Русская Википедия:Уран-232

Содержание

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Шаблон:Нуклид Ура́н-232 (Шаблон:Lang-en) — 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

Уран-232 образуется в результате следующих распадов:

• β⁺-распад нуклида ²³²Np (период полураспада составляет 14,7(3) мин):

<math>\mathrm{^{232}_{93}Np}\rightarrow\mathrm{~^{232}_{92}U} + e^+ + {\nu}_e;</math>

• β⁻-распад нуклида ²³²Pa (период полураспада составляет 1,31(2) суток):

<math>\mathrm{^{232}_{91}Pa} \rightarrow \mathrm{^{232}_{92}U} + e^- + \bar{\nu}_e;</math>

• α-распад нуклида ²³⁶Pu (период полураспада составляет 2,858(8) года):

<math>\mathrm{^{236}_{94}Pu} \rightarrow \mathrm{^{232}_{92}U} + \mathrm{^{4}_{2}He}.</math>

Распад урана-232 происходит по следующим направлениям:

• α-распад в ²²⁸Th (вероятность почти 100 %, энергия распада 5 413,63(9) кэВ):

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

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

• Спонтанное деление (вероятность менее 1Шаблон:E %);
• Кластерный распад с образованием нуклида ²⁸Mg (вероятность распада менее 5Шаблон:E %):

<math>\mathrm{^{232}_{92}U} \rightarrow \mathrm{^{204}_{80}Hg} + \mathrm{^{28}_{12}Mg};</math>

• Кластерный распад с образованием нуклида ²⁴Ne (вероятность распада 8,9(7)Шаблон:E %):

<math>\mathrm{^{232}_{92}U} \rightarrow \mathrm{^{208}_{82}Pb} + \mathrm{^{24}_{10}Ne}.</math>

Получение

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:

<math>\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};</math>

<math>\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};</math>

<math>\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}.</math>

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:

<math>\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}.</math>

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.

Применение

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

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. 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

• Изотопы урана
• Ториевая ядерная программа