www.wikidata.uk-ua.nina.az

Уран 235 Металічний уран збагачений ураном 235 Таблиця ізотопівЗагальні відомостіНазва символ актиноура н AcU 235UНейтро

Уран-235

Уран-235

Металічний уран, збагачений ураном-235

Загальні відомості
Назва, символ актиноура́н, AcU,235U
Нейтронів 143
Протонів 92
Властивості ізотопу
Природна концентрація 0,7200(51) %
Період напіврозпаду 7,04(1)× 108 років
Батьківські ізотопи 235Pa


235Np
239Pu

Продукти розпаду 231Th
Атомна маса 235,0439299(20) а.о.м
Спін 7/2−
Дефект маси 40 920,5(18) кеВ
Канал розпаду Енергія розпаду
α-розпад 4,6783(7) МеВ
SF
20Ne, 25Ne, 28Mg

Уран 235 (лат. Uranium-235, 235U), історична назва актиноура́н (лат. Actin Uranium, позначається символом AcU) — ізотоп урану з масовим числом 235. Ізотопна поширеність урану-235 в природі складає 0,7200(51) %. Є родоначальником радіоактивного сімейства 4n+3, який називається рядом актинію. Відкритий у 1935 році Артуром Джефрі Демпстером[en] (англ. Arthur Jeffrey Dempster).

Діаграма атома U-235 із 92 протонами, 143 нейтронами та 92 електронами.

На відміну від іншого, найбільш поширеного ізотопу урану 238U, в 235U можлива самопідтримувана ланцюгова ядерна реакція. Тому цей ізотоп використовується як паливо в ядерних реакторах, а також в ядерній зброї. Це єдиний розщеплювальний ізотоп, що присутній в природі у невеликій кількості.

Активність одного граму даного нукліду становить приблизно 80 кБк.

Утворення і розпад Редагувати

Уран-235 утворюється в результаті наступних розпадів:

  • β−-розпад нукліду 235Pa (період напіврозпаду складає 24,44(11) хв):
  • K-захват, здійснюваний нуклідом 235Np (період напіврозпаду складає 396,1(12) днів):
  • α-розпад нукліду 239Pu (період напіврозпаду складає 2,411(3)× 104 років):

Розпад урану-235 відбувається за наступними напрямками:

  • α-розпад в 231Th (ймовірність 100 %, енергія розпаду 4 678,3(7) кеВ):

Вимушений поділ Редагувати

Один з варіантів вимушеного поділу урану-235 після поглинання нейтрона (схема)

На початку 1930-х рр. Енріко Фермі проводив опромінення урану нейтронами, намагаючись отримати таким способом трансуранові елементи. Але в 1939 р. О. Ган і Ф. Штрасман змогли показати, що при поглинанні нейтрона ядром урану відбувається вимушена реакція поділу. Як правило, ядро ділиться на два уламки, при цьому вивільняється 2-3 нейтрона (див. схему).

В продуктах поділу урану-235 було виявлено близько 300 ізотопів різних елементів: від Z=30 (цинк) до Z=64 (гадоліній). Крива залежності відносного виходу ізотопів, що утворюються при опроміненні урану-235 повільними нейтронами, від масового числа — симетрична і за формою нагадує букву «M». Два виражених максимуми цієї кривої відповідають масовим числам 95 і 134, а мінімум припадає на діапазон масових чисел від 110 до 125. Таким чином, поділ урану на осколки рівної маси (з масовими числами 115-119) відбувається з меншою ймовірністю, ніж асиметричний поділ, така тенденція спостерігається у всіх ізотопів, що діляться, і не пов'язана з якими-небудь індивідуальними властивостями ядер або частинок, а властива самому механізму поділу ядра. Однак асиметрія зменшується при збільшенні енергії збудження ядра, яке ділиться, і при енергії нейтрона понад 100 МеВ розподіл осколків поділу за масами має один максимум, що відповідає симетричному поділу ядра.

