(β −)
235 Np()
239Pu()
Az urán másik, legelterjedtebb 238 U izotópjától eltérően a 235 U uránban önfenntartó nukleáris láncreakció lehetséges. Ezért ezt az izotópot nukleáris reaktorokban, valamint nukleáris fegyverekben használják üzemanyagként.
Képződés és bomlás
Az urán-235 a következő bomlások eredményeként képződik:
Az urán-235 bomlása a következő irányokban megy végbe:
Kényszerhadosztály
Az urán-235 hasadási termékeiben különféle elemek mintegy 300 izotópját fedezték fel: =30-tól (cink) Z=64-ig (gadolínium). Az urán-235 lassú neutronokkal történő besugárzása során képződött izotópok relatív hozamának görbéje a tömegszámon szimmetrikus, és alakjában az „M” betűhöz hasonlít. Ennek a görbének a két kifejezett maximuma a 95 és 134 tömegszámoknak felel meg, a minimum pedig a 110 és 125 közötti tömegszámok tartományában fordul elő. Így az urán hasadása azonos tömegű (115-119 tömegszámú) töredékekre kisebb valószínűséggel, mint az aszimmetrikus hasadás Ez a tendencia minden hasadó izotópnál megfigyelhető, és nem kapcsolódik az atommagok vagy részecskék egyedi tulajdonságaihoz, hanem magában a maghasadás mechanizmusában rejlik. Az aszimmetria azonban csökken a hasadómag gerjesztési energiájának növekedésével, és ha a neutron energiája meghaladja a 100 MeV-ot, a hasadási fragmentumok tömegeloszlása egy maximummal rendelkezik, amely megfelel az atommag szimmetrikus hasadásának. Az uránmag hasadása során keletkező töredékek viszont radioaktívak, és β - bomlási láncon mennek keresztül, amely során hosszú időn keresztül fokozatosan további energia szabadul fel. Egy urán-235 atommag bomlása során felszabaduló átlagos energia – a töredékek bomlását is figyelembe véve – hozzávetőlegesen 202,5 MeV = 3,244·10 −11 J, vagyis 19,54 TJ/mol = 83,14 TJ/kg.
Az atommaghasadás csak egy a neutronok atommagokkal való kölcsönhatása során lehetséges folyamatok közül, ez az, amely minden atomreaktor működésének hátterében áll.
Nukleáris láncreakció
Egy 235 U méretű atommag bomlása során általában 1-8 (átlagosan 2,416) szabad neutron bocsát ki. A 235 U atommag bomlása során keletkező neutronok, amelyek kölcsönhatásba lépnek egy másik 235 U atommaggal, új bomlási eseményt okozhatnak, ezt a jelenséget ún. maghasadási láncreakció.
Hipotetikusan a második generációs neutronok száma (a nukleáris bomlás második szakasza után) meghaladhatja a 3² = 9-et. A hasadási reakció minden további szakaszával a keletkező neutronok száma lavinaszerűen növekedhet. Valós körülmények között előfordulhat, hogy a szabad neutronok nem generálnak új hasadási eseményt, elhagyják a mintát, mielőtt 235 U-t rögzítenek, vagy akár maga a 235 U izotóp fogja be őket, átalakítva azt 236 U-vé, vagy más anyagok (például 238 U, vagy a keletkező maghasadás töredékei, például 149 Sm vagy 135 Xe).
Valós körülmények között az urán kritikus állapotának elérése nem olyan egyszerű, mivel számos tényező befolyásolja a reakció lefolyását. Például a természetes urán mindössze 0,72% 235 U-ból áll, 99,2745% pedig 238 U, ami elnyeli a 235 U méretű atommagok hasadása során keletkező neutronokat, ami azt eredményezi, hogy a természetes uránban a hasadási láncreakció nagyon gyorsan elhalványul. A folyamatos hasadási láncreakció több fő módon is végrehajtható:
- Növelje a minta térfogatát (ércből izolált urán esetében a térfogat növelésével lehet elérni a kritikus tömeget);
- Végezze el az izotóp-szétválasztást a minta 235 U koncentrációjának növelésével;
- Csökkentse a szabad neutronok veszteségét a minta felületén különböző típusú reflektorok használatával;
- Használjon neutronmoderátor anyagot a termikus neutronok koncentrációjának növelésére.
Izomerek
- Tömegfelesleg: 40 920,6(1,8) keV
- Gerjesztési energia: 76,5(4) eV
- Felezési idő: 26 perc
- Atommag spin és paritás: 1/2 +
Az izomer állapot bomlása az alapállapotba való izomer átmeneten keresztül megy végbe.
