(β −)
235 Np ()
239 Pu ()
На відміну від іншого, найбільш поширеного ізотопу урану 238 U, в 235 U можлива ланцюгова ядерна реакція, що самопідтримується. Тому цей ізотоп використовується як паливо в ядерних реакторах, а також у ядерній зброї.
Освіта та розпад
Уран-235 утворюється внаслідок наступних розпадів:
Розпад урану-235 відбувається за такими напрямками:
Вимушений поділ
У продуктах поділу урану-235 було виявлено близько 300 ізотопів різних елементів: від = 30 (цинк) до Z = 64 (гадоліній). Крива залежності відносного виходу ізотопів, що утворюються при опроміненні урану-235 повільними нейтронами, від масового числа – симетрична і формою нагадує букву «M». Два виражені максимуми цієї кривої відповідають масовим числам 95 і 134, а мінімум припадає на діапазон масових чисел від 110 до 125. Таким чином, розподіл урану на уламки рівної маси (з масовими числами 115-119) відбувається з меншою ймовірністю, ніж асиметричний поділ , така тенденція спостерігається у всіх ізотопів, що діляться, і не пов'язана з якимись індивідуальними властивостями ядер або частинок, а властива самому механізму поділу ядра. Однак асиметрія зменшується при збільшенні енергії збудження ядра, що ділиться, і при енергії нейтрона більше 100 МеВ розподіл осколків розподілу по масах має один максимум, що відповідає симетричному поділу ядра. Осколки, що утворюються при розподілі ядра урану, у свою чергу є радіоактивними, і піддаються ланцюжку β-розпадів, при яких поступово протягом тривалого часу виділяється додаткова енергія. Середня енергія, що виділяється при розпаді одного ядра урану-235 з урахуванням розпаду уламків, становить приблизно 202,5 МеВ = 3,244 · 10 -11 Дж, або 19,54 ТДж / моль = 83,14 ТДж / кг.
Розподіл ядер - лише один із безлічі процесів, можливих при взаємодії нейтронів з ядрами, саме він лежить в основі роботи будь-якого ядерного реактора.
Ланцюгова ядерна реакція
При розпаді одного ядра 235 U зазвичай випускається від 1 до 8 (у середньому - 2.416) вільних нейтронів. Кожен нейтрон, що утворився при розпаді ядра 235 U, за умови взаємодії з іншим ядром 235 U може викликати новий акт розпаду, це явище називається ланцюговою реакцією поділу ядра.
Гіпотетично, число нейтронів другого покоління (після другого етапу розпаду ядер) може перевищувати 3² = 9. З кожним наступним етапом реакції поділу кількість нейтронів, що утворюються, може наростати лавиноподібно. У реальних умовах вільні нейтрони можуть не породжувати новий акт поділу, залишаючи зразок до захоплення 235 U, або будучи захопленими як самим ізотопом 235 U з перетворенням його в 236 U, так і іншими матеріалами (наприклад, 238 U, або уламками поділу ядер, що утворилися, такими як 149 Sm або 135 Xe).
У реальних умовах досягти критичного стану урану не так просто, оскільки на перебіг реакції впливає низка факторів. Наприклад, природний уран лише на 0,72 % складається з 235 U, 99,2745 % становить 238 U , який поглинає нейтрони, що утворюються при розподілі ядер 235 U. Це призводить до того, що в природному урані в даний час ланцюгова реакція поділу дуже швидко згасає. Здійснити незатухаючу ланцюгову реакцію поділу можна кількома основними шляхами:
- збільшити обсяг зразка (для виділеного з руди урану можливе досягнення критичної маси рахунок збільшення обсягу);
- Здійснити поділ ізотопів, підвищивши концентрацію 235 U у зразку;
- Зменшити втрату вільних нейтронів через поверхню зразка за допомогою застосування різноманітних відбивачів;
- Використовувати речовину-уповільнювач нейтронів для підвищення концентрації теплових нейтронів.
Ізоміри
- Надлишок маси: 40 920,6(1,8) кеВ
- Енергія збудження: 76,5 (4) еВ
- Період напіврозпаду: 26 хв
- Спин та парність ядра: 1/2 +
Розпад ізомерного стану здійснюється шляхом ізомерного переходу до основного стану.
