(β −)
235Np ()
239 Pu ()

تدور وتكافؤ النواة 7/2 − قناة الاضمحلال طاقة الاضمحلال تسوس α 4.6783 (7) إلكترون فولت 20 ني ، 25 ني ، 28 ملجم

بخلاف نظير اليورانيوم الآخر الأكثر شيوعًا ، 238 U ، يمكن حدوث تفاعل نووي متسلسل ذاتي الاستدامة في 235 U. لذلك ، يستخدم هذا النظير كوقود في المفاعلات النووية ، وكذلك في الأسلحة النووية.

التكوين والانحلال

يتكون اليورانيوم 235 نتيجة للاضمحلال التالي:

$\backslash \; mathrm\; (^\; (235)\; \_\; (91)\; باسكال)\; \backslash \; rightarrow\; \backslash \; mathrm\; (^\; (235)\; \_\; (92)\; U)\; +\; e\; ^\; -\; +\; \backslash \; bar\; (\backslash \; nu)\; \_e\; ؛$ $\backslash \; mathrm\; (^\; (235)\; \_\; (93)\; Np)\; +\; e\; ^\; -\; \backslash \; rightarrow\; \backslash \; mathrm\; (^\; (235)\; \_\; (92)\; U)\; +\; \backslash \; bar\; (\backslash \; nu)\; \_e؛$ $\backslash \; mathrm\; (^\; (239)\; \_\; (94)\; Pu)\; \backslash \; rightarrow\; \backslash \; mathrm\; (^\; (235)\; \_\; (92)\; U)\; +\; \backslash \; mathrm\; (^\; (4)\; \_\; (2)\; He).$

يحدث اضمحلال اليورانيوم 235 بالطرق التالية:

$\backslash \; mathrm\; (^\; (235)\; \_\; (92)\; U)\; rightarrow\; mathrm\; (^\; (231)\; \_\; (90)\; ث)\; +\; mathrm\; (^\; (4)\; \_\; (2)\; He)\; ؛$ $\backslash \; mathrm\; (^\; (235)\; \_\; (92)\; U)\; rightarrow\; mathrm\; (^\; (215)\; \_\; (82)\; Pb)\; +\; mathrm\; (^\; (20)\; \_\; (10)\; Ne)\; ؛$ $\backslash \; mathrm\; (^\; (235)\; \_\; (92)\; U)\; rightarrow\; mathrm\; (^\; (210)\; \_\; (82)\; Pb)\; +\; mathrm\; (^\; (25)\; \_\; (10)\; Ne)\; ؛$ $\backslash \; mathrm\; (^\; (235)\; \_\; (92)\; U)\; \backslash \; rightarrow\; \backslash \; mathrm\; (^\; (207)\; \_\; (80)\; Hg)\; +\; \backslash \; mathrm\; (^\; (28)\; \_\; (12)\; Mg).$

القسمة القسرية

تم العثور على حوالي 300 نظير لعناصر مختلفة في نواتج انشطار اليورانيوم -235: من = 30 (زنك) إلى Z = 64 (جادولينيوم). منحنى اعتماد العائد النسبي للنظائر المتكونة عند تشعيع اليورانيوم -235 بالنيوترونات البطيئة على العدد الكتلي متماثل ويشبه الحرف "M" في الشكل. يتوافق الحد الأقصى الواضح لهذا المنحنى مع الأعداد الكتلية 95 و 134 ، بينما يقع الحد الأدنى في نطاق أعداد الكتلة من 110 إلى 125. وهكذا ، يحدث انشطار اليورانيوم إلى أجزاء متساوية الكتلة (بأعداد كتلتها 115-119) ذات احتمال أقل من الانشطار غير المتماثل. لوحظ هذا الاتجاه في جميع النظائر الانشطارية ولا يرتبط بأي خصائص فردية للنواة أو الجسيمات ، ولكنه متأصل في آلية الانشطار النووي ذاتها. ومع ذلك ، يتناقص عدم التناسق مع زيادة طاقة الإثارة للنواة الانشطارية ، وعند طاقة نيوترونية تزيد عن 100 ميغا إلكترون فولت ، يكون للتوزيع الكتلي لشظايا الانشطار حد أقصى يتوافق مع الانشطار المتماثل للنواة. تكون الشظايا التي تتشكل أثناء انشطار نواة اليورانيوم ، بدورها ، مشعة ، وتخضع لسلسلة من التحلل ، حيث يتم إطلاق طاقة إضافية تدريجيًا على مدى فترة طويلة. يبلغ متوسط ​​الطاقة المنبعثة أثناء تحلل نواة يورانيوم -235 واحدة ، مع الأخذ في الاعتبار تحلل الشظايا ، حوالي 202.5 ميجا فولت = 3.244 10 −11 جول ، أو 19.54 تيرا جول / مول = 83.14 تيرا جول / كجم.

الانشطار النووي هو مجرد واحدة من العديد من العمليات التي يمكن أن تحدث أثناء تفاعل النيوترونات مع النوى ؛ إنه هو الذي يكمن وراء تشغيل أي مفاعل نووي.

تفاعل نووي متسلسل

أثناء تحلل نواة واحدة من 235 يو ، عادة ما تنبعث من 1 إلى 8 (في المتوسط ​​- 2.416) نيوترونات حرة. يمكن أن يتسبب كل نيوترون يتم إنتاجه أثناء تحلل نواة 235 يو ، المعرضة للتفاعل مع نواة 235 يو أخرى ، في حدث انحلال جديد ، وتسمى هذه الظاهرة تفاعل سلسلة الانشطار النووي.