Alkalmazás
- Az urán-235-öt olyan atomreaktorok üzemanyagaként használják, amelyekben ellenőrzött lánc nukleáris reakció hadosztályok;
- Uránusz magas fokozat a dúsítást nukleáris fegyverek létrehozására használják. Ebben az esetben elengedni nagy mennyiség felhasznált energia (robbanás). ellenőrizhetetlen nukleáris láncreakció.
Lásd még
Írjon véleményt az "Urán-235" cikkről
Megjegyzések
- G. Audi, A.H. Wapstra és C. Thibault (2003). "". Nukleáris fizika A 729 : 337-676. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003. Bibcode:.
- G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot és A. H. Wapstra (2003). "". Nukleáris fizika A 729 : 3–128. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. Bibcode:.
- Hoffman K.- 2. kiadás törölve - L.: Kémia, 1987. - P. 130. - 232 p. - 50.000 példány.
- Fialkov Yu. Ya. Izotópok alkalmazása a kémiában és a vegyiparban. - Kijev: Technika, 1975. - P. 87. - 240 p. - 2000 példányban.
- . Kaye & Laby Online. .
- Bartolomey G. G., Baibakov V. D., Alkhutov M. S., Bat G. A. Az atomerőművi reaktorok elméletének és számítási módszereinek alapjai. - M.: Energoatomizdat, 1982. - 512. o.
Az urán-235-öt jellemző részlet
Miloradovics, aki azt mondta, hogy semmit sem akar tudni a különítmény gazdasági ügyeiről, amelyeket soha nem lehetett megtalálni, amikor szükség lenne rá, „chevalier sans peur et sans reproche” [„félelem és szemrehányás nélküli lovag”], mivel felhívta magát, és szívesen beszélt a franciákkal, küldötteket küldött, akik megadást követeltek, időt veszített, és nem tette meg, amit parancsoltak neki.– Nektek adom, srácok, ezt az oszlopot – mondta, a csapatokhoz hajtott, és a lovas katonákra mutatott a franciák felé. A lovas katonák pedig vékony, rongyos, alig mozgó lovakon, sarkantyúval és szablyával sürgetve őket, ügetésre, nagy erőlködés után odahajtottak az adományozott oszlophoz, vagyis a fagyos, zsibbadt és éhes franciák tömegéhez; az adományozott oszlop pedig eldobta fegyvereit és megadta magát, amire már régóta vágyott.
Krasznónál huszonhatezer foglyot ejtettek, több száz ágyút, valami botot, amit marsallbotnak neveztek, és azon vitatkoztak, hogy ki tud ott kitüntetni, és ennek örültek, de nagyon megbánták, hogy megtették. ne vegyük Napóleont vagy legalább valami hőst, marsallt, és ezért szemrehányást tettek egymásnak és különösen Kutuzovnak.
Ezek a szenvedélyeiktől elragadtatott emberek csak a szükség legszomorúbb törvényének vak végrehajtói voltak; de hősnek tartották magukat, és azt képzelték, hogy amit tettek, az a legméltóbb és legnemesebb dolog. Vádolták Kutuzovot, és azt mondták, hogy a hadjárat kezdetétől fogva akadályozta őket abban, hogy legyőzzék Napóleont, hogy csak szenvedélyeinek kielégítésére gondolt, és nem akarja elhagyni a vászongyárakat, mert ott békében van; hogy Krasznij közelében csak azért hagyta abba a mozgalmat, mert miután tudomást szerzett Napóleon jelenlétéről, teljesen elveszett; hogy feltételezhető, hogy összeesküvésben áll Napóleonnal, hogy ő vesztegeti meg [Wilson jegyzetei. (L.N. Tolsztoj jegyzete.) ] stb., stb.
Nemcsak a szenvedélyektől elragadtatott kortársak mondták ezt, hanem az utókor és a történelem is nagyravalónak ismerte el Napóleont, Kutuzovot pedig: a külföldieket ravasz, romlott, gyenge öreg udvari embernek; Oroszok - valami meghatározhatatlan - valami baba, csak az orosz neve miatt hasznos...
A 12-ben és a 13-ban Kutuzovot egyenesen hibáztatták. A császár elégedetlen volt vele. És a történelemben, amelyet nemrég írt a legmagasabb rendű parancs, azt mondják, hogy Kutuzov ravasz udvari hazudozó volt, aki félt Napóleon nevétől, és Krasznoje és Berezina közelében elkövetett hibáival megfosztotta az orosz csapatokat a dicsőségtől - teljes győzelmet aratott. a francia. [Bogdanovics története 1812-ben: Kutuzov jellemzői és érvelése a Krasznyenszkij-csaták nem kielégítő eredményeiről. (L. N. Tolsztoj jegyzete.) ]
Ez nem a nagy emberek sorsa, nem a grand homme, akiket az orosz elme nem ismer fel, hanem azoknak a ritka, mindig magányos embereknek a sorsa, akik a Gondviselés akaratát felfogva személyes akaratukat ennek rendelik alá. A tömeg gyűlölete és megvetése megbünteti ezeket az embereket a magasabb törvényekbe való belátásukért.
