نظائر اليورانيوم
اليورانيوم ( 92U ) عنصر مشع طبيعي لا يمتلك نظائر مستقرة . له نظيران بدائيان ، هما اليورانيوم-238 واليورانيوم -235 ، يتميزان بعمر نصف طويل ويوجدان بكميات ملحوظة في قشرة الأرض . كما يوجد ناتج تحلله ، اليورانيوم-234 . وقد تم إنتاج نظائر أخرى، مثل اليورانيوم-233، في مفاعلات التوليد . بالإضافة إلى النظائر الموجودة في الطبيعة أو في المفاعلات النووية، تم إنتاج العديد من النظائر ذات أعمار نصف أقصر بكثير، تتراوح من 214U إلى 242U (باستثناء 220U ). الوزن الذري القياسي لليورانيوم الطبيعي هو238.028 91 (3) .
يتكون اليورانيوم الطبيعي من ثلاثة نظائر رئيسية ، هي اليورانيوم -238 ( بنسبة وفرة طبيعية تتراوح بين 99.2739% و99.2752% )، واليورانيوم -235 (بنسبة وفرة طبيعية تتراوح بين 0.7198% و0.7202%)، واليورانيوم -234 (بنسبة وفرة طبيعية تتراوح بين 0.0050% و0.0059%). [ 4 ] جميع هذه النظائر الثلاثة مشعة (أي أنها نظائر مشعة )، وأكثرها وفرة واستقرارًا هو اليورانيوم-238، بنصف عمر يبلغ 100 ميكرومتر.4.463 × 10 9 سنوات (حوالي عمر الأرض ).
اليورانيوم-238 باعث لأشعة ألفا ، ويتحلل عبر سلسلة اليورانيوم المكونة من 18 عنصرًا إلى الرصاص-206 . أما سلسلة تحلل اليورانيوم-235 (المعروفة تاريخيًا باسم الأكتينو-يورانيوم) فتتكون من 15 عنصرًا وتنتهي بالرصاص-207. إن ثبات معدلات التحلل في هذه السلاسل يجعل مقارنة نسب العناصر الأصلية إلى العناصر الناتجة مفيدة في التأريخ الإشعاعي . يُصنع اليورانيوم-233 من الثوريوم-232 عن طريق قصف النيوترونات .
يُعدّ اليورانيوم-235 عنصرًا بالغ الأهمية في كلٍّ من المفاعلات النووية (إنتاج الطاقة) والأسلحة النووية ، لكونه النظير الوحيد الموجود في الطبيعة بكمياتٍ كبيرةٍ وقابلٍ للانشطار عند تعرضه للنيوترونات الحرارية ، أي أن امتصاص النيوترونات الحرارية يُرجّح بشدة حدوث الانشطار. ويمكن الحفاظ على التفاعل المتسلسل بوجود كتلةٍ كافيةٍ ( حرجة ) من اليورانيوم-235. كما يُعدّ اليورانيوم-238 عنصرًا مهمًا أيضًا لكونه خصبًا ، إذ يمتص النيوترونات لإنتاج نظيرٍ مشعٍّ يتحلل إلى البلوتونيوم-239 ، وهو أيضًا قابلٌ للانشطار.
قائمة النظائر
| النظير [ n 1 ] | الاسم التاريخي | Z | شمال | الكتلة النظيرية ( دالتون ) [ 5 ] [ n2 ] [ n3 ] | سنة الاكتشاف [ 6 ] [ 7 ] | نصف العمر [ 1 ] | نمط الاضمحلال [ 1 ] [ n 4 ] | النظير الناتج [ n 5 ] [ n 6 ] | الدوران والتكافؤ [ 1 ] [ n 7 ] [ n 8 ] | الوفرة الطبيعية ( الكسر المولي) | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| طاقة الإثارة [ n 8 ] | النسبة الطبيعية [ 1 ] | نطاق التباين | |||||||||||||||||
| 214 U [ 8 ] | 92 | 122 | 2021 | 0.52 +0.95 −0.21 مللي ثانية | α | 210 | 0+ | ||||||||||||
| 215 يو | 92 | 123 | 215.026720(11) | 2015 | 1.4(9) مللي ثانية | α | 211 Th | 5/2−# | |||||||||||
| β + ؟ | 215 باسكال | ||||||||||||||||||
| 216 يو [ 9 ] | 92 | 124 | 216.024760(30) | 2015 | 2.25 +0.63 −0.40 مللي ثانية | α | 212 Th | 0+ | |||||||||||
| 216 متر يو | 2206 كيلو إلكترون فولت | 2015 | 0.89 +0.24 −0.16 مللي ثانية | α | 212 Th | 8+ | |||||||||||||
| 217 U [ 10 ] | 92 | 125 | 217.024660(86)# | 2000 | 19.3 +13.3 −5.6 مللي ثانية | α | 213 | (1/2−) | |||||||||||
| β + ؟ | 217 باسكال | ||||||||||||||||||
| 218 U [ 9 ] | 92 | 126 | 218.023505(15) | 1992 | 650 +80 −70 ميكروثانية | α | 214 | 0+ | |||||||||||
| 218 متر يو | 2117 كيلو إلكترون فولت | 2007 | 390 +60 −50 ميكروثانية | α | 214 | 8+ | |||||||||||||
| هو - هي؟ | 218 يو | ||||||||||||||||||
| 219 يو | 92 | 127 | 219.025009(14) | 1993 | 60(7) ميكروثانية | α | 215 | (9/2+) | |||||||||||
| β + ؟ | 219 باسكال | ||||||||||||||||||
| 221 يو | 92 | 129 | 221.026323(77) | 2015 | 0.66(14) ميكروثانية | α | 217 | (9/2+) | |||||||||||