Осколки, що утворюються при поділі ядра урану, в свою чергу є радіоактивними, і зазнають ряду β−-розпадів, при яких поступово протягом тривалого часу виділяється додаткова енергія. Середня енергія, яка виділяється при розпаді одного ядра урану-235 з врахуванням розпадів осколків, становить приблизно 202,5 МеВ = 3,244× 10−11 Дж, або 19,54 ТДж/моль = 83,14 ТДж/кг.

Поділ ядер — лише один з багатьох процесів, можливих при взаємодії нейтронів з ядрами, саме він лежить в основі роботи будь-якого ядерного реактора.

Ланцюгова ядерна реакція Редагувати

При розпаді одного ядра 235U зазвичай випускається від 1 до 8 (в середньому — 2.5) вільних нейтронів. Кожен нейтрон, що утворився при розпаді ядра 235U, за умови взаємодії з іншим ядром 235U, може викликати новий акт розпаду, це явище називається ланцюговою реакцією поділу ядра.

Гіпотетично, кількість нейтронів другого покоління (після другого етапу розпаду ядер) може перевищувати 3² = 9. З кожним наступним етапом реакції поділу кількість утворених нейтронів може наростати лавиноподібно. В реальних умовах вільні нейтрони можуть не породжувати новий акт поділу, покидаючи зразок до захоплення 235U, або будучи захопленими як самим ізотопом 235U з перетворенням його в 236U, так і іншими матеріалами (наприклад, 238U, або утвореними осколками поділу ядер, такими як 149Sm або 135Xe).

Якщо в середньому кожен акт поділу породжує ще один новий акт поділу, то реакція стає самопідтримуваною; цей стан називається критичним (див. також Коефіцієнт розмноження нейтронів).

В реальних умовах досягти критичного стану урану не так просто, оскільки на протікання реакції впливає ряд факторів. Наприклад, природний уран лише на 0,72 % складається з 235U, 99,2745 % складає 238U, який поглинає нейтрони, що утворюються при поділі ядер 235U. Це призводить до того, що в природному урані в даний час ланцюгова реакція поділу дуже швидко затухає. Здійснити незатухаючу ланцюгову реакцію поділу можна декількома основними шляхами:

  • Збільшити об'єм зразка (для виділеного з руди урану можливе досягнення критичної маси за рахунок збільшення об'єму);
  • Здійснити розділення ізотопів, підвищуючи концентрацію 235U у зразку;
  • Зменшити втрату вільних нейтронів через поверхню взірця з допомогою застосування різних відбивачів;
  • Використовувати речовину — сповільнювач нейтронів для підвищення концентрації теплових нейтронів.

Ізомери Редагувати

Відомий єдиний ізомер 235Um з наступними характеристиками:

  • Надлишок маси: 40 920,6(1,8) кеВ
  • Енергія збудження: 76,5(4) еВ
  • Період напіврозпаду: 26 хв
  • Спін і парність ядра: 1/2+

Розпад ізомерного стану здійснюється шляхом ізомерного переходу в основний стан.

Застосування Редагувати

  • Уран-235 використовується як паливо для ядерних реакторів, в яких здійснюється керована ланцюгова ядерна реакція поділу;
  • Уран з високим ступенем збагачення застосовується для створення ядерної зброї. В цьому випадку для вивільнення великої кількості енергії (вибуху) використовується некерована ланцюгова ядерна реакція.

