U^ƒ		²³⁸ Pu^ƒ	²⁴³ см^ƒ	29–97 а		¹³⁷ Cs	¹⁵¹ см^þ	^{121 м} Sn
²⁴⁸ кн^[3]	²⁴⁹ Cf^ƒ	^242m Am^ƒ		141–351 а	Никакие продукты деления не имеют период полураспада в диапазоне 100–210 тыс. Лет.
	²⁴¹ Am^ƒ		²⁵¹ Cf^ƒ^[4]	430–900 а
		²²⁶ Ra^№	²⁴⁷ Bk	1,3–1,6 тыс. Лет назад
²⁴⁰ Pu	²²⁹ Чт	²⁴⁶ см^ƒ	²⁴³ Am^ƒ	4,7–7,4 тыс. Лет
	²⁴⁵ см^ƒ	²⁵⁰ см		8,3–8,5 тыс. Лет
			²³⁹ Pu^ƒ	24,1 тыс. Лет назад
		²³⁰ Чт^№	²³¹ Па^№	32–76 тыс. Лет назад
²³⁶ Np^ƒ	²³³ U^ƒ	²³⁴ У^№		150–250 тыс. Лет назад	‡	⁹⁹ Tc^₡	¹²⁶ Sn
²⁴⁸ см		²⁴² Pu		327–375 тыс. Лет назад			⁷⁹ Se^₡
				1,53 млн лет		⁹³ Zr
	²³⁷ Np^ƒ			2,1–6,5 млн лет		¹³⁵ Cs^₡	¹⁰⁷ Pd
²³⁶ U			²⁴⁷ см^ƒ	15–24 млн лет			¹²⁹ I^₡
²⁴⁴ Pu				80 млн лет	... не более 15,7 млн лет ^[5]
²³² Чт^№		²³⁸ У^№	²³⁵ U^ƒ№	0,7–14,1 млрд лет	... не более 15,7 млн лет ^[5]
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

Хотя большая часть урана-236 была произведена путем захвата нейтронов в ядерных энергетических реакторах, он по большей части хранится в ядерных реакторах и хранилищах отходов. Наиболее значительный вклад в содержание урана-236 в окружающей среде вносит реакция ²³⁸ U (n, 3n) ²³⁶ U быстрыми нейтронами в термоядерном оружии . Испытания атомной бомбы 1940-х, 1950-х и 1960-х годов подняли уровень изобилия в окружающей среде значительно выше ожидаемого естественного уровня. ^[6]

Разрушение и распад [ править ]

²³⁶ U при поглощении теплового нейтрона не подвергается делению, а превращается в ²³⁷ U, который быстро бета распадается до 237 Np . Тем не менее, захват нейтронов сечение из ²³⁶ U является низким, и этот процесс не быстро не происходит в тепловом реакторе . Отработанное ядерное топливо обычно содержит около 0,4% ²³⁶ U. Обладая гораздо большим поперечным сечением , ²³⁷ Np может в конечном итоге поглотить другой нейтрон , превратившись в 238 Np (который быстро бета распадается до плутония-238.) или делением ( ²³⁷ Np делящийся).

²³⁶ U и большинство других актинидов могут расщепляться быстрыми нейтронами в ядерной бомбе или реакторе на быстрых нейтронах . Небольшое количество реакторов на быстрых нейтронах использовалось в исследовательских целях в течение десятилетий, но их широкое использование для производства энергии еще предстоит.

Уран-236 альфа-распад с периодом полураспада 23,420 миллиона лет до тория-232 . Он дольше, 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 с помощью ядерного топливного цикла , а более долгоживущие уран-235 , уран-238 и торий-232 встречаются в природе.)

Трудность разделения [ править ]

В отличие от плутония , минорных актинидов , продуктов деления или продуктов активации , химические процессы не могут отделить ²³⁶ U от 238 U , ²³⁵ U, 232 U или других изотопов урана. Его даже трудно удалить с помощью изотопного разделения , поскольку при низком обогащении будут концентрироваться не только желательные ²³⁵ U и 233 U, но и нежелательные ²³⁶ U, 234 U и ²³² U. С другой стороны, ²³⁶ U в окружающей среде не может быть выделен из окружающей среды.²³⁸ U и концентрируйте отдельно, что ограничивает его радиационную опасность в любом месте.

Вклад в радиоактивность переработанного урана [ править ]

Период полураспада ²³⁸ U примерно в 190 раз больше, чем у ²³⁶ U; следовательно, ²³⁶ U должен иметь удельную активность примерно в 190 раз больше . То есть в переработанном уране с 0,5% ²³⁶ U, ²³⁶ U и ²³⁸ U будут производить примерно одинаковый уровень радиоактивности . ( ²³⁵ U составляет всего несколько процентов.)