| β + ؟ | 221 باسكال | ||||||||||||||||||
| 222 يو | 92 | 130 | 222.026058(56) | 1983 | 4.7(7) ميكروثانية | α | 218 | 0+ | |||||||||||
| β + ؟ | 222 باسكال | ||||||||||||||||||
| 223 يو | 92 | 131 | 223.027961(63) | 1991 | 65(12) ميكروثانية | α | 219 | 7/2+# | |||||||||||
| β + ؟ | 223 باسكال | ||||||||||||||||||
| 224 يو | 92 | 132 | 224.027636(16) | 1991 | 396(17) ميكروثانية | α | 220 Th | 0+ | |||||||||||
| β + ؟ | 224 باسكال | ||||||||||||||||||
| 225 يو | 92 | 133 | 225.029385(11) | 1989 | 62(4) مللي ثانية | α | 221 Th | 5/2+# | |||||||||||
| 226 يو | 92 | 134 | 226.029339(12) | 1973 | 269(6) مللي ثانية | α | 222 Th | 0+ | |||||||||||
| 227 يو | 92 | 135 | 227.0311811(91) | 1952 | 1.1(1) دقيقة | α | 223 | (3/2+) | |||||||||||
| β + ؟ | 227 باسكال | ||||||||||||||||||
| 228 يو | 92 | 136 | 228.031369(14) | 1949 | 9.1(2) دقيقة | α (97.5%) | 224 | 0+ | |||||||||||
| EC (2.5%) | 228 باسكال | ||||||||||||||||||
| 229 يو | 92 | 137 | 229.0335060(64) | 1949 | 57.8(5) دقيقة | β + (80٪) | 229 باسكال | (3/2+) | |||||||||||
| α (20٪) | 225 | ||||||||||||||||||
| 230 يو | 92 | 138 | 230.0339401(48) | 1948 | 20.23(2) د | α | 226 | 0+ | |||||||||||
| سان فرانسيسكو ؟ | (متنوع) | ||||||||||||||||||
| CD (4.8×10 −12 %) | 208 Pb 22 Ne | ||||||||||||||||||
| 231 يو | 92 | 139 | 231.0362922(29) | 1949 | 4.2(1) د | المفوضية الأوروبية | 231 باسكال | 5/2+# | |||||||||||
| α (0.004%) | 227 | ||||||||||||||||||
| 232 يو | 92 | 140 | 232.0371548(19) | 1949 | 68.9(4) y | α | 228 | 0+ | |||||||||||
| CD (8.9×10 −10 %) | 208 Pb 24 Ne | ||||||||||||||||||
| SF (2.7x10 −12 %) | (متنوع) | ||||||||||||||||||
| قرص مضغوط ؟ | 204 زئبق 28 ملغ | ||||||||||||||||||
| 233 يو | 92 | 141 | 233.0396343(24) | 1947 | 1.5919(15) × 10 5 y | α | 229 | 5/2+ | أثر [ رقم 9 ] | ||||||||||
| CD (7.2×10 −11 %) | 209 Pb 24 Ne | ||||||||||||||||||
| سان فرانسيسكو ؟ | (متنوع) | ||||||||||||||||||
| قرص مضغوط ؟ | 205 زئبق 28 ملغ | ||||||||||||||||||
| 234 U [ n 10 ] [ n 11 ] | اليورانيوم 2 | 92 | 142 | 234.0409503(12) | 1912 | 2.455(6 ) × 10⁵ ص | α | 230 Th | 0+ | [0.000054(5)] [ n 12 ] | 0.000050– 0.000059 | ||||||||
| SF (1.64×10 −9 %) | (متنوع) | ||||||||||||||||||
| CD (1.4×10 −11 %) | 206 زئبق 28 ملغ | ||||||||||||||||||
| CD (9×10 −12 %) | 210، 208 Pb 24،26 Ne | ||||||||||||||||||
| 234 متر يو | 1 421 .257(17) كيلو إلكترون فولت | 1962 | 33.5(20) مللي ثانية | هو - هي | 234 يو | 6- | |||||||||||||
| 235 ش [ ن 13 ] [ ن 14 ] [ ن 15 ] | أكتينو - يورانيوم | 92 | 143 | 235.0439281(12) | 1935 | 7.04(1) × 10 8 y | α | 231 | 7/2− | [0.007204(6)] | 0.007198– 0.007207 | ||||||||
| SF (7×10 −9 %) | (متنوع) | ||||||||||||||||||
| CD (8×10 −10 %) [ 11 ] | 211,210 Pb 24,25 Ne | ||||||||||||||||||
| CD (<1.8×10 −10 %) [ 11 ] | 207,206 زئبق 28,29 ملغ | ||||||||||||||||||
| 235م1 يو | 0.076737 (18) كيلو إلكترون فولت | 1957 | 25.7(1) دقيقة | هو - هي | 235 يو | نصف+ | |||||||||||||
| 235 متر مربع U | 2500(300) كيلو إلكترون فولت | 2007 | 3.6(18) مللي ثانية | سان فرانسيسكو | (متنوع) | ||||||||||||||
| 236 يو | ثورورانيوم [ 12 ] | 92 | 144 | 236.0455661(12) | 1951 | 2.342(4) × 10 7 y | α | 232 Th | 0+ | 10 −11 إلى 10 −10 [ 13 ] [ ن 16 ] | |||||||||
| SF (9.6×10 −8 %) | (متنوع) | ||||||||||||||||||
| CD (2.0×10 −11 %) [ 11 ] | 208,206 زئبق 28,30 ملغ | ||||||||||||||||||
| 236م1 يو | 1052.5 (6) كيلو إلكترون فولت | 1973 | 100(4) ns | هو - هي | 236 يو | 4- | |||||||||||||
