Уран-233

Уран-233
Название, символ	Уран-233, 233U
Нейтронов	141
Свойства нуклида
Атомная масса	233,0396352(29) а. е. м.
Дефект массы	36 920,0(27) кэВ
Удельная энергия связи (на нуклон)	7 603,953(12) кэВ
Период полураспада	159 200 лет
Продукты распада	229Th
Родительские изотопы	233Pa (β−) 233Np (β+) 237Pu (α)
Спин и чётность ядра	5/2+
Канал распада Энергия распада α-распад 4,9085(12) МэВ SF 24Ne, 28Mg
Таблица нуклидов
Медиафайлы на Викискладе

Ура́н-233 (англ. uranium-233) — радиоактивный нуклид химического элемента урана с атомным номером 92 и массовым числом 233. Является членом радиоактивного семейства 4n+1, называемого рядом нептуния. Обладает способностью делиться под воздействием нейтронов, благодаря чему используется в качестве ядерного топлива в некоторых типах ядерных реакторов. Был открыт в 1941—1942 гг. Сиборгом, Гофманом и Стоутоном (англ. R. W. Stoughton).

Активность одного грамма этого нуклида составляет приблизительно 356,54 МБк.

Образование и распад

Уран-233 образуется в результате следующих распадов:

• β⁺-распад нуклида ²³³Np (период полураспада составляет 36,2(1) мин):

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

• β⁻-распад нуклида ²³³Pa (период полураспада составляет 26,967(2) суток):

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

• α-распад нуклида ²³⁷Pu (период полураспада составляет 45,2(1) суток):

$\mathrm {^{237}_{94}Pu} \rightarrow \mathrm {^{233}_{92}U} +\mathrm {^{4}_{2}He} .$

Распад урана-233 происходит по следующим направлениям:

• α-распад в ²²⁹Th (вероятность 100 %, энергия распада 4 908,5(12) кэВ):

$\mathrm {^{233}_{92}U} \rightarrow \mathrm {^{229}_{90}Th} +\mathrm {^{4}_{2}He} ;$

энергия испускаемых α-частиц 4 729,2 кэВ (в 1,610 % случаев), 4 783,5 кэВ (в 13,20 % случаев) и 4 824,2 кэВ (в 84,4 % случаев).

• Спонтанное деление (вероятность менее 6⋅10⁻⁹ %);
• Кластерный распад с образованием нуклида ²⁸Mg (вероятность распада менее 1,3⋅10⁻¹³ %):

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

• Кластерный распад с образованием нуклида ²⁴Ne (вероятность распада 7,2(9)⋅10⁻¹¹ %):

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

Получение

Уран-233 получают путём облучения нейтронами тория-232. Превращение происходит по следующей цепочке:

$\mathrm {^{1}_{0}n} +\mathrm {^{232}_{90}Th} \rightarrow \mathrm {^{233}_{90}Th} {\xrightarrow[{22,3\ min}]{\beta ^{-}\ 1,243\ MeV}}\mathrm {^{233}_{91}Pa} {\xrightarrow[{26,967\ d}]{\beta ^{-}\ 0,5701\ MeV}}\mathrm {^{233}_{92}U} .$

Применение

200-метровое облако над территорией Frenchman Flat после взрыва Teapot «MET» 15 апреля 1955 года, 22 кт. Этот снаряд имел сердцевину из урана-233

• Благодаря своей способности делиться под воздействием нейтронов, уран-233 используется в качестве ядерного топлива в некоторых типах ядерных реакторов (является основой уран-ториевого топливного цикла). Средняя энергия, выделяющаяся при делении одного ядра урана-233 с учётом распада осколков, составляет приблизительно 197,9 МэВ = 3,171⋅10⁻¹¹ Дж, или 19,09 ТДж/моль = 81,95 ТДж/кг.
• Возможно применение урана-233 в качестве делящегося компонента ядерного оружия. Во время операции Teapot была взорвана бомба с сердечником, содержащим уран-233. Примесь урана-232 в уране-233 создаёт жёсткое проникающее излучение, поэтому несмотря на меньшую критическую массу урана-233 по сравнению с ураном-235, именно последний используется при изготовлении ядерных зарядов ввиду относительно слабой радиоактивности.

См. также

• Изотопы урана
• Ториевая ядерная программа