Уран-232

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Уран-232
Общие сведения
Название, символ Уран-232, 232U
Нейтронов 140
Протонов 92
Свойства нуклида
Атомная масса 232,0371562(24)[1] а. е. м.
Избыток массы 34 610,7(22)[1] кэВ
Удельная энергия связи (на нуклон) 7 611,892(10)[1] кэВ
Период полураспада 68,9(4)[2] года
Продукты распада 228Th
Родительские изотопы 232Pa (β)
232Np (β+)
236Pu (α)
Спин и чётность ядра 0+[2]
Канал распада Энергия распада
α-распад 5,41363(9)[1] МэВ
SF
24Ne, 28Mg

Ура́н-232 (англ. uranium-232) — радиоактивный нуклид химического элемента урана с атомным номером 92 и массовым числом 232. Благодаря длинной цепи распада и большему, чем у большинства других изотопов, удельному энерговыделению, уран-232 является перспективным нуклидом для применения в радиоизотопных источниках энергии.

Активность одного грамма этого нуклида составляет приблизительно 827,38 ГБк.

Образование и распад[править | править вики-текст]

Уран-232 образуется в результате следующих распадов:

\mathrm{^{232}_{93}Np}\rightarrow\mathrm{~^{232}_{92}U} + e^+ + {\nu}_e;
\mathrm{^{232}_{91}Pa} \rightarrow \mathrm{^{232}_{92}U} + e^- + \bar{\nu}_e;
  • α-распад нуклида 236Pu (период полураспада составляет 2,858(8)[2] года):
\mathrm{^{236}_{94}Pu} \rightarrow \mathrm{^{232}_{92}U} + \mathrm{^{4}_{2}He}.

Распад урана-232 происходит по следующим направлениям:

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

энергия испускаемых α-частиц 5 263,36 кэВ (в 31,55 % случаев) и 5 320,12 кэВ (в 68,15 % случаев)[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}.

Получение[править | править вики-текст]

Уран-232 образуется в качестве побочного продукта при наработке урана-233 путём бомбардировки нейтронами тория-232. Наряду с реакцией образования урана-233, в облучаемом ториевом топливе происходят следующие побочные реакции:

\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}.

Ввиду того, что эффективное сечение реакций (n, 2n) для тепловых нейтронов мало, выход урана-232 зависит от наличия значительного количества быстрых нейтронов (с энергией не менее 6 МэВ).

Если в ториевом топливе присутствует в значительных количествах нуклид торий-230, то образование урана-232 дополняется следующей реакцией, идущей с тепловыми 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 как наличие урана-232 в облученном топливе затрудняет безопасность работы с ним (см. раздел «Применение»), для снижения образования урана-232 необходимо использовать ториевое топливо с минимальной концентрацией тория-230[4].

Применение[править | править вики-текст]

Уран-232 является родоначальником длинной цепочки распада, в которую входят нуклиды-излучатели жёстких гамма-квантов[5]:

232U (α; 68,9 года)
228Th (α; 1,9 года)
224Ra (α; 3,6 суток; испускает γ-квант 0,24 МэВ в 4,10 % случаев распада)
220Rn (α; 56 с; γ 0,55 МэВ, 0,114 %)
216Po (α; 0,15 с)
212Pb (β−; 10,64 часа)
212Bi (α; 61 мин; γ 0,73 МэВ, 6,67 %; γ 1,62 МэВ, 1,47 %)
208Tl (β−; 3 мин; γ 2,6 МэВ, 99,16 %; γ 0,58 МэВ, 84,5 %)
208Pb (стабильный)

Быстрая последовательность распадов, начинающихся с радия-224, сопровождается значительным количеством гамма-излучения, при этом около 85 % всей энергии гамма-излучения образуется при распаде таллия-208, излучающего преимущественно гамма-кванты с энергией 2,6 МэВ[4]. Данная особенность приводит к тому, что наличие урана-232 в качестве примеси к урану-233 является крайне нежелательным, повышая опасность работы с ним.

С другой стороны, высокое удельное энерговыделение делает этот нуклид чрезвычайно перспективным для использования в радиоизотопных источниках энергии.

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

Легче:
уран-231
Уран-232 является
изотопом урана
Тяжелее:
уран-233
Изотопы элементов · Таблица нуклидов