| 236 متر مربع U | 2750(3) كيلو إلكترون فولت | 1969 | 120(2) ns | تكنولوجيا المعلومات (87٪) | 236 يو | (0+) | |||||||||||||
| SF (13٪) | (متنوع) | ||||||||||||||||||
| 237 يو | 92 | 145 | 237.0487283(13) | 1940 | 6.752(2) د | β − | 237 Np | نصف+ | أثر [ رقم 17 ] | ||||||||||
| 237 متر يو | 274.0(10) كيلو إلكترون فولت | 1968 | 155(6) ns | هو - هي | 237 يو | 7/2− | |||||||||||||
| 238 ش [ ن 11 ] [ ن 13 ] [ ن 14 ] | اليورانيوم الأول | 92 | 146 | 238.050787618(15) [ 14 ] | 1896 | 4.463(3) × 10 9 ص | α | 234 Th | 0+ | [0.992742(10)] | 0.992739– 0.992752 | ||||||||
| SF (5.44×10 −5 %) | (متنوع) | ||||||||||||||||||
| β − β − (2.2×10 −10 %) | 238 بو | ||||||||||||||||||
| 238 متر يو | 2557.9 (5) كيلو إلكترون فولت | 1970 | 280(6) ns | تكنولوجيا المعلومات (97.4%) | 238 يو | 0+ | |||||||||||||
| SF (2.6٪) | (متنوع) | ||||||||||||||||||
| 239 يو | 92 | 147 | 239.0542920(16) | 1937 | 23.45(2) دقيقة | β − | 239 Np | 5/2+ | أثر [ رقم 18 ] | ||||||||||
| 239م1 يو | 133.7991(10) كيلو إلكترون فولت | 1975 | 780(40) ns | هو - هي | 239 يو | نصف+ | |||||||||||||
| 239 متر مربع U | 2500(900) كيلو إلكترون فولت | 1994 | >250 نانوثانية | سان فرانسيسكو؟ | (متنوع) | 0+ | |||||||||||||
| هو - هي؟ | 239 يو | ||||||||||||||||||
| 240 يو | 92 | 148 | 240.0565924(27) | 1953 | 14.1(1) ح | β − | 240 متر Np [ 15 ] | 0+ | أثر [ رقم 19 ] | ||||||||||
| ألفا؟ | 236 | ||||||||||||||||||
| 241 U [ 16 ] | 92 | 149 | 241.06031(5) [ 16 ] | 2023 | 40# دقيقة [ 17 ] [ 18 ] | β − | 241 Np | 7/2+# | |||||||||||
| 242 يو | 92 | 150 | 242.06296(10) [ 16 ] | 1979 | 16.8(5) دقيقة | β − | 242 Np | 0+ | |||||||||||
| رأس وتذييل هذا الجدول: | |||||||||||||||||||
- ↑ m U – نظير نووي مثار.
- ↑ () – يتم إعطاء عدم اليقين (1 σ ) بشكل موجز بين قوسين بعد الأرقام الأخيرة المقابلة.
- ↑ # – الكتلة الذرية المميزة بـ # : القيمة وعدم اليقين مستمدان ليس من البيانات التجريبية البحتة، ولكن جزئيًا على الأقل من الاتجاهات من سطح الكتلة (TMS).
- ↑ أنماط التحلل:
المفوضية الأوروبية: التقاط الإلكترون قرص مضغوط: اضمحلال التجمعات سان فرانسيسكو: الانشطار التلقائي - ↑ رمز مائل غامق كعلامة ابنة – المنتج الناتج عن الابنة مستقر تقريبًا.
- ↑ رمز غامق كعلامة فرعية – المنتج الفرعي مستقر.
- ↑ () قيمة الدوران - تشير إلى الدوران مع وسائط التعيين الضعيفة.
- 1 2 # – القيم المميزة بـ # ليست مستمدة بشكل كامل من البيانات التجريبية، ولكنها مستمدة جزئيًا على الأقل من اتجاهات النوى المجاورة (TNN).
- ↑ ناتج تحلل وسيط لنظير النبتونيوم -237
- ↑ يستخدم في تحديد عمر اليورانيوم-الثوريوم
- 1 2 يستخدم في تأريخ اليورانيوم-اليورانيوم
- ↑ ناتج تحلل وسيطلليورانيوم -238
- 1 2 النظير المشع البدائي
- 1 2 يستخدم في تحديد عمر اليورانيوم والرصاص
- ↑ مهم في المفاعلات النووية
- ↑ ناتج تحلل وسيط للبلوتونيوم -244 ،ينتج أيضًا عن طريق التقاط النيوترونات لليورانيوم -235
- ↑ ناتج التقاط النيوترونات، وهو أصل كميات ضئيلة من 237 نيبتونيوم
- ↑ ناتج امتصاص النيوترونات؛ أصل كميات ضئيلة من 239 Pu
- ↑ ناتج تحلل وسيطللبلوتونيوم 244
الأكتينيدات مقابل نواتج الانشطار
| الأكتينيدات [ 19 ] حسب سلسلة التحلل | نطاق نصف العمر ( أ ) | نواتج انشطار اليورانيوم 235 حسب العائد [ 20 ] | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 4 ن (الثوريوم) | 4 ن + 1 (النبتونيوم) | 4 ن + 2 (راديوم) | 4 ن + 3 (أكتينيوم) | 4.5–7% | 0.04–1.25% | <0.001% | ||
| 228 Ra№ | 4-6 أ | 155 يورو+ | ||||||
| 248 Bk [ 21 ] | > 9 أ | |||||||
| 244 سم | 241 Puƒ | 250 قدم مكعب | 227 Ac№ | 10-29 أ | 90 Sr | 85 كرونة | 113 م Cd+ | |