Застосування
- Уран-235 використовується як паливо для ядерних реакторів, в яких здійснюється керованаланцюгова ядерна реакціяподілу;
- Уран з високим ступенемзбагачення застосовується до створення ядерної зброї. У цьому випадку для вивільнення великої кількостіенергії (вибуху) використовується некерованаланцюгова ядерна реакція
також
Напишіть відгук про статтю "Уран-235"
Примітки
- G. Audi, A.H. Wapstra, and C. Thibault (2003). "". Nuclear Physics A 729 : 337-676. DOI: 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003. Bibcode:.
- G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot та A. H. Wapstra (2003). "". Nuclear Physics A 729 : 3–128. DOI: 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. Bibcode:.
- Гофман До.- 2-ге вид. стер. - Л.: Хімія, 1987. - С. 130. - 232 с. - 50 000 екз.
- Фіалков Ю. Я.Застосування ізотопів у хімії та хімічній промисловості. – Київ: Техніка, 1975. – С. 87. – 240 с. - 2000 прим.
- . Kaye & Laby Online. .
- Бартоломей Р. Р., Байбаков Ст Д., Алхутов М. С., Бать Г. А.Основи теорії та методи розрахунку ядерних енергетичних реакторів. - М.: Вища школа, 1982. - С. 512.
Уривок, що характеризує Уран-235
Милорадович, який казав, що він знати нічого не хоче про господарські справи загону, якого ніколи не можна було знайти, коли його було потрібно, chevalier sans peur et sans reproche, як він сам називав себе , і мисливець до розмов із французами, посилав парламентерів, вимагаючи здачі, і гаяв час і робив те, що йому наказували.- Дарую вам, хлопці, цю колону, - говорив він, під'їжджаючи до військ і вказуючи кавалеристам на французів. І кавалеристи на худих, обдертих конях, що ледве рухаються, підганяючи їх шпорами і шаблями, підтюпцем, після сильних напружень, під'їжджали до подарованої колони, тобто до натовпу обморожених, задубілих і голодних французів; і подарована колона кидала зброю і здавалася, чого їй давно хотілося.
Під Красним взяли двадцять шість тисяч полонених, сотні гармат, якусь палицю, яку називали маршальським жезлом, і сперечалися про те, хто там відзначився, і були цим задоволені, але дуже жалкували про те, що не взяли Наполеона чи хоч якогось героя, маршала, і дорікали цьому одне одного і особливо Кутузова.
Люди ці, захоплені своїми пристрастями, були сліпими виконавцями лише найсумнішого закону необхідності; але вони вважали себе героями і уявляли, що те, що вони робили, була найгідніша і найблагородніша справа. Вони звинувачували Кутузова і казали, що він від початку кампанії заважав їм перемогти Наполеона, що він думає лише задоволення своїх пристрастей і хотів виходити з Полотняних Заводів, оскільки він там було спокійно; що він під Червоним зупинив рух тільки тому, що, дізнавшись про присутність Наполеона, він зовсім загубився; що можна припустити, що він перебуває у змові з Наполеоном, що він підкуплений ним, [Записки Вільсона. (Прим. Л.М. Толстого.)] і т.д., і т.д.
Мало того, що сучасники, захоплені пристрастями, говорили так, - потомство та історія визнали Наполеона grand, a Кутузова: іноземці - хитрим, розпусним, слабким придворним старим; росіяни – чимось невизначеним – якоюсь лялькою, корисною лише за своїм російським ім'ям…
У 12 і 13 роках Кутузова прямо звинувачували за помилки. Государ був незадоволений ним. І в історії, написаної нещодавно за високим наказом, сказано, що Кутузов був хитрий придворний брехун, який боявся імені Наполеона і своїми помилками під Червоним і під Березиною позбавив російські війська слави – повної перемоги над французами. [Історія 1812 року Богдановича: характеристика Кутузова та міркування про незадовільність результатів Красненських битв. (Прим. Л.М. Толстого.)]