افتراضيًا ، يمكن أن يتجاوز عدد النيوترونات للجيل الثاني (بعد المرحلة الثانية من الاضمحلال النووي) 3² = 9. مع كل مرحلة لاحقة من تفاعل الانشطار ، يمكن أن ينمو عدد النيوترونات المنتجة مثل الانهيار الجليدي. في ظل الظروف الواقعية ، قد لا تولد النيوترونات الحرة حدثًا انشطاريًا جديدًا ، تاركة العينة قبل التقاط 235 يو ، أو يتم التقاطها بواسطة نظير 235 يو نفسه مع تحوله إلى 236 يو ، ومن خلال مواد أخرى (على سبيل المثال ، 238 U ، أو بواسطة شظايا الانشطار النووي الناتجة ، مثل 149 Sm أو 135 Xe).

في الظروف الحقيقية ، لن يكون الوصول إلى الحالة الحرجة لليورانيوم بهذه السهولة ، نظرًا لأن هناك عددًا من العوامل التي تؤثر على مسار التفاعل. على سبيل المثال ، يتكون اليورانيوم الطبيعي من 0.72٪ 235 U فقط ، و 99.2745٪ 238 U ، والتي تمتص النيوترونات الناتجة أثناء انشطار نوى 235 U. وهذا يؤدي إلى حقيقة أنه في اليورانيوم الطبيعي ، في الوقت الحالي ، يكون تفاعل سلسلة الانشطار شديدًا للغاية. يتلاشى بسرعة. هناك عدة طرق رئيسية لإجراء تفاعل تسلسلي غير مخمد:

• زيادة حجم العينة (بالنسبة لليورانيوم المستخرج من الخام ، من الممكن تحقيق كتلة حرجة بسبب زيادة الحجم) ؛
• إجراء فصل النظائر عن طريق زيادة تركيز 235 وحدة في العينة ؛
• تقليل فقد النيوترونات الحرة من خلال سطح العينة باستخدام أنواع مختلفة من العاكسات ؛
• استخدم وسيط نيوترون لزيادة تركيز النيوترونات الحرارية.

نظائر

• الكتلة الزائدة: 40920.6 (1.8) كيلو فولت
• طاقة الإثارة: 76.5 (4) فولت
• عمر النصف: 26 دقيقة
• الدوران والتكافؤ للنواة: 1/2 +

يتم تنفيذ اضمحلال الحالة isomeric عن طريق الانتقال isomeric إلى الحالة الأساسية.

تطبيق

• يستخدم اليورانيوم 235 كوقود للمفاعلات النووية فيها تمكنتتفاعل سلسلة الانشطار النووي
• يستخدم اليورانيوم عالي التخصيب في صنع أسلحة نووية. في هذه الحالة ، يتم استخدام كمية كبيرة من الطاقة (الانفجار) لا يمكن السيطرة عليهاسلسلة من التفاعلات النووية.

أنظر أيضا

اكتب تقييما لمقال "اليورانيوم 235"

ملاحظات

1. عودي ، أ. Wapstra و C. Thibault (2003). "". الفيزياء النووية أ 729 : 337-676. DOI: 10.1016 / j.nuclphysa.2003.11.003. بيب كود:.
2. أودي ، أو.بيرسيلون ، ج. "". الفيزياء النووية أ 729 : 3-128. DOI: 10.1016 / j.nuclphysa.2003.11.001. بيب كود:.
3. هوفمان ك.- الطبعة الثانية. تمحى - لام: الكيمياء ، 1987. - ص 130. - 232 ص. - 50000 نسخة.
5. فيالكوف يو.استخدام النظائر في الكيمياء والصناعات الكيماوية. - كييف: Tehnika، 1975. - S. 87. - 240 صفحة. - 2000 نسخة.
6. . كاي ولابي أون لاين. .
7. Bartolomey G. G.، Baibakov V.D، Alkhutov M. S.، Bat G. A.أساسيات نظرية وطرق حساب مفاعلات الطاقة النووية. - م: انرجواتوميزدات 1982. - س 512.

أسهل: اليورانيوم 234	اليورانيوم 235 هو نظير اليورانيوم	أثقل: اليورانيوم 236
نظائر العناصر جدول النويدات

مقتطف يصف اليورانيوم 235

ميلورادوفيتش ، الذي قال إنه لا يريد أن يعرف أي شيء عن الشؤون الاقتصادية للمفرزة ، والتي لا يمكن العثور عليها أبدًا عند الحاجة ، "chevalier sans peur et sans reproche" ["فارس بلا خوف و لوم"] ، مثل هو نفسه أطلق على نفسه ، وصياد للمحادثات مع الفرنسيين ، أرسل نواب الهدنة ، مطالبين بالاستسلام ، وأهدر الوقت ولم يفعل ما أمر به.
"أعطيكم يا رفاق هذا الطابور" ، قال ، متقدمًا نحو القوات مشيرًا إلى الفرسان الفرنسيين. وكان الفرسان على الخيول النحيلة وذات البشرة التي بالكاد تتحرك ، وحثهم على الركوب مع توتنهام وسيوف ، بعد توترات شديدة ، انطلقوا إلى الصف المتبرع به ، أي إلى حشد من الفرنسيين المصابين بفعل الصقيع والجياع ؛ وألقى الطابور المتبرع أسلحته واستسلم وهو الأمر الذي طالما أراد القيام به.
بالقرب من كراسنوي ، أخذوا ستة وعشرين ألف سجين ، مئات المدافع ، نوع من العصا ، والتي أطلقوا عليها اسم عصا المارشال ، وتجادلوا حول من تميزوا هناك ، وكانوا سعداء بهذا ، لكنهم أعربوا عن أسفهم الشديد لأنهم لم يأخذوا نابليون أو على الأقل بعض الأبطال ، المشير ، ووبخ بعضهم البعض على هذا ، وخاصة كوتوزوف.
هؤلاء الناس ، الذين انجرفوا بعيدًا عن عواطفهم ، كانوا منفذين أعمى لقانون الضرورة الأكثر حزنًا ؛ لكنهم اعتبروا أنفسهم أبطالًا وتخيلوا أن ما فعلوه هو أفضل عمل وأكرم. اتهموا كوتوزوف وقالوا إنه منذ بداية الحملة منعهم من هزيمة نابليون ، وأنه لم يفكر إلا في إرضاء عواطفه ولا يريد مغادرة مصانع الكتان ، لأنه كان هادئًا هناك ؛ أنه أوقف الحركة بالقرب من كراسنوي فقط لأنه ، بعد أن علم بوجود نابليون ، فقد تمامًا ؛ أنه يمكن افتراض أنه متآمر مع نابليون ، وأنه قد رشى منه ، [ملاحظات ويلسون. (ملاحظة بقلم إل إن تولستوي.)] ، إلخ.
لم يقتصر الأمر على قول المعاصرين ، المنجرفين من المشاعر ، - اعترف الأجيال القادمة والتاريخ بنابليون على أنه عظيم ، وكوتوزوف: الأجانب - رجل عجوز ماكر ، فاسد ، ضعيف ؛ الروس - شيء غير محدد - نوع من الدمية ، مفيد فقط باسمهم الروسي ...