| 232 Uƒ | 238 Puƒ | 243 سمƒ | 29–97 أ | 137 سيزيوم | 151 سم+ | 121 متر قصدير | ||
| 249 Cfƒ | 242 مترصباحًا | 141–351 أ | لا يوجد من نواتج الانشطار نصف عمر في نطاق 100 ألف سنة إلى 210 ألف سنة ... | |||||
| 241 صباحًا | 251 Cfƒ [ 22 ] | 430–900 أ | ||||||
| 226 Ra№ | 247 كتاب | 1.3–1.6 ألف سنة | ||||||
| 240 بو | 229 | 246 سم | 243 صباحًا | 4.7–7.4 ألف سنة | ||||
| 245 سم | 250 سم | 8.3–8.5 ألف سنة | ||||||
| 239 بوƒ | 24.1 ألف | |||||||
| 230 Th№ | 231 باسكالرقم | 32-76 ألف سنة | ||||||
| 236 Npƒ | 233 Uƒ | 234 يورقم | 150-250 ألف سنة | 99 Tc₡ | 126 Sn | |||
| 248 سم | 242 بو | 327–375 ألف سنة | 79 Se₡ | |||||
| 1.33 مليون | 135 سيزيوم | |||||||
| 237 Npƒ | 1.61–6.5 مليون سنة | 93 زركونيوم | 107 Pd | |||||
| 236 يو | 247 سم | 15-24 مليون سنة | 129 I₡ | |||||
| 244 بو | 80 مليون | ... ولا يتجاوز 15.7 مليون سنة [ 23 ] | ||||||
| 232 Th№ | 238 يورقم | 235 Uƒ№ | 0.7–14.1 مليار سنة | |||||
| ||||||||
اليورانيوم-230
اليورانيوم-230 نظير اصطناعي لليورانيوم، يبلغ عمر النصف له 20.8 يومًا. وله إمكانية استخدامه في العلاج الإشعاعي الموجه بأشعة ألفا . يُحضّر من تحلل البروتاكتينيوم-230 ، الذي ينتج عن تشعيع أهداف الثوريوم بالبروتونات. [ 24 ]
اليورانيوم-232
يبلغ عمر النصف لليورانيوم-232 حوالي 68.9 عامًا، وهو ناتج ثانوي في دورة الثوريوم . وقد ذُكر كعائق أمام الانتشار النووي باستخدام اليورانيوم -233 ، لأن الإشعاع الغامّي المكثف المنبعث من الثاليوم -208 (وهو نظير ناتج عن تفاعل اليورانيوم -232 ، وينتج بسرعة نسبية) يجعل التعامل مع اليورانيوم -233 الملوث به أكثر صعوبة. يُعد اليورانيوم-232 مثالًا نادرًا لنظير زوجي-زوجي قابل للانشطار بواسطة كل من النيوترونات الحرارية والسريعة. [ 25 ] [ 26 ]
اليورانيوم-233
اليورانيوم-233 نظير قابل للانشطار يُنتج من الثوريوم-232 كجزء من دورة وقود الثوريوم. دُرِسَ استخدام اليورانيوم-233 في الأسلحة النووية ووقود المفاعلات. أُجريت عليه بعض التجارب، لكنه لم يُستخدم قط في الأسلحة النووية، ولم يُستخدم تجاريًا كوقود نووي. [27 ] وقد استُخدم بنجاح في مفاعلات نووية تجريبية، واقتُرِحَ استخدامه على نطاق أوسع كوقود نووي. يبلغ عمر النصف له حوالي 160,000 سنة.
يُنتَج اليورانيوم-233 عن طريق تشعيع الثوريوم-232 بالنيوترونات. عندما يمتص الثوريوم-232 نيوترونًا ، يتحول إلى ثوريوم-233 ، الذي يبلغ عمر النصف له 22 دقيقة فقط. يتحلل الثوريوم-233 تحللاً بيتا إلى بروتاكتينيوم-233 . يبلغ عمر النصف للبروتاكتينيوم-233 27 يومًا، ويتحلل تحللاً بيتا إلى يورانيوم-233. تحاول بعض تصاميم مفاعلات الملح المنصهر المقترحة عزل البروتاكتينيوم فيزيائيًا عن امتصاص النيوترونات قبل حدوث تحلل بيتا.
ينشطر اليورانيوم-233 عادةً عند امتصاص النيوترونات، ولكنه يحتفظ أحيانًا بالنيوترون، ليصبح يورانيوم-234 . نسبة امتصاص النيوترون إلى انشطاره أقل من نسبة امتصاصه إلى انشطاره في نوعي الوقود الانشطاري الرئيسيين الآخرين، اليورانيوم-235 والبلوتونيوم -239 ؛ وهي أيضًا أقل من نسبة امتصاص النيوترون في البلوتونيوم-241 قصير العمر ، ولكنها أقل من نسبة امتصاصه في النبتونيوم-236 الذي يصعب إنتاجه للغاية .
اليورانيوم-234
يوجد اليورانيوم -234 في اليورانيوم الطبيعي كناتج تحلل غير مباشر لليورانيوم-238، ولكنه لا يشكل سوى 55 جزءًا في المليون من اليورانيوم، لأن عمر النصف له ، البالغ 245,500 سنة، لا يتجاوز 1/18,000 من عمر النصف لليورانيوم -238 . مسار إنتاج اليورانيوم -234 هو كالتالي: يتحلل اليورانيوم-238 ألفا إلى ثوريوم -234 . ثم، وبعمر نصف قصير ، يتحلل الثوريوم -234 بيتا إلى بروتاكتينيوم-234 . وأخيرًا، يتحلل البروتاكتينيوم-234 بيتا إلى يورانيوم -234 . [ 28 ] [ 29 ]
يتحلل نظير اليورانيوم -234 ألفا إلى الثوريوم-230 ، باستثناء نسبة صغيرة من النوى التي تخضع للانشطار التلقائي .