Az orosz történészek számára - furcsa és ijesztő kimondani - Napóleon a történelem legjelentéktelenebb eszköze - soha és sehol, még a száműzetésben sem, aki nem tanúsított emberi méltóságot - Napóleon a csodálat és az öröm tárgya; ő nagyszerű. Kutuzov, az az ember, aki tevékenységének kezdetétől 1812-ben, Borodintól Vilnáig, anélkül, hogy egyetlen tettét vagy szót is megváltoztatott volna, rendkívüli példát mutat a történelemben az önfeláldozásról és a jövő jelentőségének jelenében való tudatosságról. az eseményről – Kutuzov valami homályosnak és szánalmasnak tűnik számukra, és amikor Kutuzovról és a 12. évről beszélnek, mindig mintha szégyellnék magukat.
Közben nehéz elképzelni történelmi alak, akiknek tevékenysége oly változatlanul állandóan ugyanarra a célra irányulna. Nehéz olyan célt elképzelni, amely méltóbb és jobban megfelelne az egész nép akaratának. Még nehezebb olyan példát találni a történelemben, ahol az a cél, amelyet egy történelmi személyiség kitűzött magának, olyan teljes mértékben elérje, mint az a cél, amelyre Kutuzov minden tevékenysége irányult 1812-ben.
Kutuzov soha nem beszélt a piramisokból kitekintő negyven évszázadról, a hazáért hozott áldozatokról, arról, amit tenni szándékozik vagy tett: egyáltalán nem mondott semmit magáról, nem játszott szerepet. , mindig a legegyszerűbb és leghétköznapibb embernek tűnt, és a legegyszerűbb és leghétköznapibb dolgokat mondott. Leveleket írt lányainak és Staelnek, regényeket olvasott, szerette a gyönyörű nők társaságát, viccelődött tábornokokkal, tisztekkel és katonákkal, és soha nem mondott ellent azoknak, akik bizonyítani akartak neki valamit. Amikor Rasztopcsin gróf a Jauzszkij hídon fellovagolt Kutuzovhoz személyes szemrehányással, hogy ki a felelős Moszkva haláláért, és így szólt: „Hogy ígérted meg, hogy nem hagyod el Moszkvát harc nélkül?” - Kutuzov azt válaszolta: „Nem hagyom el Moszkvát csata nélkül”, annak ellenére, hogy Moszkvát már elhagyták. Amikor Arakcsejev, aki az uralkodótól érkezett hozzá, azt mondta, hogy Jermolovot ki kell nevezni a tüzérség főnökévé, Kutuzov így válaszolt: „Igen, ezt csak magam mondtam”, bár egy perccel később egészen mást mondott. Mit érdekelt ő, az egyetlen, aki ekkor az őt körülvevő ostoba tömeg között megértette az esemény egész hatalmas értelmét, mit érdekelt, hogy Rosztopcsin gróf magának vagy neki tulajdonítja-e a főváros katasztrófáját? Még kevésbé érdekelhette, kit neveznek ki tüzérségi főnöknek.
Nem csak ilyen esetekben, hanem folyamatosan ezt Egy idős férfi Miután az élettapasztalatokon keresztül eljutott arra a meggyőződésre, hogy a kifejezésükre szolgáló gondolatok és szavak nem az emberek motorjai, teljesen értelmetlen szavakat beszélt - az elsőket, amelyek eszébe jutottak.
De ugyanez az ember, aki annyira figyelmen kívül hagyta szavait, soha egyetlen olyan szót sem ejtett ki tevékenysége során, amely ne lett volna összhangban azzal az egyetlen céllal, amelyre az egész háború alatt törekedett. Nyilvánvalóan önkéntelenül, erős bizalommal, hogy nem fogják megérteni, többször is kifejtette gondolatait a legkülönfélébb körülmények között. A borodinói csatától kezdve, amelyből a körülötte lévőkkel való viszálya kezdődött, egyedül ő mondta ezt Borodino csata győzelem van, és ezt ismételgette szóban, jelentésekben, jelentésekben haláláig. Egyedül ő mondta, hogy Moszkva elvesztése nem Oroszország elvesztése. Lauriston békejavaslatára azt válaszolta, hogy nem lehet béke, mert ilyen a nép akarata; egyedül ő mondta a franciák visszavonulása közben, hogy nincs szükség minden manőverünkre, hogy magától minden jobban alakul, mint szeretnénk, aranyhidat kell adni az ellenségnek, sem a Tarutino, sem a Vjazemszkij, sem a Krasznyenszkoje csatákra volt szükség, amivel egyszer a határhoz kell jönni, hogy ne adjon fel egy oroszt tíz franciáért.