في العامين الثاني عشر والثالث عشر ، اتهم كوتوزوف مباشرة بارتكاب أخطاء. كان الملك غير راضٍ عنه. وفي قصة كتبها مؤخرًا أعلى قيادة ، قيل إن كوتوزوف كان كاذب محكمة ماكرًا كان خائفًا من اسم نابليون ، ومع أخطائه بالقرب من كراسنوي وبالقرب من بيريزينا ، فقد حرم القوات الروسية من المجد - تمامًا. الانتصار على الفرنسيين. [تاريخ 1812 بواسطة بوجدانوفيتش: توصيف كوتوزوف ومناقشة النتائج غير المرضية لمعارك كراسنينسكي. (ملاحظة بقلم إل إن تولستوي.)]
هذا هو مصير الأشخاص العظماء ، وليس الإنسان العظيم ، الذين لا يعترف بهم العقل الروسي ، ولكن مصير هؤلاء الأشخاص النادرون ، والوحيدين دائمًا الذين ، بفهم إرادة العناية الإلهية ، يخضعون لها إرادتهم الشخصية. إن كراهية الجمهور وازدراءه يعاقب هؤلاء الناس على تنويرهم بقوانين أعلى.
بالنسبة للمؤرخين الروس - من الغريب والمخيف أن نقول - إن نابليون هو الأداة الأكثر تافهًا في التاريخ - أبدًا ولا في أي مكان ، حتى في المنفى ، الذين لم يُظهروا كرامة الإنسان - نابليون هو موضوع الإعجاب والبهجة ؛ انه كبير. Kutuzov ، الرجل الذي ، من بداية نشاطه إلى نهايته في عام 1812 ، من بورودين إلى فيلنا ، لم يخون نفسه أبدًا بفعل واحد ، وليس بكلمة ، هو مثال غير عادي على إنكار الذات والوعي في حاضر المعنى المستقبلي لحدث ما ، - يبدو كوتوزوف لهم شيئًا غير محدد ومثير للشفقة ، وبالحديث عن كوتوزوف والسنة الثانية عشرة ، يبدو أنهم دائمًا ما يشعرون بالخجل قليلاً.
في غضون ذلك ، من الصعب تخيل شخص تاريخي يكون نشاطه موجهًا بشكل ثابت ومستمر نحو نفس الهدف. من الصعب تخيل هدف أكثر قيمة وأكثر انسجاما مع إرادة الشعب كله. من الصعب العثور على مثال آخر في التاريخ حيث سيتم تحقيق الهدف الذي حدده شخص تاريخي تمامًا مثل الهدف الذي تم توجيه نشاط كوتوزوف بالكامل نحوه في عام 1812.
لم يتحدث كوتوزوف قط عن الأربعين قرنا التي تنظر من الأهرامات ، عن التضحيات التي يقدمها للوطن ، حول ما ينوي القيام به أو فعله: لم يقل أي شيء عن نفسه على الإطلاق ، ولم يلعب أي دور ، هو بدا دائما الرجل الأكثر بساطة وعادية وقال أبسط الأشياء والعادية. كتب رسائل إلى بناته و m me Stael ، يقرأ الروايات ، يحب رفقة النساء الجميلات ، يمزح مع الجنرالات والضباط والجنود ، ولا يناقض هؤلاء الأشخاص الذين أرادوا إثبات شيء له. عندما ركض الكونت روستوفشين على جسر يوزكي إلى كوتوزوف مع توبيخ شخصي حول من يتحمل مسؤولية وفاة موسكو ، وقال: "كيف وعدت بعدم مغادرة موسكو دون خوض معركة؟" - أجاب كوتوزوف: "لن أترك موسكو بدون قتال" رغم حقيقة أن موسكو قد تم التخلي عنها بالفعل. عندما قال أراكشيف ، الذي جاء إليه من الملك ، أنه يجب تعيين يرمولوف رئيسًا للمدفعية ، أجاب كوتوزوف: "نعم ، لقد قلت ذلك بنفسي" ، رغم أنه قال شيئًا مختلفًا تمامًا في دقيقة واحدة. ما الذي كان يهمه ، الذي أدرك وحده بعد ذلك المعنى الهائل للحدث ، بين الحشد الغبي الذي أحاط به ، ما الذي كان يهتم به إذا كان الكونت روستوفشين سينسب كارثة العاصمة لنفسه أو إليه؟ حتى أقل من ذلك يمكن أن يكون مهتمًا بمن سيتم تعيينه رئيسًا للمدفعية.
ليس فقط في هذه الحالات ، ولكن باستمرار هذا الرجل العجوز ، بعد أن وصل إلى الاقتناع من خلال تجربة الحياة بأن الأفكار والكلمات التي تمثل تعبيرًا عنهم ليست جوهر المحرك للناس ، تحدث بكلمات لا معنى لها تمامًا - أول ما جاء إليه عقل _ يمانع.