Такою є доля не великих людей, не grand homme, яких не визнає російський розум, а доля тих рідкісних, завжди самотніх людей, які, осягаючи волю провидіння, підкоряють їй свою особисту волю. Ненависть і зневага натовпу карають цих людей за прозріння вищих законів.
Для російських істориків – дивно і страшно сказати – Наполеон – це нікчемне знаряддя історії – ніколи й ніде, навіть у вигнанні, який не виказав людської гідності, – Наполеон є предметом захоплення і захоплення; він grand. Кутузов же, той чоловік, який від початку і до кінця своєї діяльності в 1812 році, від Бородіна і до Вільни, жодного разу жодною дією, ні словом не змінюючи собі, виявляє надзвичайний s історії приклад самовідданості і свідомості в теперішньому майбутнього значення події, - Кутузов представляється їм чимось невизначеним і жалюгідним, і, говорячи про Кутузова і 12-му році, їм завжди ніби трошки соромно.
А тим часом важко собі уявити історична особа, Діяльність якого так незмінно завжди була б спрямована до однієї і тієї ж мети. Важко уявити собі мету, гіднішу і збігається з волею всього народу. Ще важче знайти інший приклад історії, де мету, яку поставило собі історичне обличчя, було б так цілком досягнуто, як мету, до досягнення якої була спрямована вся діяльність Кутузова 1812 року.
Кутузов ніколи не говорив про сорок століть, які дивляться з пірамід, про жертви, які він приносить вітчизні, про те, що він має намір здійснити або здійснив: він взагалі нічого не говорив про себе, не грав ніякої ролі, здавався завжди найпростішим і звичайнішим. людиною і говорив найпростіші та звичайні речі. Він писав листи своїм дочкам і m me Stael, читав романи, любив суспільство гарних жінок, жартував з генералами, офіцерами і солдатами і ніколи не суперечив тим людям, які хотіли йому щось доводити. Коли граф Растопчин на Яузькому мосту підскакав до Кутузову з особистими докорами у тому, хто винен у смерті Москви, і сказав: «Як ви обіцяли не залишати Москви, не давши битви?». – Кутузов відповідав: «Я й не залишу Москви без бою», незважаючи на те, що Москва вже залишилася. Коли Аракчеєв, що приїхав до нього від государя, сказав, що треба б Єрмолова призначити начальником артилерії, Кутузов відповідав: «Так, я і сам щойно говорив це», – хоча він за хвилину говорив зовсім інше. Яка справа була йому, яка розуміла тоді весь величезний сенс події, серед безглуздого натовпу, що оточував його, яка йому справа була до того, до себе чи до нього віднесе граф Растопчин лихо столиці? Ще менш могло займати його те, кого призначать начальником артилерії.
Не тільки в цих випадках, але невпинно цей стара людинаякий дійшов досвідом життя до переконання в тому, що думки і слова, що служать їм виразом, не є двигунами людей, говорив слова абсолютно безглузді – перші, які йому спадали на думку.
Але ця сама людина, яка так нехтувала своїми словами, жодного разу на всю свою діяльність не сказала жодного слова, яке було б не згідно з тією єдиною метою, до досягнення якої він йшов під час усієї війни. Очевидно, мимоволі, з тяжкою впевненістю, що не зрозуміють його, він неодноразово за найрізноманітніших обставин висловлював свою думку. Починаючи від Бородінської битви, з якої почався його розлад з оточуючими, він один казав, що Бородинська битває перемога, і повторював це і усно, і в рапортах, і донесення до самої своєї смерті. Він один сказав, що втрата Москви не є втратою Росії. Він у відповідь Лористону на пропозицію про мир відповідав, що світу не може бути, тому що така воля народу; він один під час відступу французів говорив, що всі наші маневри не потрібні, що все зробиться само собою краще, ніж ми того бажаємо, що супротивнику треба дати золотий міст, що ні Тарутинська, ні Вяземська, ні Красненська битва не потрібна, що з чим. небудь треба прийти на кордон, що за десять французів він не віддасть одного російського.
І він один, ця придворна людина, як нам зображують його, людина, яка бреше Аракчеєву з метою догодити государю, – він один, ця придворна людина, у Вільні, тим самим заслуговуючи на немилість государя, каже, що подальша війна за кордоном шкідлива і марна.