És egyedül ő, ez az udvari ember, ahogyan nekünk ábrázolják, az az ember, aki hazudik Arakcsejevnek, hogy az uralkodó kedvében járjon - egyedül ő, ez az udvari ember Vilnában, és ezzel kivívja a szuverén kegyét, mondja, hogy a további háború külföld káros és haszontalan.
De a szavak önmagukban nem bizonyították volna, hogy akkor megértette az esemény jelentőségét. Cselekedetei – mind a legkisebb visszavonulás nélkül – mind ugyanarra a célra irányultak, három akcióban kifejezve: 1) minden erejét megfeszíti, hogy összecsapjon a franciákkal, 2) legyőzze őket és 3) kiutasítsa őket Oroszországból, így ez ugyanolyan egyszerű mint az emberek és a csapatok lehetséges katasztrófái.
Ő, az a lassú mozgású Kutuzov, akinek türelem és idő mottója, a határozott fellépés ellensége, ő adja a borodinói csatát, példátlan ünnepélyességbe öltöztetve az előkészületeket. Ő, az a Kutuzov, aki az austerlitzi csatában, annak kezdete előtt, azt mondta, hogy elveszik Borodinóban, annak ellenére, hogy a tábornokok biztosították, hogy a csata elveszett, annak ellenére, hogy a történelemben példátlan példa volt, hogy egy megnyert csata után hadseregnek vissza kell vonulnia, egyedül ő, mindenkivel ellentétben, haláláig fenntartja, hogy a borodinói csata győzelem. Egyedül ő ragaszkodik a visszavonulás során, hogy ne vívja meg a ma már haszontalan csatákat, ne kezdje meg új háborúés ne lépje át Oroszország határait.
Ma már könnyű megérteni egy esemény jelentését, hacsak nem olyan célok tömegének tevékenységére vonatkoztatjuk, amelyek egy tucat ember fejében voltak, hiszen az egész esemény a következményeivel előttünk van.
De hát hogyan találhatta ki ez az öregember egyedül, mindenki véleményével ellentétben, majd olyan helyesen sejtette meg az esemény népi értelmét, hogy ezt minden tevékenységében soha nem árulta el?
A bekövetkező jelenségek értelmébe való rálátás e rendkívüli erejének forrása a nemzeti érzésben rejlett, amelyet teljes tisztaságában és erejében hordozott magában.
Csak ennek az érzésnek a felismerése késztette a népet oly különös módon, egy öregember szégyenéből, hogy a cár akarata ellenére őt választotta képviselőnek. népháború. És csak ez az érzés hozta őt arra a legmagasabb emberi magasságra, ahonnan ő, a főparancsnok minden erejét nem az emberek megölésére és kiirtására fordította, hanem arra, hogy megmentse és megsajnálja őket.
Urán-235(angol urán-235), történelmi név aktinourán(lat. Actin Uranium, szimbólummal jelölve AcU) - radioaktív nuklid kémiai elem 92 rendszámú és 235 tömegszámú urán. Az urán-235 izotóp előfordulása a természetben 0,7200(51)%. Az aktinium sorozatnak nevezett radioaktív 4n+3 család alapítója. Arthur Jeffrey Dempster fedezte fel 1935-ben.
Az urán másik, legelterjedtebb 238U izotópjától eltérően a 235U-ban önfenntartó nukleáris láncreakció lehetséges. Ezért ezt az izotópot nukleáris reaktorokban, valamint nukleáris fegyverekben használják üzemanyagként.
Ennek a nuklidnak egy grammjának aktivitása körülbelül 80 kBq.
- 1 Kialakulás és összeomlás
- 2 Kényszerhadosztály
- 2.1 Nukleáris láncreakció
- 3 izomer
- 4 Alkalmazás
- 5 Lásd még
- 6 Megjegyzések
Képződés és bomlás
Az urán-235 a következő bomlások eredményeként képződik:
- A 235Pa nuklid β− bomlása (felezési ideje 24,44(11) perc):
- A 235Np nuklid által végrehajtott K-befogás (felezési idő 396,1(12) nap):
- A 239Pu nuklid α-bomlása (felezési ideje 2,411(3)·104 év):
Az urán-235 bomlása a következő irányokban megy végbe:
- α-bomlás 231-ben (100% valószínűség, bomlási energia 4678,3(7) keV):
- Spontán hasadás (valószínűség: 7(2)·10−9%);
- Klaszterbomlás 20Ne, 25Ne és 28Mg nuklidok képződésével (a valószínűségek rendre 8(4)·10−10%, 8·10−10%, 8·10−10%):
Kényszerhadosztály
Fő cikk: Nukleáris maghasadás Az urán-235 hasadási termék hozamgörbéje különböző hasadási neutronenergiákhoz.Az 1930-as évek elején. Enrico Fermi neutronokkal sugározta be az uránt, hogy transzurán elemeket nyerjen. De 1939-ben O. Hahn és F. Strassmann be tudta mutatni, hogy amikor egy neutront elnyel az uránmag, kényszerhasadási reakció megy végbe. Az atommag általában két részre szakad, és 2-3 neutron szabadul fel (lásd az ábrát).