لكن هذا الرجل نفسه ، الذي أهمل كلماته ، لم يقل أبدًا مرة واحدة في كل نشاطه كلمة واحدة لا تتوافق مع الهدف الوحيد الذي كان يتجه نحوه خلال الحرب بأكملها. من الواضح ، بشكل لا إرادي ، مع اليقين الشديد أنهم لن يفهموه ، أعرب مرارًا وتكرارًا عن رأيه في أكثر الظروف تنوعًا. بدءاً من معركة بورودينو التي بدأ منها خلافه مع من حوله ، قال وحده إن معركة بورودينو كانت نصرًا ، وكرر ذلك شفهيًا وفي التقارير والتقارير حتى وفاته. قال وحده إن خسارة موسكو ليست خسارة روسيا. ردًا على اقتراح لوريستون من أجل السلام ، أجاب بأنه لا يمكن أن يكون هناك سلام ، لأن هذه كانت إرادة الشعب ؛ قال وحده ، خلال انسحاب الفرنسيين ، إن كل مناوراتنا لم تكن ضرورية ، وأن كل شيء سيصبح أفضل من نفسه مما كنا نتمنى ، وأن العدو يجب أن يُمنح جسرًا ذهبيًا ، بحيث لا يقاتل تاروتينو ولا فيازيمسكي ولا كراسنينسكي كانت هناك حاجة ، مع ما تحتاجه يومًا ما للوصول إلى الحدود ، أنه بالنسبة لعشرة فرنسيين لن يتخلى عن روسي واحد.
وهو وحده ، رجل البلاط هذا ، كما يصور لنا ، رجل يكذب على أراكشيف لإرضاء صاحب السيادة - هو وحده ، رجل البلاط ، في فيلنا ، الذي يستحق بالتالي استياء الملك ، يقول أن المزيد من الحرب في الخارج ضار وعديم الفائدة.
لكن الكلمات وحدها لن تثبت أنه أدرك بعد ذلك أهمية الحدث. أفعاله - كل ذلك دون أدنى تراجع ، كلها كانت موجهة نحو الهدف نفسه ، معبرًا عنه في ثلاثة إجراءات: 1) لإجهاد كل قواتهم للاشتباك مع الفرنسيين ، 2) لإلحاق الهزيمة بهم و 3) لطردهم من روسيا ، وتسهيل ذلك. ، قدر الإمكان ، كوارث للشعب والقوات.
هو ، ذلك المماطل ، كوتوزوف ، الذي شعاره الصبر والوقت ، عدو الإجراءات الحاسمة ، يعطي معركة بورودينو ، ويضع الاستعدادات لها بوقار لا مثيل له. هو ، ذلك كوتوزوف ، الذي في معركة أوسترليتز ، قبل أن تبدأ ، يقول إنها ستضيع ، في بورودينو ، على الرغم من تأكيدات الجنرالات بأن المعركة خسرت ، على الرغم من المثال غير المعروف في التاريخ أنه بعد المعركة انتصر ، يجب على الجيش أن يتراجع ، فهو وحده ، في مواجهة الجميع ، يدعي حتى وفاته أن معركة بورودينو هي انتصار. هو وحده خلال فترة الانسحاب كله يصر على عدم خوض المعارك التي لا جدوى منها الآن ، وعدم بدء حرب جديدة وعدم عبور حدود روسيا.
من السهل الآن فهم معنى الحدث ، ما لم نطبقه على نشاط جماهير الأهداف التي كانت في رأس عشرات الأشخاص ، لأن الحدث برمته ونتائجه يقع أمامنا.
ولكن كيف يمكن إذن لهذا الرجل العجوز ، وحده ، خلافًا لرأي الجميع ، أن يخمن ، بشكل صحيح ، ثم خمن معنى المعنى الشعبي للحدث ، حتى أنه لم يخونه أبدًا في كل نشاطه؟
يكمن مصدر هذه القوة الخارقة في التبصر في معنى الظواهر التي تحدث في ذلك الشعور الشعبي ، الذي حمله في داخله بكل نقاوته وقوته.
فقط إدراك هذا الشعور فيه جعل الناس ، بطرق غريبة ، من رجل عجوز كان غير مرغوب فيه ، يختارونه ضد إرادة القيصر ليكون ممثلين عن حرب الشعب. وفقط هذا الشعور جعله يرتقي إلى أعلى ارتفاع بشري ، حيث وجه القائد العام للقوات المسلحة كل قواته ليس لقتل الناس وإبادةهم ، بل لإنقاذهم والشفقة عليهم.

