Уран-233

Уран-233
Уран-233
Название, символ	Уран-233, 233U
Нейтронов	141
Свойства нуклида
Атомная масса	233,0396352(29) а. е. м.
Дефект массы	36 920,0(27) кэВ
Удельная энергия связи (на нуклон)	7 603,953(12) кэВ
Период полураспада	1,592(2)⋅105 лет
Продукты распада	229Th
Родительские изотопы	233Pa (β−); 233Np (β+); 237Pu (α)
Спин и чётность ядра	5/2+
α-распад	4,9085(12) МэВ
SF
24Ne, 28Mg
	Таблица нуклидов

Ура́н-233 (англ. uranium-233) — радиоактивный нуклид химического элемента урана с атомным номером 92 и массовым числом 233. Является членом радиоактивного семейства 4n+1, называемого рядом нептуния. Обладает способностью делиться под воздействием нейтронов, благодаря чему используется в качестве ядерного топлива в некоторых типах ядерных реакторов. Был открыт в 1941—1942 гг. Сиборгом, Гофманом^[англ.] и Стоутоном (англ. R. W. Stoughton)^[3].

Активность одного грамма этого нуклида составляет приблизительно 356,54 МБк.

Образование и распад

Уран-233 образуется в результате следующих распадов:

β⁺-распад нуклида ²³³Np (период полураспада составляет 36,2(1)^[2] мин):

[math]\displaystyle{ \mathrm{^{233}_{93}Np}\rightarrow\mathrm{~^{233}_{92}U} + e^+ + {\nu}_e; }[/math]

β⁻-распад нуклида ²³³Pa (период полураспада составляет 26,967(2)^[2] суток):

[math]\displaystyle{ \mathrm{^{233}_{91}Pa} \rightarrow \mathrm{^{233}_{92}U} + e^- + \bar{\nu}_e; }[/math]

α-распад нуклида ²³⁷Pu (период полураспада составляет 45,2(1)^[2] суток):

[math]\displaystyle{ \mathrm{^{237}_{94}Pu} \rightarrow \mathrm{^{233}_{92}U} + \mathrm{^{4}_{2}He}. }[/math]

Распад урана-233 происходит по следующим направлениям:

α-распад в ²²⁹Th (вероятность 100 %^[2], энергия распада 4 908,5(12) кэВ^[1]):

[math]\displaystyle{ \mathrm{^{233}_{92}U} \rightarrow \mathrm{^{229}_{90}Th} + \mathrm{^{4}_{2}He}; }[/math]

энергия испускаемых α-частиц 4 729,2 кэВ (в 1,610 % случаев), 4 783,5 кэВ (в 13,20 % случаев) и 4 824,2 кэВ (в 84,4 % случаев)^[4].

Спонтанное деление (вероятность менее 6⋅10⁻⁹ %)^[2];
Кластерный распад с образованием нуклида ²⁸Mg (вероятность распада менее 1,3⋅10⁻¹³ %)^[2]:

[math]\displaystyle{ \mathrm{^{233}_{92}U} \rightarrow \mathrm{^{205}_{80}Hg} + \mathrm{^{28}_{12}Mg}; }[/math]

Кластерный распад с образованием нуклида ²⁴Ne (вероятность распада 7,2(9)⋅10⁻¹¹ %)^[2]:

[math]\displaystyle{ \mathrm{^{233}_{92}U} \rightarrow \mathrm{^{209}_{82}Pb} + \mathrm{^{24}_{10}Ne}. }[/math]

Получение

Уран-233 получают путём облучения нейтронами тория-232. Превращение происходит по следующей цепочке:

[math]\displaystyle{ \mathrm{^{1}_{0}n} + \mathrm{^{232}_{90}Th} \rightarrow \mathrm{^{233}_{90}Th} \xrightarrow[22,3\ min]{\beta^-\ 1,243\ MeV} \mathrm{^{233}_{91}Pa} \xrightarrow[26,967\ d]{\beta^-\ 0,5701\ MeV} \mathrm{^{233}_{92}U}. }[/math]

Применение

Благодаря своей способности делиться под воздействием нейтронов, уран-233 используется в качестве ядерного топлива в некоторых типах ядерных реакторов (является основой уран-ториевого топливного цикла). Средняя энергия, выделяющаяся при делении одного ядра урана-233 с учётом распада осколков, составляет приблизительно 197,9 МэВ = 3,171⋅10⁻¹¹ Дж, или 19,09 ТДж/моль = 81,95 ТДж/кг^[5].
Возможно применение урана-233 в качестве делящегося компонента ядерного оружия. Во время операции Teapot была взорвана бомба с сердечником, содержащим уран-233. Примесь урана-232 в уране-233 создаёт жёсткое проникающее излучение, поэтому несмотря на меньшую критическую массу урана-233 по сравнению с ураном-235, именно последний используется при изготовлении ядерных зарядов ввиду относительно слабой радиоактивности.

См. также

Примечания

↑ ^1,0 ^1,1 ^1,2 ^1,3 ^1,4 Audi G., Wapstra A. H., Thibault C. The AME2003 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references (англ.) // Nuclear Physics A. — 2003. — Vol. 729. — P. 337—676. — doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003. — Bibcode: 2003NuPhA.729..337A.
↑ ^2,0 ^2,1 ^2,2 ^2,3 ^2,4 ^2,5 ^2,6 ^2,7 ^2,8 Audi G., Bersillon O., Blachot J., Wapstra A. H. The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties // Nuclear Physics A. — 2003. — Т. 729. — С. 3—128. — doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. — Bibcode: 2003NuPhA.729....3A.
↑ Новый изотоп урана // УФН. — 1947. — № 9. — С. 139. Архивировано 15 октября 2008 года.
↑ Свойства ²³³U на сайте IAEA (International Atomic Energy Agency) (недоступная ссылка)
↑ Table of Physical and Chemical Constants, Sec 4.7.1: Nuclear Fission (неопр.) (недоступная ссылка). Kaye & Laby Online. Дата обращения: 16 мая 2010. Архивировано 5 марта 2010 года.

[AME2003-1] 1,0 ^1,1 ^1,2 ^1,3 ^1,4 Audi G., Wapstra A. H., Thibault C. The AME2003 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references (англ.) // Nuclear Physics A. — 2003. — Vol. 729. — P. 337—676. — doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003. — Bibcode: 2003NuPhA.729..337A.

[Nubase2003-2] 2,0 ^2,1 ^2,2 ^2,3 ^2,4 ^2,5 ^2,6 ^2,7 ^2,8 Audi G., Bersillon O., Blachot J., Wapstra A. H. The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties // Nuclear Physics A. — 2003. — Т. 729. — С. 3—128. — doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. — Bibcode: 2003NuPhA.729....3A.

[3] Новый изотоп урана // УФН. — 1947. — № 9. — С. 139. Архивировано 15 октября 2008 года.

[4] Свойства ²³³U на сайте IAEA (International Atomic Energy Agency) (недоступная ссылка)

[5] Table of Physical and Chemical Constants, Sec 4.7.1: Nuclear Fission (неопр.) (недоступная ссылка). Kaye & Laby Online. Дата обращения: 16 мая 2010. Архивировано 5 марта 2010 года.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

Легче: уран-232	Уран-233 является изотопом урана	Тяжелее: уран-234
Изотопы элементов • Таблица нуклидов