Az urán-235 hasadási termékeiben különféle elemek mintegy 300 izotópját fedezték fel: Z=30-tól (cink) Z=64-ig (gadolínium). Az urán-235 lassú neutronokkal történő besugárzása során képződött izotópok relatív hozamának görbéje a tömegszámon szimmetrikus, és alakjában az „M” betűhöz hasonlít. Ennek a görbének a két kifejezett maximuma a 95 és 134 tömegszámoknak felel meg, a minimum pedig a 110 és 125 közötti tömegszámok tartományában fordul elő. Így az urán egyenlő tömegű (115-119 tömegszámú) töredékekre hasad. kisebb valószínűséggel, mint az aszimmetrikus hasadás. Ez a tendencia minden hasadó izotópnál megfigyelhető, és nem kapcsolódik az atommagok vagy részecskék egyedi tulajdonságaihoz, hanem magában a maghasadás mechanizmusában rejlik. Az aszimmetria azonban csökken a hasadómag gerjesztési energiájának növekedésével, és ha a neutron energiája meghaladja a 100 MeV-ot, a hasadási fragmentumok tömegeloszlása egy maximummal rendelkezik, amely megfelel az atommag szimmetrikus hasadásának.
Az urán-235 kényszerhasadásának egyik lehetősége egy neutron abszorpciója után (diagram)
Az uránmag hasadása során keletkező töredékek viszont radioaktívak, és β− bomlási láncon mennek keresztül, amely során hosszú időn keresztül fokozatosan további energia szabadul fel. Egy urán-235 atommag bomlása során felszabaduló átlagos energia – a töredékek bomlását is figyelembe véve – hozzávetőlegesen 202,5 MeV = 3,244·10−11 J, vagyis 19,54 TJ/mol = 83,14 TJ/kg.
Az atommaghasadás csak egy a neutronok atommagokkal való kölcsönhatása során lehetséges folyamatok közül, ez az, amely minden atomreaktor működésének hátterében áll.
Nukleáris láncreakció
Fő cikk: Nukleáris láncreakcióEgy 235U-es atommag bomlása során általában 1-8 (átlagosan 2,5) szabad neutron bocsát ki. A 235 U atommag bomlása során keletkező neutronok, amelyek kölcsönhatásba lépnek egy másik 235 U atommaggal, új bomlási aktust idézhetnek elő; ezt a jelenséget maghasadási láncreakciónak nevezik.
Hipotetikusan a második generációs neutronok száma (a nukleáris bomlás második szakasza után) meghaladhatja a 3² = 9-et. A hasadási reakció minden további szakaszával a keletkező neutronok száma lavinaszerűen növekedhet. Valós körülmények között előfordulhat, hogy a szabad neutronok nem generálnak új hasadási eseményt, elhagyják a mintát a 235U befogása előtt, vagy akár maga a 235U izotóp fogja be őket, átalakítva azt 236U-vé, vagy más anyagok (például 238U vagy a keletkező mag hasadási töredékek, például 149Sm vagy 135Xe).
Ha átlagosan minden hasadási aktus újabb új hasadási aktust generál, akkor a reakció önfenntartóvá válik; ezt az állapotot kritikusnak nevezik. (lásd még Neutron szorzótényező)
Valós körülmények között az urán kritikus állapotának elérése nem olyan egyszerű, mivel számos tényező befolyásolja a reakció lefolyását. Például a természetes urán mindössze 0,72% 235U-t tartalmaz, 99,2745% pedig 238U, amely elnyeli a 235U-s atommagok hasadása során keletkező neutronokat. Ez ahhoz a tényhez vezet, hogy a természetes uránban a hasadási láncreakció jelenleg nagyon gyorsan bomlik. A folyamatos hasadási láncreakció több fő módon is végrehajtható:
- Növelje a minta térfogatát (ércből izolált urán esetében a térfogat növelésével lehet elérni a kritikus tömeget);
- Végezzen izotópszétválasztást a minta 235U koncentrációjának növelésével;
- Csökkentse a szabad neutronok veszteségét a minta felületén különböző típusú reflektorok használatával;
- Használjon neutronmoderátor anyagot a termikus neutronok koncentrációjának növelésére.