Але одні слова не довели б, що тоді розумів значення події. Дії його - всі без найменшого відступу, всі були спрямовані до однієї і тієї ж мети, що виражається в трьох діях: 1) напружити всі свої сили для зіткнення з французами, 2) перемогти їх і 3) вигнати з Росії, полегшуючи, наскільки це можливо, лиха народу та війська.
Він, той повільнець Кутузов, якого девіз є терпіння і час, ворог рішучих дій, він дає Бородінську битву, вдягаючи приготування до нього безприкладну урочистість. Він, той Кутузов, який в Аустерлицькій битві, перш за початок його, говорить, що вона буде програна, в Бородіні, незважаючи на запевнення генералів про те, що битва програна, незважаючи на нечуваний в історії приклад того, що після виграної битви військо має відступати , він один, на противагу всім, аж до смерті стверджує, що Бородінське бій – перемога. Він один під час відступу наполягає на тому, щоб не давати битв, які тепер марні, не починати нової війниі переходити кордонів Росії.
Тепер зрозуміти значення події, якщо тільки не докладати до діяльності мас цілей, які були в голові десятка людей, легко, оскільки вся подія з її наслідками лежить перед нами.
Але яким чином тоді ця стара людина, одна, на противагу думці всіх, могла вгадати, так правильно вгадала тоді значення народного сенсу події, що жодного разу на всю свою діяльність не змінила йому?
Джерело цієї надзвичайної сили прозріння в сенс явищ, що відбуваються, лежало в тому народному почутті, яке він носив у собі у всій чистоті і силі його.
Тільки визнання в ньому цього почуття змусило народ такими дивними шляхами з в немилості старого старого вибрати його проти волі царя в представники народної війни. І тільки це почуття поставило його на ту високу людську висоту, з якою він, головнокомандувач, спрямовував усі свої сили не на те, щоби вбивати і винищувати людей, а на те, щоб рятувати і шкодувати їх.
Уран-235(англ. uranium-235), історична назва актиноуран(Лат. Actin Uranium, позначається символом AcU) - радіоактивний нуклід хімічного елементаурану з атомним номером 92 і масовим числом 235. Ізотопна поширеність урану-235 у природі становить 0,7200(51) %. Є родоначальником радіоактивного сімейства 4n+3, званого поряд актинія. Відкритий 1935 року Артуром Демпстером (англ. Arthur Jeffrey Dempster).
На відміну від іншого, найбільш поширеного ізотопу урану 238U, в 235U можлива ланцюгова ядерна реакція, що самопідтримується. Тому цей ізотоп використовується як паливо у ядерних реакторах, а також у ядерній зброї.
Активність одного грама даного нукліду становить приблизно 80 кБк.
- 1 Освіта та розпад
- 2 Вимушений поділ
- 2.1 Ланцюгова ядерна реакція
- 3 Ізоміри
- 4 Застосування
- 5 Див. також
- 6 Примітки
Освіта та розпад
Уран-235 утворюється внаслідок наступних розпадів:
- β−розпад нукліду 235Pa (період напіврозпаду становить 24,44(11) хв):
- K-захоплення, здійснюване нуклідом 235Np (період напіврозпаду становить 396,1(12) дня):
- α-розпад нукліду 239Pu (період напіврозпаду становить 2,411 (3) · 104 років):
Розпад урану-235 відбувається за такими напрямками:
- α-розпад в 231Th (ймовірність 100%, енергія розпаду 4678,3(7) кэВ):
- Спонтанний поділ (ймовірність 7 (2) · 10-9%);
- Кластерний розпад з утворенням нуклідів 20Ne, 25Ne і 28Mg (ймовірності відповідно становлять 8(4)·10−10%, 8·10−10%, 8·10−10%):
Вимушений поділ
Основна стаття: Поділ ядраКрива виходу продуктів поділу урану-235 для різних енергій нейтронів, що ділять.На початку 1930-х років. Енріко Фермі проводив опромінення урану нейтронами, маючи на меті отримати таким чином трансуранові елементи. Але в 1939 р. О. Ган та Ф. Штрассман змогли показати, що при поглинанні нейтрону ядром урану відбувається вимушена реакція поділу. Як правило, ядро ділиться на два уламки, при цьому вивільняється 2-3 нейтрони (див. схему).
