Uran-236

Uran-236, ²³⁶ U
Ogólny
Symbol	236 U
Nazwy	uran-236, 236U, U-236
Protony ( Z )	92
Neutrony ( N )	144
Dane dotyczące nuklidów
Naturalna obfitość	< 10 × 10-11
Okres półtrwania ( t 1/2 )	2,348 × 10 7 lat
Masa izotopowa	236.045568(2) Da
Kręcić się	0+
Energia wiązania	1 790 415 0,042 ± 1,974 keV
Izotopy macierzyste	; ; 236 Pa 236 Np 240 Pu
Produkty rozkładu	232 tys
Tryby rozpadu
Tryb rozpadu	Energia rozpadu ( MeV )
Alfa	4.572
	; Izotopy uranu Kompletna tabela nuklidów

Uran-236 ( ²³⁶ U) jest izotopem uranu , który nie jest ani rozszczepialny z neutronami termicznymi , ani bardzo dobrym materiałem płodnym , ale jest powszechnie uważany za uciążliwy i długożyciowy odpad radioaktywny . Występuje w wypalonym paliwie jądrowym oraz w przetworzonym uranie wytworzonym ze zużytego paliwa jądrowego.

Stworzenie i plon

Rozszczepialny izotop uran-235 napędza większość reaktorów jądrowych . Gdy ²³⁵ U pochłania neutron termiczny , może zajść jeden z dwóch procesów. W około 82% przypadków ulegnie rozszczepieniu ; około 18% ^{[ potrzebne źródło ]} czasu, nie ulegnie rozszczepieniu, zamiast tego emituje promieniowanie gamma i daje ²³⁶ U. Zatem wydajność ²³⁶ U na reakcję ²³⁵ U + n wynosi około 18%, a wydajność produktów rozszczepienia wynosi około 82%. Dla porównania, wydajność najbardziej rozpowszechnionych pojedynczych produktów rozszczepienia, takich jak cez-137 , stront-90 i technet-99 , wynosi od 6% do 7%, a łączna wydajność średniowiecznych (10 lat i więcej) i długowiecznych przeżytych produktów rozszczepienia wynosi około 32% lub kilka procent mniej, ponieważ niektóre są transmutowane przez wychwytywanie neutronów . Cez-135 jest najbardziej godnym uwagi „nieobecnym produktem rozszczepienia”, ponieważ występuje znacznie częściej w opadach jądrowych niż w wypalonym paliwie jądrowym ponieważ jego macierzysty nuklid, ksenon-135, jest najsilniejszą znaną trucizną neutronową .

Drugi najczęściej używany izotop rozszczepialny, pluton-239, może również rozszczepiać się lub nie rozszczepiać po absorpcji neutronu termicznego. Produkt pluton-240 stanowi dużą część plutonu klasy reaktorowej (pluton odzyskany ze zużytego paliwa jądrowego, które zostało pierwotnie wykonane ze wzbogaconego naturalnego uranu, a następnie użyte raz w LWR ). ²⁴⁰ Pu rozpada się z okresem półtrwania 6561 lat do ²³⁶ U. W zamkniętym jądrowym cyklu paliwowym większość ²⁴⁰ Pu zostanie rozszczepiony (prawdopodobnie po więcej niż jednym wychwytywaniu neutronów), zanim ulegnie rozpadowi, ale ²⁴⁰ Pu wyrzuconych jako odpady nuklearne ulegnie rozkładowi przez tysiące lat. Ponieważ ²⁴⁰
Pu ma krótszy okres półtrwania niż ²³⁹
Pu, stopień jakiejkolwiek próbki plutonu składającej się głównie z tych dwóch izotopów będzie powoli wzrastał, podczas gdy całkowita ilość plutonu w próbce będzie powoli spadać na przestrzeni wieków i tysiącleci. Rozpad alfa ²⁴⁰
Pu da uran-236, podczas gdy ²³⁹
Pu rozpada się do uranu-235.

