اليورانيوم-234

اليورانيوم-234 ( ²³⁴اليورانيوم -234 ( U-234 ) هو نظير لليورانيوم . يوجد ^{اليورانيوم -234} في اليورانيوم الطبيعي وخام اليورانيوم كناتج تحلل غير مباشر لليورانيوم -238 ، ولكنه لا يشكل سوى 0.0055% (55 جزءًا في المليون ، أو 1/18000) من اليورانيوم الخام، لأن عمر النصف له ، البالغ 245500 سنة فقط، لا يتجاوز 1/18000 من عمر النصف ^{لليورانيوم -238 . وبالتالي، فإن نسبة اليورانيوم-234 إلى اليورانيوم -234} هي نسبة ضئيلة.من U إلى ²³⁸يُعادل تركيز اليورانيوم في عينة طبيعية نسبة أعمار النصف. المسار الرئيسي لإنتاج اليورانيوم ^-234 عبر التحلل النووي هو كالتالي: تُصدر نوى اليورانيوم-238 جسيم ألفا لتتحول إلى ثوريوم-234 . بعد ذلك، وبعمر نصف قصير، تُصدر نوى الثوريوم ^-234 جسيم بيتا لتتحول إلى بروتاكتينيوم -234 ( ^234Pa أو عادةً النظير ^234mPa ). أخيرًا، تُصدر نوى ^234Pa أو ^234mPa جسيم بيتا آخر لتتحول إلى نوى اليورانيوم ^{-234 .}

تتحلل نوى اليورانيوم-234 عن طريق انبعاث جسيمات ألفا إلى الثوريوم-230، باستثناء الجزء الضئيل (هنا أقل من 2 لكل تريليون) من النوى التي تخضع للانشطار التلقائي .

يحدث عدم التوازن بين نظيري اليورانيوم في الطبيعة عندما يذوب اليورانيوم، ويتم استعادته مرة أخرى مع نصف عمر اليورانيوم-234؛ وهذا هو أساس تأريخ اليورانيوم-اليورانيوم ويجب أخذه في الاعتبار في تأريخ اليورانيوم-الثوريوم الأكثر شيوعًا .

يمكن استخلاص كمية ضئيلة من اليورانيوم ^{-234 من اليورانيوم الطبيعي باستخدام} فصل النظائر ، على غرار ما يُستخدم في تخصيب اليورانيوم التقليدي . مع ذلك، لا يوجد طلب حقيقي في الكيمياء أو الفيزياء أو الهندسة على عزل اليورانيوم ^-234 ، ويمكن فصل الكميات الضئيلة المطلوبة للأبحاث كيميائيًا من البلوتونيوم-238 الذي خضع لعملية تقادم كافية لتراكم ناتج تحلله الإشعاعي ألفا ، وهو 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 . وخلصت ورقة بحثية صادرة عن الوكالة الدولية للطاقة الذرية (TECDOC-1529) إلى أن محتوى اليورانيوم ^-234 في الوقود المخصب يتناسب طرديًا مع درجة تخصيب اليورانيوم ^-235 ؛ حيث ينتج عن التخصيب بنسبة 2% من اليورانيوم ^-235 محتوى 150  غرامًا من اليورانيوم ^-234 لكل طن من المعادن الثقيلة ( المعادن الثقيلة ، بمعناها الخاص المتعلق بالوقود النووي)، بينما ينتج عن التخصيب الأكثر شيوعًا بنسبة 4.5% من اليورانيوم ^-235  محتوى 400 غرام من اليورانيوم ^-234 لكل طن من المعادن الثقيلة. ^{[ 3 ]} ولا تُشكّل النسبة المرتفعة لليورانيوم ^-234 في اليورانيوم الطبيعي المخصب أي ضرر على تشغيل المفاعلات النووية الحالية .

يبلغ مقطع امتصاص النيوترونات لليورانيوم-234 حوالي 100 بارن للنيوترونات الحرارية ، وحوالي 700 بارن لتكامله الرنيني - وهو متوسط ​​النيوترونات ذات نطاق الطاقات المتوسطة. في المفاعل النووي، يمتص كل من نظيري اليورانيوم ^-234 واليورانيوم ^-238 غير القابلين للانشطار نيوترونًا، مما يؤدي إلى إنتاج نظيري اليورانيوم ^-235 والبلوتونيوم ^-239 القابلين للانشطار ، على التوالي. 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. في تفاعل ^234U + n → ^235U ، ينخفض ​​محتوى ^234U في الوقود المخصب بنسبة 4.5% بشكل مطرد خلال فترة التشعيع، حيث ينخفض ​​من 450 غ/طن من المواد الصلبة إلى 205 غ/طن من المواد الصلبة في الوقود الذي يتعرض لإشعاع قدره 60 جيجاواط يوم/طن من المواد الصلبة. ^{[ 4 ]}

 بالإضافة إلى ذلك، تُحوّل تفاعلات (n, 2n) مع النيوترونات السريعة كميات ضئيلة من اليورانيوم ^-235 إلى اليورانيوم ^-234 . ويُقابل ذلك التحويل السريع لليورانيوم ^-234 المتاح إلى اليورانيوم ^-235 من خلال التقاط النيوترونات الحرارية . قد يحتوي اليورانيوم المُستخلص من الوقود النووي المُستنفد على ما يصل إلى 0.010% من اليورانيوم ^-234 ، أو 100 جزء في المليون ، وهي نسبة أقل من تلك الموجودة في الوقود الأصلي، ولكنها لا تزال أعلى من نسبة اليورانيوم الطبيعي البالغة 55 جزءًا في المليون. يحتوي اليورانيوم المُستنفد المُفصول أثناء عملية التخصيب على كمية أقل بكثير من اليورانيوم ^-234 (حوالي 0.001% ^{[ 5 ]} )، مما يُقلل النشاط الإشعاعي لأشعة ألفا إلى النصف تقريبًا (يبقى النشاط الإشعاعي لأشعة بيتا وجاما، الناتج عن الثوريوم ^{-234 والبروتكتينيوم -234} ، دون تغيير) مقارنةً باليورانيوم الطبيعي الذي يحتوي على تركيز متوازن من اليورانيوم ^-234 ، حيث يحدث عدد متساوٍ من اضمحلالات اليورانيوم ^{-238 واليورانيوم -234 .}

يُعد اليورانيوم-234، وكذلك اليورانيوم-232 ، منتجًا ثانويًا، من خلال عملية التقاط النيوترونات الإضافية، في المفاعلات التي تحول الثوريوم-232 إلى يورانيوم-233 .

• التأريخ باليورانيوم-اليورانيوم