يمكن استخلاص كميات صغيرة من اليورانيوم -234 من اليورانيوم الطبيعي باستخدام فصل النظائر ، على غرار تخصيب اليورانيوم التقليدي. مع ذلك، لا يوجد طلب حقيقي في الكيمياء أو الفيزياء أو الهندسة لعزل اليورانيوم -234 . يمكن استخلاص عينات نقية صغيرة جدًا من اليورانيوم -234 عبر عملية التبادل الأيوني الكيميائي ، من عينات البلوتونيوم-238 التي خضعت لبعض التقادم للسماح بتحلل ألفا جزئي إلى اليورانيوم -234 .
يحتوي اليورانيوم المخصب على نسبة أعلى من اليورانيوم -234 مقارنةً باليورانيوم الطبيعي، وذلك كمنتج ثانوي لعملية تخصيب اليورانيوم التي تهدف إلى الحصول على اليورانيوم-235 ، الذي يُركّز النظائر الأخفّ بشكلٍ أكبر من تركيزه لليورانيوم -235 . تُعدّ النسبة المرتفعة لليورانيوم -234 في اليورانيوم الطبيعي المخصب مقبولة في المفاعلات النووية الحالية، ولكن اليورانيوم المُعاد تخصيبه (أو إعادة معالجته) قد يحتوي على نسب أعلى من اليورانيوم -234 ، وهو أمر غير مرغوب فيه. [ 30 ] وذلك لأن اليورانيوم -234 غير قابل للانشطار ، على الرغم من كونه خصباً . فهو يميل إلى امتصاص النيوترونات البطيئة في المفاعل النووي ، ليتحول إلى يورانيوم -235 قابل للانشطار. [ 29 ] [ 30 ]
يبلغ مقطع امتصاص النيوترونات لليورانيوم -234 حوالي 100 بارن للنيوترونات الحرارية ، وحوالي 700 بارن لتكامله الرنيني - وهو المتوسط على النيوترونات ذات الطاقات المتوسطة المختلفة. في المفاعل النووي، تمتص النظائر غير الانشطارية نيوترونًا واحدًا، مما يؤدي إلى توليد نظائر انشطارية. يتحول اليورانيوم -234 إلى اليورانيوم -235 بسهولة أكبر، وبالتالي بمعدل أسرع، من تحول اليورانيوم-238 إلى البلوتونيوم-239 (عبر النبتونيوم-239 )، لأن مقطع امتصاص النيوترونات لليورانيوم -238 أصغر بكثير، ويبلغ 2.7 بارن فقط.
اليورانيوم-235
يشكل اليورانيوم-235 حوالي 0.72% من اليورانيوم الطبيعي. وعلى عكس النظير السائد اليورانيوم-238 ، فهو قابل للانشطار ، أي أنه قادر على إحداث تفاعل انشطاري متسلسل . وهو النظير الوحيد القابل للانشطار الذي يُعدّ نظيراً بدائياً أو موجوداً بكميات كبيرة في الطبيعة.
يبلغ عمر النصف لليورانيوم-235 حوالي 704 مليون سنة. وقد اكتُشف عام 1935 على يد آرثر جيفري ديمبستر . ويبلغ مقطعه العرضي للانشطار بواسطة النيوترونات الحرارية البطيئة حوالي584.3 ± 1 بارن . [ 31 ] بالنسبة للنيوترونات السريعة، يكون الرقم في حدود 1 بارن. عند مستويات الطاقة الحرارية، ينتج عن حوالي 5 من كل 6 امتصاصات نيوترونية انشطار، بينما ينتج عن 1 من كل 6 امتصاص نيوتروني تكوين اليورانيوم-236 . [ 32 ] تتحسن نسبة الانشطار إلى الامتصاص مع زيادة سرعة النيوترونات.
اليورانيوم-236
يبلغ عمر النصف لليورانيوم-236 حوالي 23 مليون سنة؛ وهو ليس قابلاً للانشطار بالنيوترونات الحرارية، ولا يُعدّ مادة خصبة جيدة، ولكنه يُعتبر عموماً نفايات مشعة مزعجة وطويلة الأمد . يوجد في الوقود النووي المستهلك وفي اليورانيوم المُعاد معالجته من الوقود النووي المستهلك.
اليورانيوم-237
يبلغ عمر النصف لليورانيوم-237 حوالي 6.75 يومًا. ويتحلل إلى النبتونيوم-237 عن طريق تحلل بيتا . اكتشفه الفيزيائي الياباني يوشيو نيشينا عام 1940، والذي استنتج، في اكتشافٍ كاد أن يكون اكتشافًا حقيقيًا، تكوّن العنصر 93، لكنه لم يتمكن من عزل العنصر المجهول آنذاك أو قياس خصائص تحلله. [ 33 ]
اليورانيوم-238
اليورانيوم-238 ( U-238) هو النظير الأكثر شيوعًا لليورانيوم في الطبيعة . وهو غير قابل للانشطار ، ولكنه خصب : [ 34 ] إذ يمكنه التقاط نيوترون بطيء ، وبعد تحللين بيتا، يتحول إلى بلوتونيوم-239 قابل للانشطار . ينشطر اليورانيوم-238 بواسطة النيوترونات السريعة، ولكنه لا يدعم التفاعل المتسلسل لأن التشتت غير المرن يُقلل طاقة النيوترونات إلى ما دون النطاق الذي يُحتمل فيه حدوث انشطار سريع لنواة واحدة أو أكثر من نوى الجيل التالي. يُعد اتساع دوبلر لرنين امتصاص النيوترونات في اليورانيوم -238 ، والذي يزيد الامتصاص مع ارتفاع درجة حرارة الوقود، آلية تغذية راجعة سلبية أساسية للتحكم في المفاعل.