اليورانيوم 235 75 ، اليورانيوم 235 / 75r15
اليورانيوم 235(اليورانيوم الإنجليزي -235) ، الاسم التاريخي أكتينورانيوم(خط الطول أكتين يورانيوم ، يشار إليه بالرمز AcU) عبارة عن نيوكليد مشع لعنصر اليورانيوم الكيميائي برقم ذري 92 ورقم كتلته 235. وتبلغ نسبة الوفرة النظيرية لليورانيوم 235 في الطبيعة 0.7200 (51)٪. إنه سلف العائلة المشعة 4n + 3 ، تسمى سلسلة الأكتينيوم. افتتح في عام 1935 من قبل آرثر ديمبستر ، آرثر جيفري ديمبستر.

على عكس نظير اليورانيوم الآخر الأكثر شيوعًا 238U ، يمكن حدوث تفاعل نووي متسلسل ذاتي الاستدامة في 235U. لذلك ، يستخدم هذا النظير كوقود في المفاعلات النووية ، وكذلك في الأسلحة النووية.

يبلغ نشاط غرام واحد من هذه النويدات 80 كيلو بيكريل تقريبًا.

• 1 التكوين والانفصال
• 2 القسمة الإجبارية
  • 2.1 تفاعل نووي متسلسل
• 3 ايزومرات
• 4 التطبيق
• 5 انظر أيضا
• 6 ملاحظات

التكوين والانحلال

يتكون اليورانيوم 235 نتيجة للاضمحلال التالي:

• β-decay of the nuclide 235Pa (نصف العمر 24.44 (11) دقيقة):

• K-Capture بواسطة نوكليد 235Np (نصف العمر 396.1 (12) يومًا):

• اضمحلال ألفا للنويدة 239Pu (نصف العمر 2.411 (3) 104 سنة):

يحدث اضمحلال اليورانيوم 235 بالطرق التالية:

• تسوس ألفا في 231Th (الاحتمال 100٪ ، طاقة الاضمحلال 4678.3 (7) keV):

• الانشطار العفوي (الاحتمال 7 (2) 10-9٪) ؛
• تحلل الكتلة مع تكوين النويدات 20 نيوتن ، 25 نيوتن و 28 ميغاغرام (الاحتمالات على التوالي 8 (4) 10- 10٪ ، 8 10-10٪ ، 8 10- 10٪):

القسمة القسرية

مقالة مفصلة: الانشطار النوويمنحنى العائد لنواتج انشطار اليورانيوم -235 لمختلف طاقات النيوترونات الانشطارية.

في أوائل الثلاثينيات أجرى إنريكو فيرمي تشعيع اليورانيوم بالنيوترونات بهدف الحصول على عناصر عبر اليورانيوم بهذه الطريقة. ولكن في عام 1939 ، تمكن O. Hahn و F. Strassmann من إثبات أنه عندما تمتص نواة يورانيوم نيوترونًا ، يحدث تفاعل انشطاري قسري. كقاعدة عامة ، يتم تقسيم النواة إلى جزأين ، مع إطلاق 2-3 نيوترون (انظر الرسم البياني).

تم العثور على حوالي 300 نظير لعناصر مختلفة في نواتج انشطار اليورانيوم -235: من Z = 30 (زنك) إلى Z = 64 (جادولينيوم). منحنى اعتماد العائد النسبي للنظائر المتكونة عند تشعيع اليورانيوم -235 بالنيوترونات البطيئة على العدد الكتلي متماثل ويشبه الحرف "M" في الشكل. يتوافق الحد الأقصى الواضح لهذا المنحنى مع الأعداد الكتلية 95 و 134 ، ويقع الحد الأدنى في نطاق أعداد الكتلة من 110 إلى 125. وهكذا ، يحدث انشطار اليورانيوم إلى أجزاء متساوية الكتلة (بأعداد كتلتها 115-119) مع احتمال أقل من الانشطار غير المتماثل ، يتم ملاحظة هذا الاتجاه في جميع النظائر الانشطارية ولا يرتبط بأي خصائص فردية للنواة أو الجسيمات ، ولكنه متأصل في آلية الانشطار النووي ذاتها. ومع ذلك ، يتناقص عدم التناسق مع زيادة طاقة الإثارة للنواة الانشطارية ، وعند طاقة نيوترونية تزيد عن 100 ميغا إلكترون فولت ، يكون للتوزيع الكتلي لشظايا الانشطار حد أقصى يتوافق مع الانشطار المتماثل للنواة.

أحد خيارات الانشطار القسري لليورانيوم 235 بعد امتصاص (مخطط) نيوترون

تكون الشظايا التي تتشكل أثناء انشطار نواة اليورانيوم ، بدورها ، مشعة ، وتخضع لسلسلة من التحلل β ، حيث يتم إطلاق طاقة إضافية تدريجيًا على مدى فترة طويلة. يبلغ متوسط ​​الطاقة المنبعثة أثناء تحلل نواة يورانيوم -235 واحدة ، مع الأخذ في الاعتبار تحلل الشظايا ، حوالي 202.5 ميجا فولت = 3.244 10 −11 جول ، أو 19.54 تيرا جول / مول = 83.14 تيرا جول / كجم.

الانشطار النووي هو مجرد واحدة من العديد من العمليات التي يمكن أن تحدث أثناء تفاعل النيوترونات مع النوى ؛ إنه هو الذي يكمن وراء تشغيل أي مفاعل نووي.

تفاعل نووي متسلسل

مقالة مفصلة: تفاعل نووي متسلسل

عادةً ما ينبعث اضمحلال نواة 235U من 1 إلى 8 (2.5 في المتوسط) نيوترونات حرة. يمكن أن يتسبب كل نيوترون يتكون أثناء تحلل نواة 235U ، والذي يخضع للتفاعل مع نواة أخرى 235U ، إلى حدث انحلال جديد ، وتسمى هذه الظاهرة تفاعل سلسلة الانشطار النووي.

افتراضيًا ، يمكن أن يتجاوز عدد النيوترونات للجيل الثاني (بعد المرحلة الثانية من الاضمحلال النووي) 3² = 9. مع كل مرحلة لاحقة من تفاعل الانشطار ، يمكن أن ينمو عدد النيوترونات المنتجة مثل الانهيار الجليدي. في الظروف الواقعية ، قد لا تولد النيوترونات الحرة حدثًا انشطاريًا جديدًا ، تاركة العينة قبل التقاط 235U ، أو يتم التقاطها بواسطة نظير 235U نفسه مع تحوله إلى 236U ، ومن خلال مواد أخرى (على سبيل المثال ، 238U ، أو بواسطة شظايا الانشطار النووي الناتجة ، مثل 149Sm أو 135Xe).

