Уран-232

Уран-232 (Шаблон:Lang-en) — радіоактивний нуклід хімічного елемента урану з атомним номером 92 і масовим числом 232. Завдяки довгому ланцюгу розпаду і більшому, ніж у більшості інших ізотопів, питомому енерговиділенню, уран-232 є перспективним нуклідом для застосування в радіоізотопних джерелах енергії.

Активність одного грама цього нукліду становить приблизно 827,38 ГБК.

Утворення і розпад

Уран-232 утворюється в результаті наступних розпадів:

• β⁺-розпад нукліду Шаблон:Нуклід (період напіврозпаду становить 14,7(3) хв.):

${}^{\mathrm{2}\mathrm{3}\mathrm{2}}{}_{\mathrm{9}\mathrm{3}}\mathrm{N}\mathrm{p}\to {}_{\mathrm{9}\mathrm{2}}^{\mathrm{2}\mathrm{3}\mathrm{2}}\mathrm{U}+e^{+}+{\nu }_e;$

• β⁻-розпад нукліду Шаблон:Нуклід (період напіврозпаду становить 1,31(2) діб):

${}^{\mathrm{2}\mathrm{3}\mathrm{4}}{}_{\mathrm{9}\mathrm{1}}\mathrm{P}\mathrm{a}\to {}^{\mathrm{2}\mathrm{3}\mathrm{4}}{}_{\mathrm{9}\mathrm{2}}\mathrm{U}+e^{-}+{\overline{\nu }}_e;$

• α-розпад нукліду Шаблон:Нуклід (період напіврозпаду становить 2,858(8) року):

${}^{\mathrm{2}\mathrm{3}\mathrm{6}}{}_{\mathrm{9}\mathrm{4}}\mathrm{P}\mathrm{u}\to {}^{\mathrm{2}\mathrm{3}\mathrm{2}}{}_{\mathrm{9}\mathrm{2}}\mathrm{U}+{}^{\mathrm{4}}{}_{\mathrm{2}}\mathrm{H}\mathrm{e}.$

Розпад урану-232 відбувається за такими напрямами:

• α-розпад в Шаблон:Нуклід (ймовірність 100 %, енергія розпаду 5 413,63(9) кеВ):

${}^{\mathrm{2}\mathrm{3}\mathrm{2}}{}_{\mathrm{9}\mathrm{2}}\mathrm{U}\to {}^{\mathrm{2}\mathrm{2}\mathrm{8}}{}_{\mathrm{9}\mathrm{0}}\mathrm{T}\mathrm{h}+{}^{\mathrm{4}}{}_{\mathrm{2}}\mathrm{H}\mathrm{e};$

енергія випускаємих α-частинок 5 263,36 кеВ (в 31,55 % випадків) и 5 320,12 кеВ (в 68,15 % випадків).

• Спонтанне ділення (ймовірність менше 1Шаблон:E %);
• Кластерний розпад з утворенням нукліду Шаблон:Нуклід (ймовірність розпаду менше 5Шаблон:E %):

${}^{\mathrm{2}\mathrm{3}\mathrm{2}}{}_{\mathrm{9}\mathrm{2}}\mathrm{U}\to {}^{\mathrm{2}\mathrm{0}\mathrm{4}}{}_{\mathrm{8}\mathrm{0}}\mathrm{H}\mathrm{g}+{}^{\mathrm{2}\mathrm{8}}{}_{\mathrm{1}\mathrm{2}}\mathrm{M}\mathrm{g};$

• Кластерний розпад з утворенням нукліду Шаблон:Нуклід (ймовірність розпаду 8,9(7)Шаблон:E %):

${}^{\mathrm{2}\mathrm{3}\mathrm{2}}{}_{\mathrm{9}\mathrm{2}}\mathrm{U}\to {}^{\mathrm{2}\mathrm{0}\mathrm{8}}{}_{\mathrm{8}\mathrm{2}}\mathrm{P}\mathrm{b}+{}^{\mathrm{2}\mathrm{4}}{}_{\mathrm{1}\mathrm{0}}\mathrm{N}\mathrm{e}.$

Отримання

Уран-232 утворюється як побічний продукт при напрацюванні урану-233 шляхом бомбардування нейтронами торію-232. Поряд з реакцією утворення урану-233, в торієвому паливі, що опромінюється відбуваються такі побічні реакції:

${}^{\mathrm{2}\mathrm{3}\mathrm{2}}{}_{\mathrm{9}\mathrm{0}}\mathrm{T}\mathrm{h}(n,\gamma )\to {}^{\mathrm{2}\mathrm{3}\mathrm{3}}{}_{\mathrm{9}\mathrm{0}}\mathrm{T}\mathrm{h}\underset{22,3min}{\overset{{\beta }^{-}1,243MeV}{\to }}{}^{\mathrm{2}\mathrm{3}\mathrm{3}}{}_{\mathrm{9}\mathrm{1}}\mathrm{P}\mathrm{a}\underset{26,967d}{\overset{{\beta }^{-}0,5701MeV}{\to }}{}^{\mathrm{2}\mathrm{3}\mathrm{3}}{}_{\mathrm{9}\mathrm{2}}\mathrm{U}(n,2n)\to {}^{\mathrm{2}\mathrm{3}\mathrm{2}}{}_{\mathrm{9}\mathrm{2}}\mathrm{U};$

