Уран-235 - Uranium-235
 Уран металлический высокообогащенный по урану-235 | |
| Общее | |
|---|---|
| Символ | 235U |
| Имена | уран-235, U-235 |
| Протоны | 92 |
| Нейтронов | 143 |
| Данные о нуклидах | |
| Природное изобилие | 0.72% |
| Период полураспада | 703 800 000 лет |
| Родительские изотопы | 235Па 235Np 239Пу |
| Продукты распада | 231Чт |
| Изотопная масса | 235.0439299 ты |
| Вращение | 7/2− |
| Избыточная энергия | 40914.062 ± 1.970 кэВ |
| Связующая энергия | 1783870,285 ± 1,996 кэВ |
| Режимы распада | |
| Режим распада | Энергия распада (МэВ ) |
| Альфа | 4.679 |
| Изотопы урана Полная таблица нуклидов | |
Уран-235 (235U) является изотоп уран составляя около 0,72% природный уран. В отличие от преобладающего изотопа уран-238, это делящийся, т.е. может выдержать деление цепная реакция. Это единственный делящийся изотоп, который существует в природе как первичный нуклид.
Уран-235 имеет период полураспада 703,8 миллиона лет. Он был открыт в 1935 г. Артур Джеффри Демпстер. это сечение деления для медленных тепловые нейтроны составляет около 584,3 ± 1 сараи.[1] За быстрые нейтроны это порядка 1 сарая.[2]Большинство, но не все поглощение нейтронов привести к делению; результат меньшинства в захват нейтронов формирование уран-236.
Цепочка естественного распада
![{ displaystyle { begin {array} {r} { ce {^ {235} _ {92} U -> [ alpha] [7.038 times 10 ^ {8} { ce {y}}] { ^ {231} _ {90} Th} -> [ beta ^ {-}] [25,52 { ce {h}}] {^ {231} _ {91} Па} -> [ alpha] [3,276 times 10 ^ {4} { ce {y}}] {^ {227} _ {89} Ac}}} { begin {Bmatrix} { ce {-> [98.62 \% beta ^ {- }] [21.773 { ce {y}}] {^ {227} _ {90} Th} -> [ 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_ {(стабильный)}}} end {array}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/3fe53a75c7554594e8520390bcb8eb01317f6939)
Свойства деления
При делении одного атома урана-235 выделяется 202,5 МэВ (3.24×10−11 J) внутри реактора. Это соответствует 19,54 ТДж /моль, или 83,14 ТДж / кг.[3] Еще 8,8 МэВ улетает из реактора в виде антинейтрино. Когда 235
92U нуклиды бомбардируются нейтронами, одна из многих реакций деления, которым он может подвергнуться, следующая (показано на соседнем изображении):
0п + 235
92U → 141
56Ба + 92
36Kr + 3 1
0п
Реакторы на тяжелой воде, и немного реакторы с графитовым замедлителем, может использовать природный уран, но легководные реакторы должен использовать низкообогащенный уран из-за высшего поглощение нейтронов легкой воды. Обогащение урана удаляет часть урана-238 и увеличивает долю урана-235. Высокообогащенный уран (ВОУ), который содержит еще большую долю урана-235, иногда используется в реакторах атомные подводные лодки, исследовательские реакторы и ядерное оружие.
Если хотя бы один нейтрон от деления урана-235 происходит столкновение с другим ядром и его деление, тогда цепная реакция продолжится. Если реакция будет продолжаться, говорят, что критический, а масса 235U, необходимый для создания критического состояния, называется критической массой. Критическая цепная реакция может быть достигнута при низких концентрациях 235U, если нейтроны от деления модерируется снизить их скорость, так как вероятность деления с медленные нейтроны лучше. Цепная реакция деления дает промежуточные массовые фрагменты которые очень радиоактивный и производят дополнительную энергию своими радиоактивный распад. Некоторые из них производят нейтроны, называемые запаздывающие нейтроны, которые способствуют цепной реакции деления. Выходная мощность ядерные реакторы регулируется расположением стержни управления содержащие элементы, сильно поглощающие нейтроны, например, бор, кадмий, или же гафний, в активной зоне реактора. В ядерные бомбы реакция неконтролируемая и большое количество энергия выпущен создает ядерный взрыв.