إذا كان كل انشطار ، في المتوسط ​​، يولد انشطارًا جديدًا آخر ، يصبح التفاعل مكتفًا ذاتيًا ؛ هذه الحالة تسمى حرجة. (انظر أيضًا عامل الضرب النيوتروني)

في الظروف الحقيقية ، لن يكون الوصول إلى الحالة الحرجة لليورانيوم بهذه السهولة ، نظرًا لأن هناك عددًا من العوامل التي تؤثر على مسار التفاعل. على سبيل المثال ، يتكون اليورانيوم الطبيعي فقط من 0.72٪ 235U ، 99.2745٪ 238U ، والتي تمتص النيوترونات المنتجة أثناء انشطار نوى 235U. وهذا يؤدي إلى حقيقة أن تفاعل سلسلة الانشطار في اليورانيوم الطبيعي يتحلل بسرعة كبيرة في الوقت الحاضر. يمكن إجراء تفاعل سلسلة الانشطار غير المخمد بعدة طرق رئيسية:

• زيادة حجم العينة (بالنسبة لليورانيوم المستخرج من الخام ، من الممكن تحقيق كتلة حرجة بسبب زيادة الحجم) ؛
• إجراء فصل النظائر عن طريق زيادة تركيز 235U في العينة ؛
• تقليل فقد النيوترونات الحرة من خلال سطح العينة باستخدام أنواع مختلفة من العاكسات ؛
• استخدم مادة - وسيط نيوتروني لزيادة تركيز النيوترونات الحرارية.

نظائر

يُعرف أيزومر واحد 235U بالخصائص التالية:

• الكتلة الزائدة: 40920.6 (1.8) كيلو فولت
• طاقة الإثارة: 76.5 (4) فولت
• عمر النصف: 26 دقيقة
• دوران النواة وتكافؤها: 1/2 +

يتم تنفيذ اضمحلال الحالة isomeric عن طريق الانتقال isomeric إلى الحالة الأساسية.

تطبيق

• يستخدم اليورانيوم 235 كوقود للمفاعلات النووية التي يتم فيها إجراء تفاعل تسلسلي انشطاري متحكم فيه ؛
• يستخدم اليورانيوم بدرجة عالية من التخصيب في صنع أسلحة نووية. في هذه الحالة ، يتم استخدام تفاعل تسلسلي نووي غير متحكم فيه لإطلاق كمية كبيرة من الطاقة (انفجار).

أنظر أيضا

• نظائر اليورانيوم
• فصل النظائر

ملاحظات

1. 1 2 3 4 5 عودي ، أ. Wapstra و C. Thibault (2003). "تقييم الكتلة الذرية AME2003 (II). الجداول والرسوم البيانية والمراجع. الفيزياء النووية أ 729 : 337-676. DOI: 10.1016 / j.nuclphysa.2003.11.003. بيب كود: 2003NuPhA.729..337A.
2. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 أودي ، أو.بيرسيلون ، جيه.بلاتشوت ، إيه إتش وابسترا (2003). "تقييم NUBASE لخصائص الاضمحلال النووية". الفيزياء النووية أ 729 : 3-128. DOI: 10.1016 / j.nuclphysa.2003.11.001. بيب كود: 2003 NuPhA.729 .... 3A.
3. هوفمان ك. هل من الممكن صنع الذهب؟ - الطبعة الثانية. تمحى - لام: الكيمياء ، 1987. - ص 130. - 232 ص. - 50000 نسخة.
4. اليوم في تاريخ العلم
5. 1 2 3 فيالكوف يو ، تطبيق النظائر في الكيمياء والصناعات الكيماوية. - كييف: Tehnika، 1975. - S. 87. - 240 صفحة. - 2000 نسخة.
6. جدول الثوابت الفيزيائية والكيميائية ، القسم 4.7.1: الانشطار النووي. كاي ولابي أون لاين. مؤرشفة من الأصلي في 8 أبريل 2012.
7. Bartolomey GG، Baibakov VD، Alkhutov MS، Bat 'GA أساسيات النظرية وطرق الحساب لمفاعلات الطاقة النووية. - م: Energoatomizdat ، 1982. - س 512.

اليورانيوم 235 50 ، اليورانيوم 235 75 ، منطقة اليورانيوم 235 ، اليورانيوم 235 / 75r15

عند دراسة ظاهرة النشاط الإشعاعي ، يشير كل عالم إلى خاصية مهمة مثل نصف العمر. كما تعلم ، تقول أن كل ثانية في العالم يوجد بها انحلال للذرات ، في حين أن الخصائص الكمية لهذه العمليات ترتبط ارتباطًا مباشرًا بعدد الذرات الموجودة. إذا تحلل نصف العدد الإجمالي للذرات المتاحة في فترة زمنية معينة ، فإن اضمحلال ½ من الذرات المتبقية سيتطلب نفس القدر من الوقت. هذه هي الفترة الزمنية التي تسمى نصف العمر. بالنسبة للعناصر المختلفة ، يختلف الأمر - من جزء من الألف من الألف من الثانية إلى مليارات السنين ، كما هو الحال ، على سبيل المثال ، عندما يتعلق الأمر بنصف عمر اليورانيوم.

يعتبر اليورانيوم ، باعتباره أثقل العناصر الموجودة بشكل طبيعي على الأرض ، بشكل عام أكثر الأشياء الممتازة لدراسة عملية النشاط الإشعاعي. تم اكتشاف هذا العنصر في عام 1789 من قبل العالم الألماني M. Klaproth ، الذي أطلق عليه اسم كوكب أورانوس المكتشف مؤخرًا. حقيقة أن اليورانيوم مشع تم إثباته بالصدفة في نهاية القرن التاسع عشر بواسطة الكيميائي الفرنسي أ. بيكريل.

يُحسب أورانوس باستخدام نفس الصيغة مثل الفترات المماثلة للعناصر المشعة الأخرى:

T_ (1/2) = au ln 2 = frac (ln 2) (لامدا) ،

حيث "au" هو متوسط ​​عمر الذرة ، "lambda" هو ثابت الاضمحلال الرئيسي. نظرًا لأن ln 2 يبلغ حوالي 0.7 ، فإن نصف العمر أقصر بنسبة 30٪ فقط في المتوسط ​​من إجمالي عمر الذرة.