يشكل اليورانيوم-238 حوالي 99.274% من اليورانيوم الطبيعي، ويبلغ عمر النصف له 4.463 × 10⁹ سنة . ويحتوي اليورانيوم المستنفد على تركيز أعلى من اليورانيوم -238 ، وحتى اليورانيوم منخفض التخصيب (LEU) لا يزال معظمه من اليورانيوم -238. كما أن اليورانيوم المُعاد معالجته يتكون أساسًا من اليورانيوم -238 ، مع كمية من اليورانيوم-235 تُقارب تلك الموجودة في اليورانيوم الطبيعي، ونسبة مماثلة من اليورانيوم-236، وكميات أقل بكثير من نظائر اليورانيوم الأخرى مثل اليورانيوم-234 واليورانيوم -233 واليورانيوم -232 .
اليورانيوم-239
يُنتَج اليورانيوم-239 عادةً بتعريض اليورانيوم -238 للإشعاع النيوتروني في مفاعل نووي. يبلغ عمر النصف لليورانيوم-239 حوالي 23.45 دقيقة، ويتحلل بيتا إلى النبتونيوم -239 ، بطاقة تحلل إجمالية تبلغ حوالي 1.29 ميغا إلكترون فولت. [ 35 ] يُعزى الاختلاف في طاقة انبعاث بيتا، عند 1.28 و1.21 ميغا إلكترون فولت، إلى تحلل غاما الأكثر شيوعًا عند 74.660 كيلو إلكترون فولت . [ 36 ]
ثم يتحلل النبتونيوم -239 ، بنصف عمر يبلغ حوالي 2.356 يومًا، إلى بلوتونيوم-239 .
مراجع
- 1 2 3 4 5 كونديڤ، إف جي؛ وانغ، إم؛ هوانغ، دبليو جي؛ نعيمي، إس؛ أودي، جي. (2021). "تقييم NUBASE2020 للخواص النووية" (ملف PDF) . الفيزياء الصينية ج . 45 (3) 030001. doi : 10.1088/1674-1137/abddae .
- ↑ "الأوزان الذرية القياسية: اليورانيوم" . CIAAW . 1999.
- ↑ بروهاسكا، توماس؛ إيرجيهير، جوهانا؛ بينيفيلد، جاكلين؛ بوهلكه، جون ك.؛ تشيسون، ليزلي أ.؛ كوبلين، تايلر ب.؛ دينغ، تيبينغ؛ دان، فيليب جيه إتش؛ غرونينغ، مانفريد؛ هولدن، نورمان إي.؛ ماير، هارو إيه جيه (2022-05-04). "الأوزان الذرية القياسية للعناصر 2021 (تقرير فني من الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية)" . الكيمياء البحتة والتطبيقية . doi : 10.1515/pac-2019-0603 . ISSN 1365-3075 .
- ↑ "نظائر اليورانيوم" . GlobalSecurity.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 14 مارس 2012 .
- ↑ وانغ، مينغ؛ هوانغ، دبليو جيه؛ كونديڤ، إف جي؛ أودي، جي؛ نعيمي، إس. (2021). "تقييم الكتلة الذرية AME 2020 (الجزء الثاني). الجداول والرسوم البيانية والمراجع*". الفيزياء الصينية ج . 45 (3) 030003. doi : 10.1088/1674-1137/abddaf .
- ↑ مجموعة بيانات FRIB النووية. "مشروع اكتشاف النويدات، قاعدة بيانات النظائر" . doi : 10.11578/frib/2279152 .
- ↑ مجموعة بيانات FRIB النووية. "مشروع اكتشاف النوى، قاعدة بيانات النظائر" . doi : 10.11578/frib/2572219 .
- ^ تشانغ، زي. يانغ، غبطة. هوانغ، MH. غان، زغ. يوان، سي إكس؛ تشي، C.؛ أندرييف، أن؛ ليو، مل. ما، ل.؛ تشانغ، مم؛ تيان، YL. وانغ، نعم؛ وانغ، ج.ج. يانغ، CL؛ لي، ع. تشيانغ، YH؛ يانغ، دبليو كيو؛ تشن، الترددات اللاسلكية. تشانغ، هب. لو، ZW. شو، العشرين؛ دوان، إل إم؛ يانغ، الموارد البشرية؛ هوانغ، WX؛ ليو، Z .؛ تشو، XH؛ تشانغ، YH؛ شو، HS؛ وانغ، ن.؛ تشو، هب. ون، XJ. هوانغ، S.؛ هوا، دبليو؛ تشو، L.؛ وانغ، العاشر. ماو، YC؛ هو، إكس تي؛ وانغ، سي. شو، WZ؛ لي، الأب. رن، ZZ. تشو، سان جرمان (2021). "نظير اليورانيوم -214 الجديد المُشعّ لجسيمات ألفا، والزيادة غير الطبيعية في تكتل جسيمات ألفا في أخف نظائر اليورانيوم". مجلة Physical Review Letters ، المجلد 126 ، العدد 15، الصفحة 152502. arXiv : 2101.06023 . Bibcode : 2021PhRvL.126o2502Z . doi : 10.1103/PhysRevLett.126.152502 . PMID: 33929212. S2CID : 231627674 .
