Уран-232

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук

Уран-232 (англ. uranium-232) — радіоактивний нуклід хімічного елемента урану з атомним номером 92 і масовим числом 232. Завдяки довгому ланцюгу розпаду і більшому, ніж у більшості інших ізотопів, питомому енерговиділенню, уран-232 є перспективним нуклідом для застосування в радіоізотопних джерелах енергії.

Активність одного грама цього нукліду становить приблизно 827,38 ГБК.

Утворення і розпад[ред.ред. код]

Уран-232 утворюється в результаті наступних розпадів:

\mathrm{^{232}_{93}Np}\rightarrow\mathrm{~^{232}_{92}U} + e^+ + {\nu}_e;
\mathrm{^{234}_{91}Pa} \rightarrow \mathrm{^{234}_{92}U} + e^- + \bar{\nu}_e;
  • α-розпад нукліду 236Pu (період напіврозпаду становить 2,858(8)[1] року):
\mathrm{^{236}_{94}Pu} \rightarrow \mathrm{^{232}_{92}U} + \mathrm{^{4}_{2}He}.

Розпад урану-232 відбувається за такими напрямами:

\mathrm{^{232}_{92}U} \rightarrow \mathrm{^{228}_{90}Th} + \mathrm{^{4}_{2}He};

енергія випускаємих α-частинок 5 263,36 кеВ (в 31,55 % випадків) и 5 320,12 кеВ (в 68,15 % випадків)[3].

\mathrm{^{232}_{92}U} \rightarrow \mathrm{^{204}_{80}Hg} + \mathrm{^{28}_{12}Mg};
\mathrm{^{232}_{92}U} \rightarrow \mathrm{^{208}_{82}Pb} + \mathrm{^{24}_{10}Ne}.

Отримання[ред.ред. код]

Уран-232 утворюється як побічний продукт при напрацюванні урану-233 шляхом бомбардування нейтронами торію-232. Поряд з реакцією утворення урану-233, в торієвому паливі, що опромінюється відбуваються такі побічні реакції:

\mathrm{^{232}_{90}Th} (n,\gamma) \rightarrow \mathrm{^{233}_{90}Th} \xrightarrow[22,3\ min]{\beta^-\ 1,243\ MeV} \mathrm{^{233}_{91}Pa} \xrightarrow[26,967\ d]{\beta^-\ 0,5701\ MeV} \mathrm{^{233}_{92}U}(n, 2n) \rightarrow \mathrm{^{232}_{92}U};
\mathrm{^{232}_{90}Th} (n,\gamma) \rightarrow \mathrm{^{233}_{90}Th} \xrightarrow[22,3\ min]{\beta^-\ 1,243\ MeV} \mathrm{^{233}_{91}Pa} (n, 2n) \rightarrow \mathrm{^{232}_{91}Pa} \xrightarrow[1,31\ d]{\beta^-\ 1,337\ MeV} \mathrm{^{232}_{92}U};
\mathrm{^{232}_{90}Th} (n,2n) \rightarrow \mathrm{^{231}_{90}Th} \xrightarrow[25,52\ h]{\beta^-\ 0,3916\ MeV} \mathrm{^{231}_{91}Pa} (n, \gamma) \rightarrow \mathrm{^{232}_{91}Pa} \xrightarrow[1,31\ d]{\beta^-\ 1,337\ MeV} \mathrm{^{232}_{92}U}.

З огляду на те, що ефективний перетин реакцій (n, 2n) для теплових нейтронів мал, вихід урану-232 залежить від наявності значної кількості швидких нейтронів (з енергією не менше 6 МеВ).

Якщо в торієвому паливі присутній в значних кількостях нуклід торій-230, то утворення урану-232 доповнюється наступною реакцією, що йде з тепловими нейтронами:

\mathrm{^{230}_{90}Th} + ^{1}_{0}n \rightarrow \mathrm{^{231}_{90}Th} \xrightarrow[25,52\ h]{\beta^-\ 0,3916\ MeV} \mathrm{^{231}_{91}Pa} (n, \gamma) \rightarrow \mathrm{^{232}_{91}Pa} \xrightarrow[1,31\ d]{\beta^-\ 1,337\ MeV} \mathrm{^{232}_{92}U}.

Так як наявність урану-232 в опроміненому паливі ускладнює безпеку роботи з ним (див. розділ «Застосування»), для зниження утворення урану-232 необхідно використовувати торієве паливо з мінімальною концентрацією торію-230 [4].

Застосування[ред.ред. код]

Уран-232 є родоначальником довгого ланцюжка розпаду, в який входять нукліди-випромінювачі жорстких гамма-квантів [5]:

232 U (α; 68,9 року)
228 Th (α; 1,9 року)
224 Ra (α; 3,6 доби; випускає γ-квант 0,24 МеВ в 4,10% випадків розпаду)
220 Rn (α; 56 с; γ 0,55 МеВ, 0,114%)
216 Po (α; 0,15 с)
212 Pb (β-; 10,64 години)
212 Bi (α; 61 с; γ 0,73 МеВ, 6,67%; γ 1,62 МеВ, 1,47%)
208 Tl (β-; 3 хв; γ 2,6 МеВ, 99,16%; γ 0,58 МеВ, 84,5%)
208 Pb (стабільний)

Швидка послідовність розпадів, що починаються з радію-224, супроводжується значною кількістю гамма-випромінювання, при цьому близько 85% всієї енергії гамма-випромінювання утворюється при розпаді талію-208, що випромінює переважно гамма-кванти з енергією 2,6 МеВ [4]. Дана особливість призводить до того, що наявність урану-232 в якості домішки до урану-233 є вкрай небажаним, утруднюючи безпеку роботи з ним.

З іншого боку, висока питоме енерговиділення робить цей нуклід надзвичайно перспективним для використання в радіоізотопних джерелах енергії.

Див. також[ред.ред. код]

Примітки[ред.ред. код]

  1. а б в г д е ж The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties
  2. The AME2003 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references.
  3. Властивості232U на сайті IAEA (International Atomic Energy Agency)
  4. а б Carey Sublette. «Nuclear Weapons Frequently Asked Questions» (англійською). nuclearweaponarchive.org. Архів оригіналу за 2012-04-26. Процитовано 2010-05-25. 
  5. Таблиця нуклідів на сайті МАГАТЕ