Див. також Редагувати

Примітки Редагувати

  1. ↑ Audi G., Bersillon O., Blachot J., Wapstra A. H. The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties // Nuclear Physics A. — 2003. — Vol. 729. — P. 3–128. — Bibcode:2003NuPhA.729....3A. — DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001.(англ.)
  2. ↑ Audi G., Wapstra A. H., Thibault C. The AME2003 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references. // Nuclear Physics A. — 2003. — Vol. 729. — P. 337—676. — Bibcode:2003NuPhA.729..337A. — DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003.(англ.)
  3. Гофман К. Можно ли сделать золото?. — 2-е изд. стер. — Л. : Химия, 1987. — С. 130. — 50 000 прим.(рос.)
  4. Today in science history [ 13 червня 2002 у Wayback Machine.](англ.)
  5. ↑ Фиалков Ю. Я. Применение изотопов в химии и химической промышленности. — Киев : Техніка, 1975. — С. 87. — 2 000 прим.(рос.)
  6. Table of Physical and Chemical Constants, Sec 4.7.1: Nuclear Fission. Kaye & Laby Online. Архів оригіналу за 8 квітня 2012. Процитовано 4 серпня 2015. (англ.)
  7. Бартоломей Г. Г., Байбаков В. Д., Алхутов М. С., Бать Г. А. Основы теории и методы расчета ядерных энергетических реакторов. — М. : Энергоатомиздат, 1982. — С. 512.(рос.)
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри
Дата публікації:
Uran 235Metalichnij uran zbagachenij uranom 235 Tablicya izotopivZagalni vidomostiNazva simvol aktinoura n AcU 235UNejtroniv 143Protoniv 92Vlastivosti izotopuPrirodna koncentraciya 0 7200 51 1 Period napivrozpadu 7 04 1 108 1 rokivBatkivski izotopi 235Pa 235Np239PuProdukti rozpadu 231ThAtomna masa 235 0439299 20 2 a o mSpin 7 2 1 Defekt masi 40 920 5 18 2 keVKanal rozpadu Energiya rozpadua rozpad 4 6783 7 2 MeVSF20 Ne 25 Ne 28 MgUran 235 lat Uranium 235 235 U istorichna nazva aktinoura n lat Actin Uranium poznachayetsya simvolom AcU izotop uranu z masovim chislom 235 Izotopna poshirenist uranu 235 v prirodi skladaye 0 7200 51 1 Ye rodonachalnikom radioaktivnogo simejstva 4n 3 yakij nazivayetsya ryadom aktiniyu Vidkritij u 1935 roci Arturom Dzhefri Dempsterom en angl Arthur Jeffrey Dempster 3 4 Diagrama atoma U 235 iz 92 protonami 143 nejtronami ta 92 elektronami Na vidminu vid inshogo najbilsh poshirenogo izotopu uranu 238 U v 235 U mozhliva samopidtrimuvana lancyugova yaderna reakciya Tomu cej izotop vikoristovuyetsya yak palivo v yadernih reaktorah a takozh v yadernij zbroyi Ce yedinij rozsheplyuvalnij izotop sho prisutnij v prirodi u nevelikij kilkosti Aktivnist odnogo gramu danogo nuklidu stanovit priblizno 80 kBk Zmist 1 Utvorennya i rozpad 2 Vimushenij podil 3 Lancyugova yaderna reakciya 4 Izomeri 5 Zastosuvannya 6 Div takozh 7 PrimitkiUtvorennya i rozpad RedaguvatiUran 235 utvoryuyetsya v rezultati nastupnih rozpadiv b rozpad nuklidu 235 Pa period napivrozpadu skladaye 24 44 11 1 hv 91 235 P a 92 235 U e n e displaystyle mathrm 235 91 Pa rightarrow mathrm 235 92 U e bar nu e nbsp K zahvat zdijsnyuvanij nuklidom 235 Np period napivrozpadu skladaye 396 1 12 1 dniv 93 235 N p e 92 235 U n e displaystyle mathrm 235 93 Np e rightarrow mathrm 235 92 U bar nu e nbsp a rozpad nuklidu 239 Pu period napivrozpadu skladaye 2 411 3 104 1 rokiv 94 239 P u 92 235 U 2 4 H e displaystyle mathrm 239 94 Pu rightarrow mathrm 