- 1 2 تشانغ، مم؛ تيان، YL. وانغ، نعم؛ تشانغ، زي. غان، زغ. يانغ، غبطة. هوانغ، MH. ما، ل.؛ يانغ، CL؛ وانغ، ج.ج. يوان، سي إكس؛ تشي، C.؛ أندرييف، أن؛ هوانغ، XY؛ شو، سي؛ تشاو، Z.؛ تشن، إل إكس؛ وانغ، جي واي؛ ليو، مل. تشيانغ، YH؛ لي، ع. يانغ، دبليو كيو؛ تشن، الترددات اللاسلكية. تشانغ، هب. لو، ZW. شو، العشرين؛ دوان، إل إم؛ يانغ، الموارد البشرية؛ هوانغ، WX؛ ليو، Z .؛ تشو، XH؛ تشانغ، YH؛ شو، HS؛ وانغ، ن.؛ تشو، هب. ون، XJ. هوانغ، S.؛ هوا، دبليو؛ تشو، L.؛ وانغ، العاشر. ماو، YC؛ هو، إكس تي؛ وانغ، سي. شو، و.ز.؛ لي، هـ.و.؛ نيو، ي.ف.؛ غو، ل.؛ رين، ز.ز.؛ تشو، س.غ. (4 أغسطس 2022). "البنية الدقيقة في اضمحلال ألفا للمتزامر 8+ في اليورانيوم 216، 218 ". مجلة Physical Review C. 106 ( 2) 024305. doi : 10.1103/PhysRevC.106.024305 . ISSN 2469-9985 . S2CID 251359451 .
- ^ جان ، زايجو. جيانغ، جيان؛ يانغ، هوابين؛ تشانغ، تشي يوان؛ ما لونج؛ يو لين. وانغ، جيانجو؛ تيان، يولين؛ دينغ، بنج. هوانغ، تيانهينج؛ وانغ، يونغ شنغ. قوه، سونغ؛ صن، مينغداو؛ وانغ، كايلونج؛ تشو، شانغوي. رن، تشونغتشو؛ تشو، شياو هونغ؛ شو ، هوشان (1 أغسطس 2016). "دراسات اضمحلال ألفا لنظائر اليورانيوم 215-217U الناقصة للنيوترونات" . نشرة العلوم الصينية . 61 (22): 2502-2511 . دوى : 10.1360 / N972015-01316 . تم الاسترجاع 24 يونيو 2023 .
- 1 2 3 بونيتي، ر.؛ غولييلميتي، أ. (2007). "النشاط الإشعاعي للعناقيد: نظرة عامة بعد عشرين عامًا" (ملف PDF) . التقارير الرومانية في الفيزياء . 59 : 301-310 . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 19 سبتمبر 2016.
- ↑ ترين، ثاديوس ج. (1978). "الثورورانيوم (U-236) باعتباره الأصل الطبيعي المنقرض للثوريوم: دحض مبكر لنظرية صحيحة أساسًا". حوليات العلوم . 35 (6): 581-97 . doi : 10.1080/00033797800200441 .
- ↑ اليورانيوم 236 الطبيعي والبشري المنشأ ... عينات من اليورانيوم وخام اليورانيوم
- ↑ كرومر، كاثرين؛ ليو، تشونهاي؛ بيرون، جاك؛ دور، مينو؛ إنزمان، لوسيا؛ فيليانين، بافيل؛ غايغالاس، جيديميناس؛ هارمان، زولتان؛ هيركنهوف، جوست؛ هوانغ، وينجيا؛ كايتل، كريستوف هـ.؛ إليسيف، سيرجي؛ بلاوم، كلاوس (2024-02-06). "تحديد الكتلة الذرية لليورانيوم-238". مجلة Physical Review C. 109 ( 2) L021301. الجمعية الفيزيائية الأمريكية (APS). arXiv : 2312.17041 . Bibcode : 2024PhRvC.109b1301K . doi : 10.1103/physrevc.109.l021301 . ISSN 2469-9985 .
- ↑ تحليل ENSDF متاح في المركز الوطني لبيانات الطاقة النووية . "قاعدة بيانات NuDat 3.0" . مختبر بروكهافن الوطني .
- نيواس ، ت .؛ واتانابي، ي. إكس.؛ هيراياما، ي.؛ وآخرون . (2023). "اكتشاف نظير جديد 241U وقياسات منهجية عالية الدقة للكتلة الذرية لنوى Pa-Pu الغنية بالنيوترونات المنتجة عبر تفاعلات نقل متعددة النيوكليونات" ( ملف PDF) . مجلة Physical Review Letters . 130 (13): 132502-1 – 132502-6 . Bibcode : 2023PhRvL.130m2502N . doi : 10.1103/PhysRevLett.130.132502 . PMID 37067317. S2CID 257976576 .
- ↑ موكونث، فاسوديفان (5 أبريل 2023). "في سعيهم وراء 'رقم سحري'، يكتشف الفيزيائيون نظيرًا جديدًا لليورانيوم" . صحيفة ذا هندو . ISSN 0971-751X . تاريخ الاسترجاع: 12 أبريل 2023 .
- ↑ ييركا، بوب (5 أبريل 2023). "اكتشاف نظير غير معروف سابقًا لليورانيوم" . Phys.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 أبريل 2023 .
- ↑ بالإضافة إلى الراديوم (العنصر 88). على الرغم من كونه من العناصر شبه الأكتينية، إلا أنه يسبق الأكتينيوم (89) مباشرةً، ويأتي بعد فجوة عدم استقرار ثلاثية العناصر بعد البولونيوم (84)، حيث لا توجد نظائر ذات عمر نصفي لا يقل عن أربع سنوات (أطول نظير عمري في هذه الفجوة هو الرادون-222 بعمر نصفي أقل من أربعة أيام ). لذا، فإن أطول نظائر الراديوم عمرًا، والذي يبلغ 1600 عام، يستحق إدراجه هنا.
- ↑ على وجه التحديد من الانشطار النيوتروني الحراري لليورانيوم-235، على سبيل المثال في مفاعل نووي نموذجي .