Aktynowce i produkty rozszczepienia według okresu półtrwania
Aktynowce według łańcucha rozpadu				półtrwania ( a )	Produkty rozszczepienia o wydajności ²³⁵ U
4 przyp	4 n + 1	4 n + 2	4 n + 3	półtrwania ( a )	4,5–7%	0,04–1,25%	<0,001%
²²⁸ Ra ^№				4–6 a		¹⁵⁵ ue ^þ
²⁴⁴ cm ^ƒ	²⁴¹ Pu ^ƒ	²⁵⁰ Por	²²⁷ Ac ^nr	10–29 a	⁹⁰ st	⁸⁵ Kr	^113m CD ^þ
²³² U ^ƒ		²³⁸ Pu ^ƒ	²⁴³ cm ^ƒ	29–97 za	¹³⁷ Cs	¹⁵¹ Sm ^þ	^121m Sn
²⁴⁸ Bk	²⁴⁹ Por ^{. ƒ}	^242m Am ^ƒ		141–351 za	Żadne produkty rozszczepienia nie mają okresu półtrwania w przedziale 100–210 ka…
	²⁴¹ Am ^ƒ		²⁵¹ Por ^{. ƒ}	430-900 za
		²²⁶ Ra ^№	²⁴⁷ Bk	1,3–1,6 ka
²⁴⁰ szt	²²⁹ tys	²⁴⁶ cm ^ƒ	²⁴³ Am ^ƒ	4,7–7,4 ka
	²⁴⁵ cm ^ƒ	²⁵⁰ cm		8,3–8,5 ka
			²³⁹ Pu ^ƒ	24,1 tys
		²³⁰ Th ^№	²³¹ Pa ^№	32–76 tys
²³⁶ Np ^ƒ	²³³ U ^ƒ	²³⁴ U ^№		150-250 tys	⁹⁹ Tc ^₡	¹²⁶ Sn
²⁴⁸ cm		²⁴² pu		327–375 tys		⁷⁹ Se ^₡
				1,53 mln	⁹³ Zr
	²³⁷ Np ^ƒ			2,1–6,5 mln lat temu	¹³⁵ Cs ^₡	¹⁰⁷ Pd
²³⁶ U			²⁴⁷ cm ^ƒ	15–24 maja		¹²⁹ I ^₡
²⁴⁴ Pu				80 ma	... ani poza 15,7 mA
²³² Cz ^№		²³⁸ U ^№	²³⁵ U ^ƒ№	0,7–14,1 Ga	... ani poza 15,7 mA
₡, ma przekrój poprzeczny wychwytu neutronów termicznych w zakresie 8–50 stodół ƒ, rozszczepialny №, głównie naturalnie występujący materiał radioaktywny (NORM) þ, trucizna neutronów (przekrój poprzeczny wychwytu neutronów termicznych większy niż 3 tys. stodół)

Podczas gdy największa część uranu-236 została wyprodukowana przez wychwytywanie neutronów w reaktorach jądrowych, jest on w większości przechowywany w reaktorach jądrowych i składowiskach odpadów. Najbardziej znaczącym wkładem w obfitość uranu-236 w środowisku jest ²³⁸ U(n,3n) ²³⁶ U przez szybkie neutrony w broni termojądrowej . Testy z bombą atomową w latach czterdziestych, pięćdziesiątych i sześćdziesiątych XX wieku podniosły poziomy obfitości środowiska znacznie powyżej oczekiwanych poziomów naturalnych.

Zniszczenie i rozkład

²³⁶ U po absorpcji neutronu termicznego nie ulega rozszczepieniu, ale staje się ²³⁷ U, które szybko ulega rozpadowi beta do ²³⁷ Np . Jednak przekrój poprzeczny wychwytu neutronów wynoszący ²³⁶ U jest niski, a proces ten nie zachodzi szybko w reaktorze termicznym . Wypalone paliwo jądrowe zwykle zawiera około 0,4% ²³⁶ U. Przy znacznie większym przekroju poprzecznym ²³⁷ Np może ostatecznie wchłonąć kolejny neutron i staje się ²³⁸ Np , który szybko beta rozpada się na pluton-238 (inny nierozszczepialny izotop).