У продуктах поділу урану-235 виявили близько 300 ізотопів різних елементів: від Z=30 (цинк) до Z=64 (гадолиний). Крива залежності відносного виходу ізотопів, що утворюються при опроміненні урану-235 повільними нейтронами, від масового числа – симетрична і формою нагадує букву «M». Два виражені максимуми цієї кривої відповідають масовим числам 95 і 134, а мінімум припадає на діапазон масових чисел від 110 до 125. Таким чином, поділ урану на уламки рівної маси (з масовими числами 115-119) відбувається з меншою ймовірністю, ніж асиметричний поділ, така тенденція спостерігається у всіх ізотопів, що діляться, і не пов'язана з якимись індивідуальними властивостями ядер або частинок, а властива самому механізму поділу ядра. Однак асиметрія зменшується при збільшенні енергії збудження ядра, що ділиться, і при енергії нейтрона більше 100 МеВ розподіл осколків розподілу по масах має один максимум, що відповідає симетричному поділу ядра.
Один із варіантів вимушеного поділу урану-235 після поглинання нейтрону (схема)
Осколки, що утворюються при розподілі ядра урану, у свою чергу є радіоактивними, і піддаються ланцюжку β-розпадів, при яких поступово протягом тривалого часу виділяється додаткова енергія. Середня енергія, що виділяється при розпаді одного ядра урану-235 з урахуванням розпаду уламків, становить приблизно 202,5 МеВ = 3,244 · 10-11 Дж, або 19,54 ТДж/моль = 83,14 ТДж/кг.
Розподіл ядер - лише один із безлічі процесів, можливих при взаємодії нейтронів з ядрами, саме він лежить в основі роботи будь-якого ядерного реактора.
Ланцюгова ядерна реакція
Основна стаття: Ланцюгова ядерна реакціяПри розпаді одного ядра 235U зазвичай випускається від 1 до 8 (в середньому - 2.5) вільних нейтронів. Кожен нейтрон, що утворився при розпаді ядра 235U, за умови взаємодії з іншим ядром 235U може викликати новий акт розпаду, це явище називається ланцюговою реакцією поділу ядра.
Гіпотетично, число нейтронів другого покоління (після другого етапу розпаду ядер) може перевищувати 3² = 9. З кожним наступним етапом реакції поділу кількість нейтронів, що утворюються, може наростати лавиноподібно. реальних умовах вільні нейтрони можуть не породжувати новий акт поділу, залишаючи зразок до захоплення 235U, або будучи захопленими як самим ізотопом 235U з перетворенням його на 236U, так і іншими матеріалами (наприклад, 238U, або осколками поділу ядер, такими як утворилися 15 ).
Якщо в середньому кожен акт розподілу породжує ще один новий акт розподілу, то реакція стає самопідтримується; цей стан називається критичним. (Див. також Коефіцієнт розмноження нейтронів)
У реальних умовах досягти критичного стану урану не так просто, оскільки на перебіг реакції впливає низка факторів. Наприклад, природний уран лише на 0,72% складається з 235U, 99,2745% становить 238U, який поглинає нейтрони, що утворюються при розподілі ядер 235U. Це призводить до того, що в природному урані нині ланцюгова реакція поділу дуже швидко згасає. Здійснити незагасну ланцюгову реакцію поділу можна кількома основними шляхами:
- збільшити обсяг зразка (для виділеного з руди урану можливе досягнення критичної маси рахунок збільшення обсягу);
- Здійснити поділ ізотопів, підвищивши концентрацію 235U у зразку;
- Зменшити втрату вільних нейтронів через поверхню зразка за допомогою застосування різноманітних відбивачів;
- Використовувати речовину - уповільнювач нейтронів підвищення концентрації теплових нейтронів.