- ↑ ميلستيد، ج.؛ فريدمان، أ.م.؛ ستيفنز، س.م. (1965). "عمر النصف ألفا للبركليوم-247؛ نظير جديد طويل العمر للبركليوم-248". الفيزياء النووية . 71 (2): 299. Bibcode : 1965NucPh..71..299M . doi : 10.1016/0029-5582(65)90719-4 .كشفت التحليلات النظائرية عن وجود نوع من النظائر ذات الكتلة 248 بوفرة ثابتة في ثلاث عينات تم تحليلها على مدى حوالي 10 أشهر. وقد عُزي ذلك إلى نظير من Bk 248 بنصف عمر يزيد عن 9 سنوات. لم يُرصد أي نمو لـ Cf 248 ، ويمكن تحديد الحد الأدنى لنصف عمر جسيمات بيتا السالبة بحوالي 10⁴ سنوات . لم يُرصد أي نشاط جسيمات ألفا يُعزى إلى النظير الجديد؛ ومن المرجح أن يكون نصف عمر جسيمات ألفا أكبر من 300 سنة.
- ↑ هذا هو أثقل نظير مشع بنصف عمر لا يقل عن أربع سنوات قبل " بحر عدم الاستقرار ".
- ↑ باستثناء تلك النوى " المستقرة كلاسيكيا " ذات فترات نصف العمر التي تتجاوز بكثير فترة نصف عمر 232 Th؛ على سبيل المثال، في حين أن 113m Cd له فترة نصف عمر تبلغ أربعة عشر عامًا فقط، فإن فترة نصف عمر 113 Cd تبلغ ثمانية كوادريليون عام.
- ^ صديق ميتشل ت. ماسترين، تارا؛ باركر، ت. غانون؛ فيرميولين، كريستيان إي؛ بروغ، مارك. بيرنباوم، إيفا ر.؛ نورتير، ف. ميرينغ؛ فاسبندر، مايكل إي. (2020). “إنتاج 230 باسكال عن طريق تشعيع البروتون بـ 232 ث في منشأة إنتاج نظائر LANL: مقدمة لـ 230 يو لعلاج ألفا المستهدف”. الإشعاع التطبيقي والنظائر . 156 108973. دوى : 10.1016/j.apradiso.2019.108973 .
- ↑ "يورانيوم 232" . الطاقة النووية. مؤرشف من الأصل بتاريخ 26 فبراير 2019. تم الاطلاع عليه بتاريخ 3 يونيو 2019 .
- ↑ "بيانات النيوترونات الساقطة" . atom.kaeri.re.kr . 2011-12-14.
- ↑ سي دبليو فورسبيرغ؛ إل سي لويس (24-09-1999). "استخدامات اليورانيوم-233: ما الذي يجب الاحتفاظ به للاحتياجات المستقبلية؟" (ملف PDF) . Ornl-6952 . مختبر أوك ريدج الوطني.
- ↑ أودي، ج.؛ كونديڤ، ف.ج.؛ وانغ، م.؛ هوانغ، و.ج.؛ نعيمي، س. (2017). "تقييم NUBASE2016 للخواص النووية" (ملف PDF) . الفيزياء الصينية ج . 41 (3) 030001. Bibcode : 2017ChPhC..41c0001A . doi : 10.1088/1674-1137/41/3/030001 .
- 1 2 رونين، ي.، محرر. (1990). مفاعلات الماء عالية التحويل . مطبعة سي آر سي. ص 212. ISBN 0-8493-6081-1. إل سي سي إن 89-25332 .
- 1 2 استخدام اليورانيوم المُعاد معالجته (ملف PDF) . وثيقة فنية . فيينا: الوكالة الدولية للطاقة الذرية . 2009. ISBN 978-92-0-157109-0ISSN 1684-2073
- ↑ "#التفاعل القياسي: 235U(n,f)" . www-nds.iaea.org . الوكالة الدولية للطاقة الذرية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 مايو 2020 .
- ↑ بي سي ديفن؛ ج. تيريل؛ أ. هيمندينجر (1 يناير 1958). "نسب الاستحواذ إلى الانشطار للنيوترونات السريعة في اليورانيوم-235". رسائل المراجعة الفيزيائية . 109 (1): 144-150 . رمز Bibcode : 1958PhRv..109..144D . doi : 10.1103/PhysRev.109.144 .
- ↑ إيكيدا، ناغاو (25 يوليو/تموز 2011). "اكتشافات اليورانيوم 237 والانشطار المتناظر - من الأوراق الأرشيفية لنيشينا وكيمورا" . وقائع الأكاديمية اليابانية. السلسلة ب، العلوم الفيزيائية والبيولوجية . 87 (7): 371-376 . Bibcode : 2011PJAB...87..371I . doi : 10.2183/pjab.87.371 . PMC 3171289. PMID 21785255 .
- ↑ "المرحلة الأولى من دورة وقود اليورانيوم" (ملف PDF) . iaea.org .
عندما يصطدم نيوترون بنواة النظير الأكثر وفرة 238U، فإنها تمتص النيوترون وتتحول إلى يورانيوم-239 (239U)، الذي يخضع لتحللين متتاليين من نوع بيتا لإنتاج بلوتونيوم-239 (239Pu)، وهو، مثل 235U، نظير قابل للانشطار. ولذلك يُطلق على 238U اسم "النظير الخصب".
- ↑ دليل CRC للكيمياء والفيزياء ، الطبعة 57، ص. ب-345
- ↑ دليل CRC للكيمياء والفيزياء ، الطبعة 57، ص. ب-423
- نظائر اليورانيوم
- اليورانيوم
- قوائم النظائر حسب العنصر