Izomerek
Az egyetlen ismert izomer a 235 um, amely a következő jellemzőkkel rendelkezik:
- Tömegfelesleg: 40 920,6(1,8) keV
- Gerjesztési energia: 76,5(4) eV
- Felezési idő: 26 perc
- Atommag spin és paritás: 1/2+
Az izomer állapot bomlása az alapállapotba való izomer átmeneten keresztül megy végbe.
Alkalmazás
- Az urán-235-öt nukleáris reaktorok üzemanyagaként használják, amelyek szabályozott maghasadási láncreakciót hajtanak végre;
- Az erősen dúsított uránt nukleáris fegyverek előállítására használják. Ebben az esetben egy ellenőrizetlen nukleáris láncreakciót alkalmaznak nagy mennyiségű energia felszabadítására (robbanás).
Lásd még
- Az urán izotópjai
- Izotóp elválasztás
Megjegyzések
- 1 2 3 4 5 G. Audi, A.H. Wapstra és C. Thibault (2003). „Az AME2003 atomtömeg-értékelés (II.). Táblázatok, grafikonok és hivatkozások." Nukleáris fizika A 729 : 337-676. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003. Irodai kód: 2003NuPhA.729..337A.
- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot és A. H. Wapstra (2003). "A nukleáris és bomlási tulajdonságok NUBASE értékelése." Nukleáris fizika A 729 : 3–128. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. Irodai kód: 2003NuPhA.729....3A.
- Hoffman K. Lehet aranyat csinálni? - 2. kiadás törölve - L.: Kémia, 1987. - P. 130. - 232 p. - 50.000 példány.
- Ma a tudománytörténetben
- 1 2 3 Fialkov Yu. Ya. Izotópok alkalmazása a kémiában és a vegyiparban. - Kijev: Technika, 1975. - P. 87. - 240 p. - 2000 példányban.
- Fizikai és kémiai állandók táblázata, 4.7.1. szakasz: Atommaghasadás. Kaye & Laby Online. Archiválva az eredetiből 2012. április 8-án.
- Bartolomei G. G., Baibakov V. D., Alkhutov M. S., Bat G. A. Az elmélet alapjai és a nukleáris reaktorok számítási módszerei. - M.: Energoatomizdat, 1982. - 512. o.
urán 235 50, urán 235 75, urán 235 terület, urán 235/75r15
A radioaktivitás jelenségének tanulmányozása során minden tudós olyan fontos jellemzőhöz fordul, mint a felezési ideje. Tudniillik azt mondja, hogy a világon minden másodpercben szétesnek az atomok, miközben mennyiségi jellemző Ezek a folyamatok közvetlenül összefüggenek a jelenlévő atomok számával. Ha egy bizonyos idő alatt a rendelkezésre álló atomok teljes számának fele elbomlik, akkor a fennmaradó atomok ½ bomlásához ugyanennyi idő kell. Ezt az időszakot nevezzük felezési időnek. Különböző elemek esetén változik – ezredmásodperc ezredmásodpercétől több milliárd évig, mint például abban az esetben, amikor arról beszélünk az urán felezési idejéről.
Az urán, mint a Földön természetes állapotban létező összes elem közül a legnehezebb, általában a legkiválóbb tárgy a radioaktivitás folyamatának tanulmányozására. Ezt az elemet még 1789-ben fedezte fel M. Klaproth német tudós, aki a nemrég felfedezett Uránusz bolygó tiszteletére nevezte el. Azt a tényt, hogy az urán radioaktív, egészen véletlenül fedezte fel a 19. század végén A. Becquerel francia kémikus.
Az uránt ugyanazzal a képlettel számítják ki, mint más radioaktív elemek hasonló periódusait:
T_(1/2) = au ln 2 = frac(ln 2) (lambda),
ahol az „au” az atom átlagos élettartama, a „lambda” a fő bomlási állandó. Mivel az ln 2 körülbelül 0,7, a felezési idő átlagosan csak 30%-kal rövidebb, mint az atom teljes élettartama.
Annak ellenére, hogy ma a tudósok az urán 14 izotópját ismerik, ezek közül csak három fordul elő a természetben: urán-234, urán-235 és urán-238. az urán más: az U-234 esetében „csak” 270 ezer év, az urán-238 felezési ideje pedig meghaladja a 4,5 milliárdot. Az urán-235 felezési ideje az „arany középút” - 710 millió év.