Ізоміри
Відомий єдиний ізомер 235Um з наступними характеристиками:
- Надлишок маси: 40 920,6(1,8) кеВ
- Енергія збудження: 76,5 (4) еВ
- Період напіврозпаду: 26 хв
- Спин та парність ядра: 1/2+
Розпад ізомерного стану здійснюється шляхом ізомерного переходу до основного стану.
Застосування
- Уран-235 використовується як паливо для ядерних реакторів, в яких здійснюється керована ланцюгова ядерна реакція поділу;
- Уран з високим ступенем збагачення застосовується до створення ядерної зброї. цьому випадку для вивільнення великої кількості енергії (вибуху) використовується некерована ланцюгова ядерна реакція.
також
- Ізотопи урану
- Поділ ізотопів
Примітки
- 1 2 3 4 5 G. Audi, A.H. Wapstra, and C. Thibault (2003). «The AME2003 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references.». Nuclear Physics A 729 : 337-676. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003. Bibcode: 2003NuPhA.729..337A.
- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot та A. H. Wapstra (2003). "Nubase evaluation of nuclear and decay properties". Nuclear Physics A 729 : 3–128. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. Bibcode: 2003NuPhA.729....3A.
- Гофман К. Чи можна зробити золото? - 2-ге вид. стер. – Л.: Хімія, 1987. – С. 130. – 232 с. - 50 000 екз.
- Today in science history
- 1 2 3 Фіалков Ю. Я. Застосування ізотопів у хімії та хімічній промисловості. – Київ: Техніка, 1975. – С. 87. – 240 с. - 2000 прим.
- Table of Physical and Chemical Constants, Sec 4.7.1: Nuclear Fission. Kaye & Laby Online. Архівовано з першоджерела 8 квітня 2012 року.
- Бартоломей Г. Г., Байбаков В. Д., Алхутов М. С., Бать Г. А. Основи теорії та методи розрахунку ядерних енергетичних реакторів. - М: Енергоатоміздат, 1982. - С. 512.
уран 235 50, уран 235 75, уран 235 area, уран 235/75r15
Вивчаючи явище радіоактивності, кожен вчений звертається до такої найважливішої його характеристики як період напіврозпаду. Як відомо, каже, що кожної секунди у світі відбувається розпад атомів, при цьому кількісна характеристикацих процесів безпосередньо пов'язані з кількістю наявних атомів. Якщо за певний період часу відбудеться розпад половини від всього наявної кількості атомів, то розпад ½ від атомів, що залишилися, вимагатиме такої ж кількості часу. Саме цей часовий проміжок і називається періодом напіврозпаду. У різних елементів він різний - від тисячних часток мілісекунди до мільярдів років, як, наприклад, у разі, коли йдетьсядля періоду напіврозпаду урану.
Уран, як найважчий із усіх існуючих у природному стані елементів Землі, є взагалі найпрекраснішим об'єктом вивчення процесу радіоактивності. Цей елемент було відкрито ще 1789 року німецьким вченим М. Клапротом, який дав йому назву на честь нещодавно відкритої планети Уран. Те, що уран радіоактивний, було випадково встановлено наприкінці ХІХ століття французьким хіміком А. Беккерелем.
Уран розраховується за тією ж формулою, що і аналогічні періоди інших радіоактивних елементів:
T_(1/2) = au ln 2 = frac(ln 2)(lambda),
де "au" - середній час існування атома, "lambda" - основна стала розпаду. Оскільки ln 2 дорівнює приблизно 0,7, період напіврозпаду лише на 30% коротше в середньому, ніж загальний час життя атома.
Незважаючи на те, що на сьогоднішній день вченим відомо 14 ізотопів урану, у природі їх зустрічаються лише три: уран-234, уран-235 та уран-238. урану різний: так для U-234 він становить «всього» 270 тисяч років, а період напіврозпаду урану-238 перевищує 4,5 мільярда. Період напіврозпаду урану-235 знаходиться у «золотій середині» - 710 мільйонів років.
Радіоактивність урану в природних умовах досить висока і дозволяє, наприклад, засвітити фотопластинки протягом всього лише години. У той же час варто відзначити, що з усіх ізотопів урану тільки U-235 придатний для виготовлення начинки для дрібних нейтронів. тут мінімальний.
