Uran-235 - Uranium-235
 Kov uranu vysoce obohacený uranem 235 | |
| Všeobecné | |
|---|---|
| Symbol | 235U |
| Jména | uran-235, U-235 |
| Protony | 92 |
| Neutrony | 143 |
| Nuklidová data | |
| Přirozená hojnost | 0.72% |
| Poločas rozpadu | 703 800 000 let |
| Mateřské izotopy | 235Pa 235Np 239Pu |
| Produkty rozpadu | 231Čt |
| Hmotnost izotopu | 235.0439299 u |
| Roztočit | 7/2− |
| Přebytečná energie | 40914.062 ± 1.970 keV |
| Vazebná energie | 1783870,285 ± 1 996 keV |
| Režimy rozpadu | |
| Režim rozpadu | Energie rozpadu (MeV ) |
| Alfa | 4.679 |
| Izotopy uranu Kompletní tabulka nuklidů | |
Uran-235 (235U) je izotop z uran tvoří asi 0,72% přírodní uran. Na rozdíl od převládajícího izotopu uran-238, to je štěpitelný, tj. může udržovat a štěpení řetězová reakce. Je to jediný štěpný izotop, který v přírodě existuje jako prvotní nuklid.
Uran-235 má poločas rozpadu 703,8 milionů let. To bylo objeveno v roce 1935 Arthur Jeffrey Dempster. Své štěpný průřez pro pomalý tepelné neutrony je asi 584,3 ± 1 stodoly.[1] Pro rychlé neutrony je to řádově 1 stodola.[2]Většina, ale ne všichni absorpce neutronů mít za následek štěpení; menšinový výsledek v zachycení neutronů tváření uran-236.
Řetěz přirozeného rozpadu
![{ displaystyle { begin {array} {r} { ce {^ {235} _ {92} U -> [ alpha] [7,038 krát 10 ^ {8} { ce {y}}] { ^ {231} _ {90} Č} -> [ beta ^ {-}] [25,52 { ce {h}}] {^ {231} _ {91} Pa} -> [ alfa] [3,276 krát 10 ^ {4} { ce {y}}] {^ {227} _ {89} Ac}}} { begin {Bmatrix} { ce {-> [98,62 \% beta ^ {- }] [21.773 { ce {y}}] {^ {227} _ {90} Č} -> [ alpha] [18,718 { ce {d}}]}} { ce {- > [1,38 \% alpha] [21,773 { ce {y}}] {^ {223} _ {87} Fr} -> [ beta ^ {-}] [21,8 { ce {min}} ]}} end {Bmatrix}} { ce {^ {223} _ {88} Ra -> [ alpha] [11.434 { ce {d}}] {^ {219} _ {86} Rn} }} { ce {^ {219} _ {86} Rn -> [ alpha] [3,96 { ce {s}}] {^ {215} _ {84} Po} -> [ alpha ] [1,778 { ce {ms}}] {^ {211} _ {82} Pb} -> [ beta ^ {-}] [36,1 { ce {min}}] {^ {211} _ {83} Bi}}} { begin {Bmatrix} { ce {-> [99,73 \% alpha] [2.13 { ce {min}}] {^ {207} _ {81} Tl} -> [ beta ^ {-}] [4,77 { ce {min}}]}} { ce {-> [0,27 \% beta ^ {-}] [2,13 { ce {min}} ] {^ {211} _ {84} Po} -> [ alpha] [0,516 { ce {s}}]}} end {Bmatrix}} { ce {^ {207} _ {82} Pb_ {(stabilní)}}} end {pole}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/3fe53a75c7554594e8520390bcb8eb01317f6939)
Štěpné vlastnosti
Štěpení jednoho atomu uranu 235 se uvolňuje 202,5 MeV (3.24×10−11 J) uvnitř reaktoru. To odpovídá 19,54 TJ /mol nebo 83,14 TJ / kg.[3] Dalších 8,8 MeV uniká z reaktoru jako anti-neutrina. Když 235
92U nuklidy jsou bombardovány neutrony, jednou z mnoha štěpných reakcí, které může podstoupit, je následující (zobrazená na sousedním obrázku):
0n + 235
92U → 141
56Ba + 92
36Kr + 3 1
0n
Těžkovodní reaktory, a nějaký grafitem moderované reaktory, může používat přírodní uran, ale lehkovodní reaktory musí použít nízko obohacený uran kvůli vyššímu absorpce neutronů lehké vody. Obohacování uranu odstraní část uranu-238 a zvýší podíl uranu-235. Vysoce obohacený uran (HEU), který obsahuje ještě větší podíl uranu 235, se někdy používá v reaktorech jaderné ponorky, výzkumné reaktory a nukleární zbraně.