Érdemes megjegyezni, hogy az urán radioaktivitása természetes körülmények között meglehetősen magas, és lehetővé teszi például a fényképészeti lemezek megvilágítását mindössze egy órán belül. Ugyanakkor érdemes megjegyezni, hogy az urán izotópjai közül csak az U-235 alkalmas töltések készítésére, az a helyzet, hogy az urán-235 felezési ideje ipari körülmények között kevésbé intenzív, mint „testvéreinek” , ezért itt minimális a felesleges neutronok felszabadulása.
Az urán-238 felezési ideje jelentősen meghaladja a 4 milliárd évet, de ma már aktívan használják a nukleáris iparban. Tehát egy láncreakció elindításához, amely ennek az elemnek a nehéz atommagjainak hasadásával jár, jelentős mennyiségű neutronenergiára van szükség. Az urán-238-at hasadási és fúziós berendezésekben védelemként használják. A bányászott urán-238 nagy részét azonban a nukleáris fegyverekben használt plutónium szintetizálására használják.
A tudósok az urán felezési idejét használják az egyes ásványok korának kiszámításához és égitestekáltalában. Az urán órák meglehetősen univerzális mechanizmusok az ilyen számításokhoz. Ugyanakkor a kor többé-kevésbé pontos kiszámításához nemcsak az urán mennyiségét kell ismerni bizonyos kőzetekben, hanem az urán és az ólom, mint végtermék arányát is, amelybe az uránmagok kerülnek. átalakítva.
A kőzetek és ásványok kiszámításának van egy másik módja is, ez az úgynevezett spontánhoz kapcsolódik Mint ismeretes, az urán természetes körülmények között történő spontán hasadása következtében részecskéi kolosszális erővel bombázzák a közeli anyagokat, különleges nyomokat hagyva maguk után - pályák.
E nyomok számából az urán felezési idejének ismeretében vonnak le következtetést a tudósok ennek vagy annak korára. szilárd- legyen az ősi fajta vagy egy viszonylag „fiatal” váza. A helyzet az, hogy egy objektum kora egyenesen arányos azon uránatomok mennyiségi mutatójával, amelyek atommagjai bombázták.
A plutónium ember alkotta elem. Az atomkorszak előtt csak „nyomait” találták a természetben - több tíz kilogramm súlyban a földkéreg teljes vastagságában. Most - több száz tonna, és nem minden földkéreg, valamint bombákban és raktárakban, plusz tonnák szétszórva a bolygó felszínén.
Mindössze egy év alatt a világ összes reaktora 10 ezer tonna kiégett fűtőelemet állít elő, amely 100 tonna plutóniumot tartalmaz, azaz minden tonna kiégett fűtőelem ~ 10 kg plutóniumot tartalmaz (összehasonlításképpen a Nagaszakira ledobott bomba csak 6,2 kg).
Bár a kiégett fűtőelemek újrafeldolgozása során felszabaduló reaktorplutónium nem fegyverminőségű, mégis lehet bombát készíteni belőle. A világ már tele van szétválasztott plutóniummal bombagyártáshoz. Nagyon sok van belőle: telepített fegyverrendszerekben, szétszerelésre szánt robbanófejekben, nukleáris fegyverkomplexumok tisztításából származó hulladékban, feldolgozó üzemek raktáraiban.
A hasadó, azaz fegyveres minőségű izotóp a plutónium-239. Előállításához a dúsított uránon (üzemanyagon) kívül dúsítatlan, természetes uránt ("alapanyagokat") helyeztek egy katonai reaktorba fémtömbök formájában, lezárt alumíniumhéjba zárva. A hasadási reakció során nagy neutronáram jelenik meg a reaktormagban, és ezekkel a neutronokkal uránblokkokat sugároznak be (innen ered a „besugárzott urán” vagy besugárzott nukleáris üzemanyag elnevezés).
A neutronok befogásakor az uránatomok magjai plutónium atommagokká alakulnak, így a blokkok belsejében a nem hasadó urán-238 fokozatosan hasadó (fegyverminőségű) plutónium-239-gé alakul. A reaktorban való expozíció során (3-6 hónap) több száz gramm urán-238 alakult át minden tonna természetes uránból plutónium-239-re.