Період напіврозпаду урану-238 значно перевищує 4 мільярди років, проте він зараз активно використовується в атомній промисловості. Так, як для того, щоб запустити ланцюгову реакцію з поділу важких ядер цього елемента, потрібна значна кількість енергії нейтронів. Уран-238 використовують як захист в апаратах поділу та синтезу. Однак більша частина видобутого урану-238 використовується для синтезу плутонію, що використовується в ядерній зброї.
Тривалість періоду напіврозпаду урану вчені використовують для того, щоб розрахувати вік окремих мінералів та небесних тілзагалом. Урановий годинник є досить універсальний механізм для такого роду розрахунків. У той же час, щоб вік був розрахований більш-менш точно, необхідно знати не тільки кількість урану в тих чи інших породах, але й співвідношення урану та свинцю як кінцевого продукту, на який перетворюються ядра урану.
Є ще один спосіб розрахунку порід і мінералів, він пов'язаний з так званим спонтанним Як відомо, в результаті спонтанного поділу урану в природних умовах його частинки з колосальною силою бомбардують речовини, що знаходяться поруч, залишаючи за собою особливі сліди - треки.
Саме за кількістю цих треків, знаючи при цьому період напіврозпаду урану, вчені і роблять висновок про вік того чи іншого твердого тіла- чи це стародавня порода або щодо «молода» ваза. Справа в тому, що вік об'єкта прямо пропорційний кількісному показнику атомів урану, ядра якого бомбардували його.
Плутоній – штучний елемент. До атомної ери у природі були лише його "сліди" - кілька десятків кілограмів у всій товщі земної кори. Зараз – сотні тонн, і не у всій земної кори, а в бомбах та на складах, плюс тонни, розвіяні по поверхні планети.
Всього лише за один рік усі реактори світу виробляють 10 тисяч тонн ВЯП, в якому міститься 100 тонн плутонію, тобто в кожній тоні ВЯП міститься ~ 10 кг плутонію (для порівняння, в бомбі, скинутій на Нагасакі, його було лише 6,2 кг ).
Хоча реакторний плутоній, виділений під час переробки ВЯП, немає збройової якості, але бомбу з нього зробити таки можна. Світ уже сповнений виділеного плутонію для виготовлення бомб. Його дуже багато: у розгорнутих системах озброєння, боєголовках, призначених до демонтажу, у відходах при очищенні ядерно-збройових комплексів, на складах при переробних заводах.
Подібним, тобто збройовим, є ізотоп - плутоній-239. Для його напрацювання в реактор військового призначення, крім збагаченого урану (паливо), поміщали й незбагачений, природний, уран ("сировина") у вигляді металевих блоків, ув'язнених у герметичну алюмінієву оболонку. При реакції поділу в активній зоні реактора виникає великий потік нейтронів і відбувається опромінення уранових блочків цими нейтронами (звідси термін "опромінений уран" або опромінене ядерне пальне).
При захопленні нейтронів ядра атомів урану перетворюються на ядра плутонію, тому всередині блочків уран-238, що не ділиться, поступово перетворювався на розподілений (збройовий) плутоній-239. За час витримки в реакторі (3-6 місяців) з кожної тонни природного урану на плутоній-239 перетворювалося кілька сотень грамів урану-238.
Уран є радіоактивний метал. У природі уран складається з трьох ізотопів: уран-238, уран-235 та уран-234. Найвищий рівеньстабільність фіксується у урану-238.