Pokud alespoň jeden neutron ze štěpení uranu-235 zasáhne jiné jádro a způsobí jeho štěpení, pak bude řetězová reakce pokračovat. Pokud se reakce udrží, říká se, že je kritický a hmotnost 235U požadované k vytvoření kritického stavu se říká, že je kritické množství. Kritické řetězové reakce lze dosáhnout při nízkých koncentracích 235U, pokud jsou neutrony z štěpení moderováno snížit jejich rychlost, protože pravděpodobnost štěpení s pomalé neutrony je lepší. Štěpná řetězová reakce produkuje meziprodukt hromadné fragmenty které jsou vysoce radioaktivní a jejich další produkcí energie radioaktivní rozpad. Některé z nich produkují neutrony, tzv opožděné neutrony, které přispívají k štěpné řetězové reakci. Výkon jaderné reaktory je upraven o umístění ovládací tyče obsahující prvky, které silně absorbují neutrony, např. bór, kadmium nebo hafnium, v aktivní zóně reaktoru. v jaderné bomby, reakce je nekontrolovaná a velké množství energie vydané vytvoří jaderný výbuch.
Nukleární zbraně
The Chlapeček typ zbraně atomová bomba svržená na Hirošimu 6. srpna 1945 byla vyrobena z vysoce obohacený uran s velkým tamper. Jmenovitá sférická kritická hmotnost pro nedotčené 235U jaderná zbraň je 56 kilogramů (123 lb),[4] koule o průměru 17,32 cm (6,82 palce). Materiál musí obsahovat alespoň 85% 235U a je znám jako stupeň zbraní uran, i když pro surovou, neúčinnou zbraň, je 20% dostačujících (tzv zbraň (y) - použitelná). Lze použít i nižší obohacení, ale pak požadované kritické množství rychle roste. Použití velkého tamperu, imploze geometrie, spouštěcí trubice, polonium spouští, tritium vylepšení a neutronové reflektory může umožnit kompaktnější a ekonomičtější zbraň s použitím jedné čtvrtiny nebo méně nominálního kritického množství, ačkoli by to bylo pravděpodobně možné pouze v zemi, která již měla rozsáhlé zkušenosti s konstrukcí jaderných zbraní. Nejmodernější návrhy jaderných zbraní použití plutonium-239 jako štěpná složka primárního stupně;[5][6] avšak HEU (vysoce obohacený uran, uran, který je 20% nebo více 235U) se často používá v sekundárním stupni jako zapalovač pro fúzní palivo.
| Zdroj | Průměrná energie vydáno [MeV][3] |
|---|---|
| Okamžitě uvolněná energie | |
| Kinetická energie štěpných fragmentů | 169.1 |
| Kinetická energie pohotových neutronů | 4.8 |
| Energie přenášená rychlými paprsky y | 7.0 |
| Energie z rozpadajících se štěpných produktů | |
| Energie β−- částice | 6.5 |
| Energie opožděných y-paprsků | 6.3 |
| Energie uvolněná, když jsou zachyceny neutrální neutrony, které neprodukují (znovu) štěpení | 8.8 |
| Celková energie přeměněná na teplo v provozním tepelném jaderném reaktoru | 202.5 |
| Energie anti-neutrin | 8.8 |
| Součet | 211.3 |
Použití
Uran-235 má mnoho použití, jako je palivo pro jaderné elektrárny, a jaderné zbraně, jako je jaderné bomby. Nějaký umělé satelity, tak jako SNAP-10A a RORSAT byly poháněny jadernými reaktory na uran 235.[7][8]
Reference
- ^ "#Standardní reakce: 235U (n, f)". www-nds.iaea.org. IAEA. Citováno 4. května 2020.
- ^ ""Nějaká fyzika uranu ", UIC.com.au". Archivovány od originálu dne 17. července 2007. Citováno 2009-01-18.CS1 maint: BOT: stav původní adresy URL neznámý (odkaz)
- ^ A b Jaderné štěpení a fúze a interakce neutronů, Národní fyzická laboratoř.
- ^ „Časté dotazy k návrhu jaderných zbraní FAS“. Archivovány od originál dne 7. 5. 1999. Citováno 2010-09-02.
- ^ Přispěvatelé FAS (ed.). Návrh jaderných zbraní. Federace amerických vědců.
- ^ Horník, William N .; Schonfeld, Fred W. (1968). "Plutonium". V Clifford A. Hampel (ed.). Encyklopedie chemických prvků. New York (NY): Reinhold Book Corporation. p.541. LCCN 68029938.
- ^ Schmidt, Glen (únor 2011). "Přehled SNAP - radium-219 - obecné pozadí" (PDF). Americká jaderná společnost. Citováno 27. srpna 2012.
- ^ „RORSAT (Radar Ocean Reconnaissance Satellite)“. daviddarling.info.
externí odkazy
- Tabulka nuklidů.
- Příručka DOE Fundamentals: Nuclear Physics and Reactor theory Sv. 1, Sv. 2.
- Uran | Program radiační ochrany US EPA
- Databáze nebezpečných látek NLM - uran, radioaktivní
- „Zázrak U-235“, Populární mechanika, Leden 1941 - jeden z prvních článků o U-235 pro širokou veřejnost
| Zapalovač: uran-234 | Uran-235 je izotop z uran | Těžší: uran-236 |
| Produkt rozpadu z: protactinium-235 neptunium-235 plutonium-239 | Řetěz rozpadu uranu 235 | Rozpady na: thorium-231 |