على الرغم من حقيقة أن العلماء يعرفون اليوم 14 نظيرًا لليورانيوم ، إلا أن ثلاثة منها فقط تحدث في الطبيعة: اليورانيوم -234 واليورانيوم -235 واليورانيوم -238. واليورانيوم مختلف: فهو بالنسبة لليورانيوم 234 270 ألف سنة "فقط" ، ونصف عمر اليورانيوم 238 يتجاوز 4.5 مليار. نصف عمر اليورانيوم 235 في "الوسط الذهبي" - 710 مليون سنة.

وتجدر الإشارة إلى أن النشاط الإشعاعي لليورانيوم في الظروف الطبيعية مرتفع جدًا ويسمح ، على سبيل المثال ، بإضاءة لوحات التصوير لمدة ساعة واحدة فقط. في الوقت نفسه ، من الجدير بالذكر أنه من بين جميع نظائر اليورانيوم ، يعتبر U-235 فقط مناسبًا لصنع حشو اليورانيوم. هنا هو الحد الأدنى.

يبلغ عمر النصف لليورانيوم 238 أكثر من 4 مليارات سنة ، لكنه يُستخدم الآن بنشاط في الصناعة النووية. لذلك ، من أجل بدء تفاعل متسلسل لانشطار النوى الثقيلة لهذا العنصر ، هناك حاجة إلى كمية كبيرة من الطاقة النيوترونية. يستخدم اليورانيوم 238 كحماية في أجهزة الانشطار والاندماج. ومع ذلك ، فإن معظم اليورانيوم 238 المُستخرج منه يُستخدم لتصنيع البلوتونيوم المستخدم في الأسلحة النووية.

يستخدم العلماء نصف عمر اليورانيوم لحساب عمر المعادن الفردية والأجرام السماوية ككل. ساعة اليورانيوم هي آلية عالمية إلى حد ما لمثل هذه الحسابات. في الوقت نفسه ، من أجل حساب العمر بشكل أكثر أو أقل دقة ، من الضروري معرفة ليس فقط كمية اليورانيوم في صخور معينة ، ولكن أيضًا نسبة اليورانيوم والرصاص كمنتج نهائي يتم تحويل نوى اليورانيوم إليه.

هناك طريقة أخرى لحساب الصخور والمعادن ، فهي مرتبطة بما يسمى بالعفوية. كما تعلمون ، نتيجة للانشطار التلقائي لليورانيوم في الظروف الطبيعية ، فإن جزيئاته تقصف المواد القريبة بقوة هائلة ، تاركة وراءها آثارًا خاصة - المسارات.

من خلال عدد هذه المسارات ، مع معرفة عمر النصف لليورانيوم ، يتوصل العلماء إلى استنتاج حول عمر مادة صلبة معينة - سواء كانت صخرة قديمة أو مزهرية "صغيرة" نسبيًا. الشيء هو أن عمر الجسم يتناسب طرديًا مع المؤشر الكمي لذرات اليورانيوم ، التي قصفتها نواتها.

البلوتونيوم عنصر من صنع الإنسان. قبل العصر الذري ، لم يكن هناك سوى "آثار" في الطبيعة - عدة عشرات من الكيلوجرامات في كل سمك قشرة الأرض. الآن - مئات الأطنان ، وليس في قشرة الأرض بأكملها ، ولكن في القنابل والمستودعات ، بالإضافة إلى الأطنان المتناثرة على سطح الكوكب.

في عام واحد فقط ، تنتج جميع المفاعلات في العالم 10000 طن من SNF ، والتي تحتوي على 100 طن من البلوتونيوم ، أي أن كل طن من SNF يحتوي على حوالي 10 كجم من البلوتونيوم (للمقارنة ، في القنبلة التي أُلقيت على ناغازاكي ، كانت فقط 6.2 كجم).

على الرغم من أن البلوتونيوم المستخدم في المفاعل ، والذي تم فصله أثناء معالجة الوقود النووي المستهلك ، لا يتمتع بجودة تصلح للاستخدام في صنع الأسلحة ، إلا أنه لا يزال من الممكن صنع قنبلة منه. العالم مليء بالفعل بالبلوتونيوم المنفصل لصنع القنابل. يوجد الكثير منها: في أنظمة الأسلحة المنتشرة ، في الرؤوس الحربية المعدة للتفكيك ، في النفايات الناتجة عن تنظيف مجمعات الأسلحة النووية ، في المستودعات في مصانع المعالجة.

الانشطار ، أي الأسلحة ، هو نظير - البلوتونيوم 239. من أجل تطويره ، بالإضافة إلى اليورانيوم المخصب (الوقود) ، تم وضع اليورانيوم الطبيعي غير المخصب ("المواد الخام") في مفاعل عسكري على شكل كتل معدنية محاطة بغلاف من الألومنيوم مختوم. أثناء تفاعل الانشطار في قلب المفاعل ، يحدث تدفق كبير للنيوترونات ويتم تشعيع كتل اليورانيوم بهذه النيوترونات (ومن هنا جاء مصطلح "اليورانيوم المشع" أو الوقود النووي المشع).

عندما يتم التقاط النيوترونات ، تتحول نوى ذرات اليورانيوم إلى نوى بلوتونيوم ، وبالتالي ، داخل الكتل ، يتحول اليورانيوم 238 غير الانشطاري تدريجياً إلى بلوتونيوم 239 قابل للانشطار (بدرجة سلاح). خلال فترة الاحتفاظ في المفاعل (3-6 أشهر) ، تم تحويل عدة مئات من الجرامات من اليورانيوم 238 من كل طن من اليورانيوم الطبيعي إلى بلوتونيوم 239.