²³⁶ U i większość innych aktynowców jest rozszczepialnych przez szybkie neutrony w bombie atomowej lub reaktorze na neutrony szybkie . Niewielka liczba reaktorów prędkich jest wykorzystywana do badań od dziesięcioleci, ale powszechne wykorzystanie do produkcji energii jest wciąż w przyszłości.

Uran-236 alfa rozpada się z okresem półtrwania 23,420 milionów lat do toru-232 . Jest trwalszy niż jakiekolwiek inne sztuczne aktynowce lub produkty rozszczepienia wytwarzane w jądrowym cyklu paliwowym . ( Pluton-244 , którego okres półtrwania wynosi 80 milionów lat, nie jest wytwarzany w znaczących ilościach w jądrowym cyklu paliwowym , a dłużej żyjący uran-235 , uran-238 i tor-232 występują w przyrodzie.)

Trudność w separacji

W przeciwieństwie do plutonu , pomniejszych aktynowców , produktów rozszczepienia lub produktów aktywacji , procesy chemiczne nie mogą oddzielić ²³⁶ U od ²³⁸ U , ²³⁵ U, ²³² U ani innych izotopów uranu. Jest nawet trudny do usunięcia za pomocą separacji izotopowej , ponieważ niskie wzbogacenie spowoduje koncentrację nie tylko pożądanych ²³⁵ U i ²³³ U , ale także niepożądanych ²³⁶ U, ²³⁴ U i ²³² U. Z drugiej strony ²³⁶ U w środowisku nie może oddzielić się od ²³⁸ U i skoncentrować oddzielnie, co ogranicza jego zagrożenie radiacyjne w jednym miejscu.

Wkład w radioaktywność przetworzonego uranu

Okres półtrwania ²³⁸ U jest około 190 razy dłuższy niż ²³⁶ U; dlatego ²³⁶ U powinno mieć około 190 razy większą aktywność właściwą . Oznacza to, że w przetworzonym uranie z 0,5% ²³⁶ U, ²³⁶ U i ²³⁸ U będą wytwarzać mniej więcej ten sam poziom radioaktywności . ( ²³⁵ U stanowi tylko kilka procent.)

Stosunek jest mniejszy niż 190, gdy uwzględni się produkty rozpadu każdego z nich. Łańcuch rozpadu uranu-238 do uranu-234 i ostatecznie ołowiu-206 obejmuje emisję ośmiu cząstek alfa w czasie (setki tysięcy lat) krótkim w porównaniu z okresem półtrwania ²³⁸ U, tak że próbka ²³⁸ U w równowadze z produktami rozpadu (jak w naturalnej rudzie uranu ) będzie miał ośmiokrotnie większą aktywność alfa niż sama ²³⁸ U. Nawet oczyszczony naturalny uran gdzie usunięto produkty rozpadu pouranowego, będzie zawierał równowagową ilość ²³⁴ U, a zatem około dwa razy większą aktywność alfa czystego ²³⁸ U. Wzbogacanie w celu zwiększenia zawartości ²³⁵ U zwiększy jeszcze bardziej ^{234 U i mniej więcej połowę} to ²³⁴ U przetrwa w wypalonym paliwie. Z drugiej strony ²³⁶ U rozpada się do toru-232 , którego okres półtrwania wynosi 14 miliardów lat, co odpowiada szybkości rozpadu tylko 31,4% tak dużej jak ²³⁸ U.

Wyczerpany uran

Uran zubożony używany w penetratorach energii kinetycznej itp. ma być wytwarzany z odpadów wzbogacania uranu , które nigdy nie były napromieniane w reaktorze jądrowym , a nie z uranu ponownie przetwarzanego . Jednak pojawiły się twierdzenia, że niektóre zubożone urany zawierały niewielkie ilości ²³⁶ U.

Zapalniczka: uran-235	Uran-236 jest izotopem uranu	Cięższy: uran-237
Produkt rozpadu : protaktyn-236 neptun-236 pluton-240	Łańcuch rozpadu uranu-236	Rozpady do: toru-232

Zobacz też

Linki zewnętrzne