235 92 U mathrm 4 2 He nbsp Rozpad uranu 235 vidbuvayetsya za nastupnimi napryamkami a rozpad v 231 Th jmovirnist 100 1 energiya rozpadu 4 678 3 7 keV 2 92 235 U 90 231 T h 2 4 H e displaystyle mathrm 235 92 U rightarrow mathrm 231 90 Th mathrm 4 2 He nbsp Spontannij podil jmovirnist 7 2 10 9 1 Klasternij rozpad z utvorennyam nuklidiv 20 Ne ru 25 Ne i 28 Mg jmovirnosti vidpovidno skladayut 8 4 10 10 8 10 10 8 10 10 1 92 235 U 82 215 P b 10 20 N e displaystyle mathrm 235 92 U rightarrow mathrm 215 82 Pb mathrm 20 10 Ne nbsp 92 235 U 82 210 P b 10 25 N e displaystyle mathrm 235 92 U rightarrow mathrm 210 82 Pb mathrm 25 10 Ne nbsp 92 235 U 80 207 H g 12 28 M g displaystyle mathrm 235 92 U rightarrow mathrm 207 80 Hg mathrm 28 12 Mg nbsp Vimushenij podil RedaguvatiDokladnishe Podil yadra nbsp Odin z variantiv vimushenogo podilu uranu 235 pislya poglinannya nejtrona shema Na pochatku 1930 h rr Enriko Fermi provodiv oprominennya uranu nejtronami namagayuchis otrimati takim sposobom transuranovi elementi Ale v 1939 r O Gan i F Shtrasman zmogli pokazati sho pri poglinanni nejtrona yadrom uranu vidbuvayetsya vimushena reakciya podilu Yak pravilo yadro dilitsya na dva ulamki pri comu vivilnyayetsya 2 3 nejtrona div shemu 5 V produktah podilu uranu 235 bulo viyavleno blizko 300 izotopiv riznih elementiv vid Z 30 cink do Z 64 gadolinij Kriva zalezhnosti vidnosnogo vihodu izotopiv sho utvoryuyutsya pri oprominenni uranu 235 povilnimi nejtronami vid masovogo chisla simetrichna i za formoyu nagaduye bukvu M Dva virazhenih maksimumi ciyeyi krivoyi vidpovidayut masovim chislam 95 i 134 a minimum pripadaye na diapazon masovih chisel vid 110 do 125 Takim chinom podil uranu na oskolki rivnoyi masi z masovimi chislami 115 119 vidbuvayetsya z menshoyu jmovirnistyu nizh asimetrichnij podil 5 taka tendenciya sposterigayetsya u vsih izotopiv sho dilyatsya i ne pov yazana z yakimi nebud individualnimi vlastivostyami yader abo chastinok a vlastiva samomu mehanizmu podilu yadra Odnak asimetriya zmenshuyetsya pri zbilshenni energiyi zbudzhennya yadra yake dilitsya i pri energiyi nejtrona ponad 100 MeV rozpodil oskolkiv podilu za masami maye odin maksimum sho vidpovidaye simetrichnomu podilu yadra Oskolki sho utvoryuyutsya pri podili yadra uranu v svoyu chergu ye radioaktivnimi i zaznayut ryadu b rozpadiv pri yakih postupovo protyagom trivalogo chasu vidilyayetsya dodatkova energiya Serednya energiya yaka vidilyayetsya pri rozpadi odnogo yadra uranu 235 z vrahuvannyam rozpadiv oskolkiv stanovit priblizno 202 5 MeV 3 244 10 11 Dzh abo 19 54 TDzh mol 83 14 TDzh kg 6 Podil yader lishe odin z bagatoh procesiv mozhlivih pri vzayemodiyi nejtroniv z yadrami same vin lezhit v osnovi roboti bud yakogo yadernogo reaktora 7 Lancyugova yaderna reakciya RedaguvatiDokladnishe Lancyugova yaderna reakciyaPri rozpadi odnogo yadra 235 U zazvichaj vipuskayetsya vid 1 do 8 v serednomu 2 5 vilnih nejtroniv Kozhen nejtron sho utvorivsya pri rozpadi yadra 235 U za umovi vzayemodiyi z inshim yadrom 235 U mozhe viklikati novij akt rozpadu ce yavishe nazivayetsya lancyugovoyu reakciyeyu podilu yadra Gipotetichno kilkist nejtroniv drugogo pokolinnya pislya drugogo etapu rozpadu yader mozhe perevishuvati 3 9 Z kozhnim nastupnim etapom reakciyi podilu kilkist