Ядерное оружие
В Маленький мальчик тип пистолета атомная бомба, сброшенная на Хиросиму 6 августа 1945 г., была сделана из высокообогащенный уран с большим вмешиваться. Номинальная сферическая критическая масса для неповрежденного 235Ядерное оружие U составляет 56 килограммов (123 фунта),[4] сфера диаметром 17,32 см (6,82 дюйма). Материал должен состоять на 85% или более из 235U и известен как класс оружия урана, хотя для грубого, неэффективного оружия достаточно 20% (так называемого оружие (а) -используемое). Можно использовать даже более низкое обогащение, но тогда требуется критическая масса быстро увеличивается. Использование большого тампера, взрыв геометрия, спусковые трубки, полоний триггеры, тритий улучшение, и отражатели нейтронов может позволить создать более компактное и экономичное оружие, использующее одну четвертую или менее номинальной критической массы, хотя это, вероятно, будет возможно только в стране, которая уже имеет обширный опыт в разработке ядерного оружия. Самый современный конструкции ядерного оружия использовать плутоний-239 как делящийся компонент первой ступени;[5][6] однако ВОУ (высокообогащенный уран, уран с содержанием 20% или более 235U) часто используется на вторичной ступени в качестве воспламенителя термоядерного топлива.
| Источник | Средняя энергия выпущено [МэВ][3] |
|---|---|
| Мгновенно высвобождаемая энергия | |
| Кинетическая энергия осколков деления | 169.1 |
| Кинетическая энергия мгновенных нейтронов | 4.8 |
| Энергия, переносимая стремительными γ-лучами | 7.0 |
| Энергия от распадающихся продуктов деления | |
| Энергия β−-частицы | 6.5 |
| Энергия запаздывающих γ-лучей | 6.3 |
| Энергия, выделяющаяся при захвате быстрых нейтронов, которые не (повторно) производят деление | 8.8 |
| Общая энергия, преобразованная в тепло в работающем тепловом ядерном реакторе | 202.5 |
| Энергия антинейтрино | 8.8 |
| Сумма | 211.3 |
Использует
Уран-235 находит множество применений, таких как топливо для атомных электростанций и ядерное оружие, такое как ядерные бомбы. Немного искусственные спутники, такой как SNAP-10A и РОРСА работали от ядерных реакторов на уране-235.[7][8]
Рекомендации
- ^ "# Стандартная реакция: 235U (n, f)". www-nds.iaea.org. МАГАТЭ. Получено 4 мая 2020.
- ^ ""Немного по физике урана », UIC.com.au". Архивировано 17 июля 2007 года.. Получено 2009-01-18.CS1 maint: BOT: статус исходного URL-адреса неизвестен (ссылка на сайт)
- ^ а б Деление и синтез ядер и нейтронные взаимодействия, Национальная физическая лаборатория.
- ^ "Часто задаваемые вопросы о конструкции ядерного оружия ФАС". Архивировано из оригинал на 1999-05-07. Получено 2010-09-02.
- ^ Авторы ФАС (ред.). Дизайн ядерного оружия. Федерация американских ученых.
- ^ Miner, William N .; Шонфельд, Фред В. (1968). "Плутоний". В Клиффорде А. Хэмпеле (ред.). Энциклопедия химических элементов. Нью-Йорк (NY): Reinhold Book Corporation. п.541. LCCN 68029938.
- ^ Шмидт, Глен (февраль 2011 г.). «Обзор SNAP - радий-219 - общие сведения» (PDF). Американское ядерное общество. Получено 27 августа 2012.
- ^ "РОРСАТ (РЛС-спутник разведки океана)". daviddarling.info.
внешняя ссылка
- Таблица нуклидов.
- Справочник Министерства энергетики США: Ядерная физика и теория реакторов Vol. 1, Vol. 2.
- Уран | Программа радиационной защиты | Агентство по охране окружающей среды США
- Банк данных по опасным веществам NLM - уран, радиоактивный
- "Чудо U-235", Популярная механика, Январь 1941 г. - одна из первых статей об U-235 для широкой публики.
| Более легкий: уран-234 | Уран-235 - это изотоп из уран | Тяжелее: уран-236 |
| Продукт распада из: протактиний-235 нептуний-235 плутоний-239 | Цепочка распада урана-235 | Распада кому: торий-231 |