Это соотношение меньше 190, если включены продукты распада каждого из них. Цепочка распада урана-238 в уран-234 и в конечном итоге привести-206 включает в себя излучение восьми альфа - частиц , в то время (сотни тысяч лет) мало по сравнению с периодом полураспада ²³⁸ U, так что образец ²³⁸ U в равновесии с продуктами его распада (как в естественной урановой руде ) будет иметь альфа-активность в восемь раз больше, чем один ²³⁸ U. Даже очищенный природный уран , из которого удалены продукты распада урана, будет содержать равновесное количество ²³⁴U и, следовательно, примерно в два раза выше альфа-активности чистого ²³⁸ U. Обогащение для увеличения содержания ²³⁵ U увеличит ²³⁴ U в еще большей степени, и примерно половина этого ²³⁴ U останется в отработанном топливе. С другой стороны, ²³⁶ U распадается до тория-232 , период полураспада которого составляет 14 миллиардов лет, что эквивалентно скорости распада всего на 31,4% от скорости распада ²³⁸ U.

Обедненный уран [ править ]

Предполагается, что обедненный уран, используемый в пенетраторах с кинетической энергией и т. Д., Должен быть получен из хвостов обогащения урана , которые никогда не подвергались облучению в ядерных реакторах , а не из регенерированного урана . Однако были заявления о том, что в некотором обедненном уране содержится небольшое количество ²³⁶ U. ^[7]

Зажигалка: уран-235	Уран-236 является изотопом из урана	Тяжелее: уран-237
Продукт распада : протактиний-236, нептуний-236, плутоний-240.	Цепочка распада урана-236	Распадается на: торий-232

См. Также [ править ]

Обедненный уран
Урановый рынок
Ядерная переработка
Корпорация США по обогащению
Ядерный топливный цикл
Атомная энергия

Ссылки [ править ]

^ 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 ). Таким образом, самый долгоживущий изотоп радия - 1600 лет, заслуживает включения здесь.
^ В частности, отделения U-235 тепловыми нейтронами , например, в типичном ядерном реакторе .
^ 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] ]. "
^ Это самый тяжелый нуклид с периодом полураспада не менее четырех лет до " Моря нестабильности ".
^ Исключая " классически стабильные " нуклиды с периодом полураспада, значительно превышающим²³² Th; например, в то время как^113m Cd имеет период полураспада всего четырнадцать лет, период полураспада¹¹³ Cd составляет почти восемь квадриллионов лет.
^ Винклер, Стефан; Питер Штайер; Джессика Карилли (2012). «Выпадение бомбы 236U в качестве глобального океанического индикатора с использованием ежегодно расслаивающегося кораллового ядра» . Письма о Земле и планетах . 359–360 (1): 124–130. Bibcode : 2012E и PSL.359..124W . DOI : 10.1016 / j.epsl.2012.10.004 . PMC 3617727 . PMID 23564966 .
↑ ЮНЕП (16 января 2001 г.). «ПРОГРАММА ООН ПО ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ ПОДТВЕРЖДАЕТ УРАН 236, ОБНАРУЖЕННЫЙ В УДАЛЕННЫХ ПЕНЕТРАТОРАХ УРАНА» . Организация Объединенных Наций . Архивировано из оригинала 17 июля 2001 года . Проверено 10 февраля 2021 года .

Внешние ссылки [ править ]

Уран | Программа радиационной защиты | Агентство по охране окружающей среды США
Банк данных по опасным веществам NLM - уран, радиоактивный

[1] 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 ). Таким образом, самый долгоживущий изотоп радия - 1600 лет, заслуживает включения здесь.

[2] ^ В частности, отделения U-235 тепловыми нейтронами , например, в типичном ядерном реакторе .

[3] 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] ]. "

[4] Это самый тяжелый нуклид с периодом полураспада не менее четырех лет до " Моря нестабильности ".

[5] Исключая " классически стабильные " нуклиды с периодом полураспада, значительно превышающим²³² Th; например, в то время как^113m Cd имеет период полураспада всего четырнадцать лет, период полураспада¹¹³ Cd составляет почти восемь квадриллионов лет.

[6] Винклер, Стефан; Питер Штайер; Джессика Карилли (2012). «Выпадение бомбы 236U в качестве глобального океанического индикатора с использованием ежегодно расслаивающегося кораллового ядра» . Письма о Земле и планетах . 359–360 (1): 124–130. Bibcode : 2012E и PSL.359..124W . DOI : 10.1016 / j.epsl.2012.10.004 . PMC 3617727 . PMID 23564966 .

[7] ЮНЕП (16 января 2001 г.). «ПРОГРАММА ООН ПО ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ ПОДТВЕРЖДАЕТ УРАН 236, ОБНАРУЖЕННЫЙ В УДАЛЕННЫХ ПЕНЕТРАТОРАХ УРАНА» . Организация Объединенных Наций . Архивировано из оригинала 17 июля 2001 года . Проверено 10 февраля 2021 года .