Az Uránusz képviseli radioaktív fém. A természetben az urán három izotópból áll: urán-238, urán-235 és urán-234. Legmagasabb szint a stabilitást urán-238-ban rögzítik.
| Jellegzetes | Jelentése |
|---|---|
| Általános információ | |
| Név, szimbólum | Urán-238, 238U |
| Alternatív nevek | urán egy, UI |
| Neutronok | 146 |
| Protonok | 92 |
| Nuklidok tulajdonságai | |
| Atomtömeg | 238.0507882(20) a. eszik. |
| Tömegfelesleg | 47 308,9(19) keV |
| Fajlagos kötési energia (nukleononként) | 7 570.120(8) keV |
| Izotóp bőség | 99,2745(106) % |
| Fél élet | 4.468. (3) 109 év |
| Bomlástermékek | 234th, 238Pu |
| Szülői izotópok | 238 Pa(β−) 242Pu(α) |
| Az atommag spinje és paritása | 0+ |
| Bomlási csatorna | Bomlási energia |
| α bomlás | 4.2697(29) MeV |
| SF | |
| ββ | 1.1442(12) MeV |
Az urán radioaktív bomlása
A radioaktív bomlás az összetétel hirtelen változásának folyamata ill belső szerkezet atommagok, amelyeket instabilitás jellemez. Ugyanakkor kibocsátásra kerülnek elemi részecskék, gamma sugarak és/vagy nukleáris töredékek. Radioaktív anyagok radioaktív magot tartalmaznak. A radioaktív bomlásból származó leánymag is radioaktívvá válhat, és egy bizonyos idő után bomláson megy keresztül. Ez a folyamat addig folytatódik, amíg egy stabil, radioaktivitástól mentes mag nem képződik. E. Rutherford 1899-ben kísérletileg bebizonyította, hogy az uránsók háromféle sugarat bocsátanak ki:
- α-sugarak - pozitív töltésű részecskék áramlása
- β-sugarak - negatív töltésű részecskék áramlása
- A γ-sugarak nem hoznak létre eltéréseket a mágneses térben.
| A sugárzás típusa | Nuklid | Fél élet |
|---|---|---|
| Ο | urán - 238 U | 4,47 milliárd év |
| α ↓ | ||
| Ο | Tórium - 234 Th | 24,1 nap |
| β ↓ | ||
| Ο | Protaktinium - 234 Pa | 1,17 perc |
| β ↓ | ||
| Ο | urán - 234 U | 245.000 év |
| α ↓ | ||
| Ο | Tórium - 230 Th | 8000 év |
| α ↓ | ||
| Ο | Rádium - 226 Ra | 1600 év |
| α ↓ | ||
| Ο | Polónium - 218 Po | 3,05 perc |
| α ↓ | ||
| Ο | Ólom - 214 Pb | 26,8 perc |
| β ↓ | ||
| Ο | bizmut - 214 Bi | 19,7 perc |
| β ↓ | ||
| Ο | Polónium - 214 Po | 0,000161 másodperc |
| α ↓ | ||
| Ο | Ólom - 210 Pb | 22,3 év |
| β ↓ | ||
| Ο | Bizmut - 210 Bi | 5,01 nap |
| β ↓ | ||
| Ο | Polónium - 210 Po | 138,4 nap |
| α ↓ | ||
| Ο | Ólom - 206 Pb | stabil |
Az urán radioaktivitása
A radioaktív uránt a természetes radioaktivitás különbözteti meg a többi elemtől. Az uránatomok minden tényezőtől és körülménytől függetlenül fokozatosan változnak. Ebben az esetben láthatatlan sugarakat bocsátanak ki. Az uránatomokkal végbemenő átalakulások után egy másik radioaktív elemet kapunk, és a folyamat megismétlődik. Annyiszor megismétli, ahányszor szükséges, hogy egy nem radioaktív elemet kapjon. Például néhány transzformációs lánc legfeljebb 14 szakaszból áll. Ebben az esetben a köztes elem a rádium, az utolsó szakasz pedig az ólomképződés. Ez a fém nem radioaktív elem, ezért az átalakulások sorozata megszakad. Azonban több milliárd évbe telik, amíg az urán teljesen ólommal átalakul.
A radioaktív uránérc gyakran okoz mérgezést az urán nyersanyagok bányászatával és feldolgozásával foglalkozó vállalkozásoknál. Az emberi szervezetben az urán általános sejtméreg. Elsősorban a vesét, de a májat és a gyomor-bélrendszert is érinti.
Az uránnak nincsenek teljesen stabil izotópjai. A leghosszabb élettartam az urán-238 esetében figyelhető meg. Az urán-238 félbomlása 4,4 milliárd év alatt megy végbe. Valamivel kevesebb, mint egymilliárd év, az urán-235 félbomlása megtörténik - 0,7 milliárd év. Az urán-238 a természetes urán teljes térfogatának több mint 99%-át foglalja el. Kolosszális felezési ideje miatt ennek a fémnek a radioaktivitása nem magas, például az alfa-részecskék nem tudnak áthatolni az emberi bőr stratum corneumán. Egy sor vizsgálat után a tudósok megállapították, hogy a fő sugárzásforrás nem maga az urán, hanem az általa termelt radongáz, valamint annak bomlástermékei, amelyek légzés közben jutnak az emberi szervezetbe.
