Uran-233

Uranium-233 ( eng. uranium-233 ) er et radioaktivt nuklid af det kemiske grundstof uran med atomnummer 92 og massenummer 233. Det er medlem af den radioaktive 4n+1 - familie , kaldet neptunium-serien . Det har evnen til at fission under påvirkning af neutroner, på grund af hvilket det bruges som nukleart brændsel i nogle typer atomreaktorer . Det blev åbnet i 1941-1942. Seaborg , Hoffmann og Stoughton ( Eng. RW Stoughton ) [3] .

Aktiviteten af et gram af dette nuklid er ca. 356,54 MBq .

Dannelse og forfald

Uran-233 dannes som et resultat af følgende henfald:

β + -henfald af nuklidet 233 Np (halveringstid er 36,2(1) [2] min):

{\mathrm {^{{233}}_{{93}}Np}}\højrepil {\mathrm {~_{{92}}^{{233}}U}}+e^{+}+{\ nu }_{e};

β − -henfald af nuklid 233 Pa (halveringstid er 26,967(2) [2] dage):

{\mathrm {^{{233}}_{{91}}Pa}}\højrepil {\mathrm {^{{233}}_{{92}}U}}+e^{-}+{\bar {\nu ))_{e};

α-henfald af nuklidet 237 Pu (halveringstid er 45,2(1) [2] dage):

{\mathrm {^{{237}}_{{94}}Pu}}\højrepil {\mathrm {^{{233}}_{{92}}U}}+{\mathrm {^{{4} }_{{2}}Han}}.

Nedbrydningen af uran-233 sker på følgende måder:

α-henfald i 229 Th (sandsynlighed 100 % [2] , henfaldsenergi 4 908,5(12) keV [1] ):

{\mathrm {^{{233}}_{{92}}U}}\højrepil {\mathrm {^{{229}}_{{90}}Th}}+{\mathrm {^{{4} }_{{2}}Han}};

energien af udsendte α-partikler er 4729,2 keV (i 1,610 % af tilfældene), 4783,5 keV (i 13,20 % af tilfældene) og 4824,2 keV (i 84,4 % af tilfældene) [4] .

Spontan fission (sandsynlighed mindre end 6⋅10 −9 %) [2] ;
Klyngehenfald med dannelsen af nuklidet 28 Mg (henfaldssandsynligheden er mindre end 1,3⋅10 −13 %) [2] :

{\mathrm {^{{233}}_{{92}}U}}\højrepil {\mathrm {^{{205}}_{{80}}Hg}}+{\mathrm {^{{28} }_{{12}}Mg}};

Klyngehenfald med dannelsen af nuklidet 24 Ne (henfaldssandsynlighed 7.2(9)⋅10 −11 %) [2] :

{\mathrm {^{{233}}_{{92}}U}}\højrepil {\mathrm {^{{209}}_{{82}}Pb}}+{\mathrm {^{{24} }_{{10}}Ne}}.

Henter

Uranium-233 opnås ved at bestråle thorium-232 med neutroner . Transformationen sker i følgende kæde:

{\mathrm {^{{1}}_{{0}}n}}+{\mathrm {^{{232}}_{{90}}Th}}\højrepil {\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}}.

Ansøgning

På grund af dets evne til at fission under påvirkning af neutroner, bruges uranium-233 som nukleart brændsel i nogle typer atomreaktorer (det er grundlaget for uran-thorium brændselskredsløbet ). Den gennemsnitlige energi, der frigives under spaltningen af en uran-233-kerne, under hensyntagen til nedbrydningen af fragmenter, er cirka 197,9 MeV = 3,171⋅10 −11 J , eller 19,09 TJ/ mol = 81,95 TJ/kg [5] .
Det er muligt at bruge uranium-233 som en fissil komponent i atomvåben . Under Operation Teapot blev en bombe indeholdende uranium-233 detoneret. Blandingen af uran-232 i uran-233 skaber hård gennemtrængende stråling, og på trods af den lavere kritiske masse af uran-233 sammenlignet med uran-235, er det derfor sidstnævnte, der bruges til fremstilling af nukleare ladninger på grund af relativt svag radioaktivitet .

Se også

Noter

↑ 1 2 3 4 5 Audi G. , Wapstra AH , Thibault C. AME2003-atommasseevalueringen (II). Tabeller, grafer og referencer (engelsk) // Kernefysik A . - 2003. - Bd. 729 . - s. 337-676 . - doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003 . - .
↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Audi G. , Bersillon O. , Blachot J. , Wapstra AH NUBASE-evalueringen af nukleare og henfaldsegenskaber // Nuclear Physics A . - 2003. - T. 729 . - S. 3-128 . - doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001 . - .
↑ Ny isotop af uran // UFN . - 1947 . - Nr. 9 . - S. 139 . Arkiveret fra originalen den 15. oktober 2008.
↑ Properties of 233 U på IAEA (International Atomic Energy Agency) hjemmeside (utilgængeligt link)
↑ Tabel over fysiske og kemiske konstanter, afsnit 4.7.1: Nuklear fission (link utilgængeligt) . Kaye & Laby Online. Hentet 16. maj 2010. Arkiveret fra originalen 5. marts 2010. (ubestemt)