${}^{\mathrm{2}\mathrm{3}\mathrm{2}}{}_{\mathrm{9}\mathrm{0}}\mathrm{T}\mathrm{h}(n,\gamma )\to {}^{\mathrm{2}\mathrm{3}\mathrm{3}}{}_{\mathrm{9}\mathrm{0}}\mathrm{T}\mathrm{h}\underset{22,3min}{\overset{{\beta }^{-}1,243MeV}{\to }}{}^{\mathrm{2}\mathrm{3}\mathrm{3}}{}_{\mathrm{9}\mathrm{1}}\mathrm{P}\mathrm{a}(n,2n)\to {}^{\mathrm{2}\mathrm{3}\mathrm{2}}{}_{\mathrm{9}\mathrm{1}}\mathrm{P}\mathrm{a}\underset{1,31d}{\overset{{\beta }^{-}1,337MeV}{\to }}{}^{\mathrm{2}\mathrm{3}\mathrm{2}}{}_{\mathrm{9}\mathrm{2}}\mathrm{U};$

${}^{\mathrm{2}\mathrm{3}\mathrm{2}}{}_{\mathrm{9}\mathrm{0}}\mathrm{T}\mathrm{h}(n,2n)\to {}^{\mathrm{2}\mathrm{3}\mathrm{1}}{}_{\mathrm{9}\mathrm{0}}\mathrm{T}\mathrm{h}\underset{25,52h}{\overset{{\beta }^{-}0,3916MeV}{\to }}{}^{\mathrm{2}\mathrm{3}\mathrm{1}}{}_{\mathrm{9}\mathrm{1}}\mathrm{P}\mathrm{a}(n,\gamma )\to {}^{\mathrm{2}\mathrm{3}\mathrm{2}}{}_{\mathrm{9}\mathrm{1}}\mathrm{P}\mathrm{a}\underset{1,31d}{\overset{{\beta }^{-}1,337MeV}{\to }}{}^{\mathrm{2}\mathrm{3}\mathrm{2}}{}_{\mathrm{9}\mathrm{2}}\mathrm{U}.$

З огляду на те, що ефективний перетин реакцій (n, 2n) для теплових нейтронів мал, вихід урану-232 залежить від наявності значної кількості швидких нейтронів (з енергією не менше 6 МеВ).

Якщо в торієвому паливі присутній в значних кількостях нуклід торій-230, то утворення урану-232 доповнюється наступною реакцією, що йде з тепловими нейтронами:

${}^{\mathrm{2}\mathrm{3}\mathrm{0}}{}_{\mathrm{9}\mathrm{0}}\mathrm{T}\mathrm{h}{+}_0^{1}n\to {}^{\mathrm{2}\mathrm{3}\mathrm{1}}{}_{\mathrm{9}\mathrm{0}}\mathrm{T}\mathrm{h}\underset{25,52h}{\overset{{\beta }^{-}0,3916MeV}{\to }}{}^{\mathrm{2}\mathrm{3}\mathrm{1}}{}_{\mathrm{9}\mathrm{1}}\mathrm{P}\mathrm{a}(n,\gamma )\to {}^{\mathrm{2}\mathrm{3}\mathrm{2}}{}_{\mathrm{9}\mathrm{1}}\mathrm{P}\mathrm{a}\underset{1,31d}{\overset{{\beta }^{-}1,337MeV}{\to }}{}^{\mathrm{2}\mathrm{3}\mathrm{2}}{}_{\mathrm{9}\mathrm{2}}\mathrm{U}.$

Так як наявність урану-232 в опроміненому паливі ускладнює безпеку роботи з ним (див. розділ «Застосування»), для зниження утворення урану-232 необхідно використовувати торієве паливо з мінімальною концентрацією торію-230 .

Застосування

Уран-232 є родоначальником довгого ланцюжка розпаду, в який входять нукліди-випромінювачі жорстких гамма-квантів :

Шаблон:Нуклід (α; 68,9 року)

Шаблон:Нуклід (α; 1,9 року)

Шаблон:Нуклід (α; 3,6 доби; випускає γ-квант 0,24 МеВ в 4,10% випадків розпаду)

Шаблон:Нуклід (α; 56 с; γ 0,55 МеВ, 0,114%)

Шаблон:Нуклід (α; 0,15 с)

Шаблон:Нуклід (β-; 10,64 години)

Шаблон:Нуклід (α; 61 с; γ 0,73 МеВ, 6,67%; γ 1,62 МеВ, 1,47%)

Шаблон:Нуклід (β-; 3 хв; γ 2,6 МеВ, 99,16%; γ 0,58 МеВ, 84,5%)

Шаблон:Нуклід (стабільний)

Швидка послідовність розпадів, що починаються з радію-224, супроводжується значною кількістю гамма-випромінювання, при цьому близько 85% всієї енергії гамма-випромінювання утворюється при розпаді талію-208, що випромінює переважно гамма-кванти з енергією 2,6 МеВ . Дана особливість призводить до того, що наявність урану-232 як домішки до урану-233 є вкрай небажаним, утруднюючи безпеку роботи з ним.

З іншого боку, високе питоме енерговиділення робить цей нуклід надзвичайно перспективним для використання в радіоізотопних джерелах енергії.

Див. також

• Ізотопи урану