اليورانيوم معدن مشع. في الطبيعة ، يتكون اليورانيوم من ثلاثة نظائر: اليورانيوم 238 واليورانيوم 235 واليورانيوم 234. تم تسجيل أعلى مستوى من الاستقرار لليورانيوم 238.

الجدول 1. جدول النويدات

صفة مميزة	المعنى
معلومات عامة
الاسم والرمز	أوران 238 ، 238U
عناوين بديلة	يورانيوم واحد ، واجهة المستخدم
نيوترونات	146
البروتونات	92
خصائص نوكليد
الكتلة الذرية	238.0507882 (20) أ. تأكل.
الكتلة الزائدة	47308.9 (19) كيلو فولت
طاقة ربط محددة (لكل نواة)	7570.120 (8) كيلو فولت
وفرة النظائر	99,2745(106) %
نصف الحياة	4،468 (3) 109 سنوات
منتجات الاضمحلال	234 ث ، 238 ص
النظائر الأم	238 باسكال (β−) 242Pu (α)
تدور وتكافؤ النواة	0+
قناة الاضمحلال	طاقة الاضمحلال
تسوس α	4.2697 (29) إلكترون فولت
سادس
ββ	1.1442 (12) إلكترون فولت

الاضمحلال الإشعاعي لليورانيوم

التحلل الإشعاعي هو عملية تغيير مفاجئ في التكوين أو التركيب الداخلي للنواة الذرية ، والتي تتميز بعدم الاستقرار. في هذه الحالة ، تنبعث الجسيمات الأولية ، وجاما كوانتا و / أو شظايا نووية. تحتوي المواد المشعة على نواة مشعة. يمكن أن تصبح النواة البنت الناتجة عن الاضمحلال الإشعاعي أيضًا مشعة ، وبعد فترة زمنية معينة ، تتعرض للتحلل. تستمر هذه العملية حتى يتم تكوين نواة مستقرة خالية من النشاط الإشعاعي. أثبت رذرفورد تجريبياً في عام 1899 أن أملاح اليورانيوم تنبعث منها ثلاثة أنواع من الأشعة:

• α-rays - تيار من الجسيمات المشحونة إيجابياً
• أشعة جاما - تيار من الجسيمات سالبة الشحنة
• γ-rays - لا تخلق انحرافات في المجال المغناطيسي.

الجدول 2. التحلل الإشعاعي لليورانيوم

نوع الإشعاع	نوكليد	نصف الحياة
Ο	أورانوس - 238 يو	4.47 مليار سنة
α ↓
Ο	الثوريوم - 234 ث	24.1 يومًا
β ↓
Ο	البروتكتينيوم - 234 باسكال	1.17 دقائق
β ↓
Ο	اليورانيوم - 234 وحدة	245000 سنة
α ↓
Ο	الثوريوم - 230 ث	8000 سنة
α ↓
Ο	الراديوم - 226 رع	1600 سنة
α ↓
Ο	البولونيوم - 218 Po	3.05 دقائق
α ↓
Ο	الرصاص - 214 Pb	26.8 دقائق
β ↓
Ο	البزموت - 214 ثنائية	19.7 دقائق
β ↓
Ο	البولونيوم - 214 بو	0.000161 ثانية
α ↓
Ο	الرصاص - 210 Pb	22.3 سنة
β ↓
Ο	البزموت - 210 ثنائية	5.01 يوم
β ↓
Ο	البولونيوم - 210 بو	138.4 يوم
α ↓
Ο	الرصاص - 206 Pb	مستقر

النشاط الإشعاعي لليورانيوم

النشاط الإشعاعي الطبيعي هو ما يميز اليورانيوم المشع عن العناصر الأخرى. تتغير ذرات اليورانيوم تدريجياً ، بغض النظر عن أي عوامل وشروط. في هذه الحالة ، تنبعث أشعة غير مرئية. بعد التحولات التي تحدث مع ذرات اليورانيوم ، يتم الحصول على عنصر مشع مختلف وتتكرر العملية. سيكرر عدة مرات حسب الضرورة للحصول على عنصر غير مشع. على سبيل المثال ، تحتوي بعض سلاسل التحولات على ما يصل إلى 14 مرحلة. في هذه الحالة ، يكون العنصر الوسيط هو الراديوم ، والمرحلة الأخيرة هي تكوين الرصاص. هذا المعدن ليس عنصرًا مشعًا ، لذلك يتم مقاطعة عدد من التحولات. ومع ذلك ، فإن التحول الكامل لليورانيوم إلى الرصاص يستغرق عدة مليارات من السنين.
غالبًا ما يتسبب خام اليورانيوم المشع في حدوث تسمم في الشركات العاملة في استخراج المواد الخام لليورانيوم ومعالجتها. اليورانيوم في جسم الإنسان هو سم خلوي عام. يصيب بشكل رئيسي الكلى ، ولكن تحدث أيضًا آفات الكبد والجهاز الهضمي.
لا يحتوي اليورانيوم على نظائر مستقرة تمامًا. لوحظ أطول عمر لليورانيوم 238. يحدث شبه اضمحلال اليورانيوم 238 خلال 4.4 مليار سنة. أقل بقليل من مليار سنة هو نصف اضمحلال اليورانيوم -235 - 0.7 مليار سنة. يشغل اليورانيوم 238 أكثر من 99٪ من الحجم الإجمالي لليورانيوم الطبيعي. نظرًا لعمره النصفي الهائل ، فإن النشاط الإشعاعي لهذا المعدن ليس مرتفعًا ، على سبيل المثال ، لا تستطيع جسيمات ألفا اختراق الطبقة القرنية من جلد الإنسان. بعد سلسلة من الدراسات ، وجد العلماء أن المصدر الرئيسي للإشعاع ليس اليورانيوم نفسه ، ولكن غاز الرادون الذي يتكون منه ، وكذلك نواتج الاضمحلال التي تدخل جسم الإنسان أثناء التنفس.