utvorenih nejtroniv mozhe narostati lavinopodibno V realnih umovah vilni nejtroni mozhut ne porodzhuvati novij akt podilu pokidayuchi zrazok do zahoplennya 235 U abo buduchi zahoplenimi yak samim izotopom 235 U z peretvorennyam jogo v 236 U tak i inshimi materialami napriklad 238 U abo utvorenimi oskolkami podilu yader takimi yak 149 Sm abo 135 Xe Yaksho v serednomu kozhen akt podilu porodzhuye she odin novij akt podilu to reakciya staye samopidtrimuvanoyu cej stan nazivayetsya kritichnim div takozh Koeficiyent rozmnozhennya nejtroniv V realnih umovah dosyagti kritichnogo stanu uranu ne tak prosto oskilki na protikannya reakciyi vplivaye ryad faktoriv Napriklad prirodnij uran lishe na 0 72 skladayetsya z 235 U 99 2745 skladaye 238 U 1 yakij poglinaye nejtroni sho utvoryuyutsya pri podili yader 235 U Ce prizvodit do togo sho v prirodnomu urani v danij chas lancyugova reakciya podilu duzhe shvidko zatuhaye Zdijsniti nezatuhayuchu lancyugovu reakciyu podilu mozhna dekilkoma osnovnimi shlyahami 5 Zbilshiti ob yem zrazka dlya vidilenogo z rudi uranu mozhlive dosyagnennya kritichnoyi masi za rahunok zbilshennya ob yemu Zdijsniti rozdilennya izotopiv pidvishuyuchi koncentraciyu 235 U u zrazku Zmenshiti vtratu vilnih nejtroniv cherez poverhnyu vzircya z dopomogoyu zastosuvannya riznih vidbivachiv Vikoristovuvati rechovinu spovilnyuvach nejtroniv dlya pidvishennya koncentraciyi teplovih nejtroniv Izomeri RedaguvatiVidomij yedinij izomer 235 U m z nastupnimi harakteristikami 1 Nadlishok masi 40 920 6 1 8 keV Energiya zbudzhennya 76 5 4 eV Period napivrozpadu 26 hv Spin i parnist yadra 1 2 Rozpad izomernogo stanu zdijsnyuyetsya shlyahom izomernogo perehodu v osnovnij stan Zastosuvannya RedaguvatiUran 235 vikoristovuyetsya yak palivo dlya yadernih reaktoriv v yakih zdijsnyuyetsya kerovana lancyugova yaderna reakciya podilu Uran z visokim stupenem zbagachennya zastosovuyetsya dlya stvorennya yadernoyi zbroyi V comu vipadku dlya vivilnennya velikoyi kilkosti energiyi vibuhu vikoristovuyetsya nekerovana lancyugova yaderna reakciya Div takozh RedaguvatiZbagachennya uranu TVEL Podil yadra Izotopi uranu Rozdilennya izotopivPrimitki Redaguvati a b v g d e zh i k l m n Audi G Bersillon O Blachot J Wapstra A H The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties Nuclear Physics A 2003 Vol 729 P 3 128 Bibcode 2003NuPhA 729 3A DOI 10 1016 j nuclphysa 2003 11 001 angl a b v g Audi G Wapstra A H Thibault C The AME2003 atomic mass evaluation II Tables graphs and references Nuclear Physics A 2003 Vol 729 P 337 676 Bibcode 2003NuPhA 729 337A DOI 10 1016 j nuclphysa 2003 11 003 angl Gofman K Mozhno li sdelat zoloto 2 e izd ster L Himiya 1987 S 130 50 000 prim ros Today in science history Arhivovano 13 chervnya 2002 u Wayback Machine angl a b v Fialkov Yu Ya Primenenie izotopov v himii i himicheskoj promyshlennosti Kiev Tehnika 1975 S 87 2 000 prim ros Table of Physical and Chemical Constants Sec 4 7 1 Nuclear Fission Kaye amp Laby Online Arhiv originalu za 8 kvitnya 2012 Procitovano 4 serpnya 2015 angl Bartolomej G G Bajbakov V D Alhutov M S Bat G A Osnovy teorii i metody rascheta yadernyh energeticheskih reaktorov M Energoatomizdat 1982 S 512 ros Otrimano z https uk wikipedia org w index php title Uran 235 amp oldid 39508202