| Характеристика | Значення |
|---|---|
| Загальні відомості | |
| Назва, символ | Уран-238, 238U |
| Альтернативні назви | ура́н один, UI |
| Нейтронів | 146 |
| Протонів | 92 |
| Властивості нукліду | |
| Атомна маса | 238,0507882(20) а. е. м. |
| Надлишок маси | 47 308,9(19) кеВ |
| Питома енергія зв'язку (на нуклон) | 7 570,120(8) кеВ |
| Ізотопна поширеність | 99,2745(106) % |
| Період напіврозпаду | 4,468 (3) · 109 років |
| Продукти розпаду | 234Th, 238Pu |
| Батьківські ізотопи | 238Pa (β-) 242Pu (α) |
| Спин та парність ядра | 0+ |
| Канал розпаду | Енергія розпаду |
| α-розпад | 4,2697(29) МеВ |
| SF | |
| ββ | 1,1442(12) МеВ |
Радіоактивний розпад урану
Радіоактивним розпадом називають процес раптової зміни складу або внутрішньої будови атомних ядер, що відрізняються нестабільністю. При цьому випускаються елементарні частки, гамма-кванти та/або ядерні фрагменти. Радіоактивні речовинимістять радіоактивне ядро. Дочірнє ядро, що вийшло внаслідок радіоактивного розпаду, може також стати радіоактивним і через певний час піддається розпаду. Цей процес відбувається до того моменту, поки не утворюється стабільне ядро, позбавлене радіоактивності. Е. Резерфорд методом експерименту в 1899 довів, що уранові солі випускають три види променів:
- α-промені - потік позитивно заряджених частинок
- β-промені - потік негативно заряджених частинок
- γ-промені - не створюють відхилень у магнітному полі.
| Вид випромінювання | Нуклід | Період напіврозпаду |
|---|---|---|
| Ο | Уран - 238 U | 4,47 млрд. років |
| α ↓ | ||
| Ο | Торій - 234 Th | 24.1 діб |
| β ↓ | ||
| Ο | Протактіній - 234 Pa | 1.17 хвилин |
| β ↓ | ||
| Ο | Уран - 234 U | 245000 років |
| α ↓ | ||
| Ο | Торій - 230 Th | 8000 років |
| α ↓ | ||
| Ο | Радій - 226 Ra | 1600 років |
| α ↓ | ||
| Ο | Полоній - 218 Po | 3,05 хвилин |
| α ↓ | ||
| Ο | Свинець - 214 Pb | 26,8 хвилин |
| β ↓ | ||
| Ο | Вісмут - 214 Bi | 19,7 хвилин |
| β ↓ | ||
| Ο | Полоній - 214 Po | 0,000161 секунд |
| α ↓ | ||
| Ο | Свинець - 210 Pb | 22,3 років |
| β ↓ | ||
| Ο | Вісмут - 210 Bi | 5,01 діб |
| β ↓ | ||
| Ο | Полоній - 210 Po | 138,4 діб |
| α ↓ | ||
| Ο | Свинець - 206 Pb | стабільний |
Радіоактивність урану
Природна радіоактивність – ось що відрізняє радіоактивний уран від інших елементів. Атоми урану незалежно від жодних чинників та умов поступово змінюються. При цьому випромінюються невидимі промені. Після трансформацій, що відбуваються з атомами урану, виходить інший радіоактивний елемент і повторюється. Він повторюватиме стільки разів, скільки необхідно, щоб вийшов не радіоактивний елемент. Наприклад, деякі ланцюжки перетворень налічують до 14 стадій. При цьому проміжним елементом є радій, а остання стадія – утворення свинцю. Цей метал не є радіоактивним елементом, тому ряд перетворень переривається. Однак для повного перетворення урану на свинець потрібно кілька мільярдів років.
Радіоактивна руда урану часто стає причиною отруєнь на підприємствах, що займаються видобутком та переробкою уранової сировини. У людському організмі уран - загальноклітинна отрута. Він вражає головним чином нирки, але трапляються і ураження печінки та шлунково-кишкового тракту.
Уран немає повністю стабільних ізотопів. Найбільший період життя спостерігається у урану-238. Піврозпад урану-238 відбувається протягом 4,4 млрд років. Трохи менше одного мільярда років триває напіврозпад урану-235 — 0,7 млрд років. Уран-238 займає понад 99% всього обсягу природного урану. Внаслідок його колосального періоду напіврозпаду радіоактивність цього металу не висока, наприклад, альфа-частинки не можуть проникнути через ороговілий шар шкіри людини. Після низки проведених досліджень вчені з'ясували, що головним джерелом радіації є не сам уран, а газ радон, що утворюється ним, а також продукти його розпаду, що потрапляють в людський організм під час дихання.
