Изотопы урана

Изото́пы ура́на — разновидности атомов (и ядер) химического элемента урана, имеющие разное содержание нейтронов в ядре. На данный момент известны 26 изотопов урана и еще 6 возбуждённых изомерных состояний некоторых его нуклидов. В природе встречаются три изотопа урана: ²³⁴U (изотопная распространенность 0,0054 %), ²³⁵U (0,7204 %), ²³⁸U (99,2742 %)^[1].

Наиболее долгоживущие из изотопов урана ²³⁸U (период полураспада 4,47 млрд лет), ²³⁵U (период полураспада 704 млн лет), ²³⁶U (период полураспада 23,4 млн лет), ²³⁴U (период полураспада 245 тыс. лет) и ²³³U (период полураспада 159 тыс. лет). Прочие изотопы имеют период полураспада менее 70 лет.

Нуклиды ²³⁵U и ²³⁸U являются родоначальниками радиоактивных рядов — ряда актиния и ряда радия соответственно. Нуклид ²³⁵U используется как топливо в ядерных реакторах, а также в ядерном оружии (благодаря тому, что в нём возможна самоподдерживающаяся цепная ядерная реакция). Нуклид ²³⁸U используется для производства плутония-239, который также имеет чрезвычайно большое значение как в качестве топлива для ядерных реакторов, так и в производстве ядерного оружия.

Таблица изотопов урана

Символ нуклида	Историческое название	Z(p)	N(n)	Масса изотопа^[2] (а. е. м.)	Период полураспада^[1] (T_1/2)	Канал распада	Продукт распада	Спин и чётность ядра^[1]	Распространённость изотопа в природе	Диапазон изменения изотопной распространённости в природе
Символ нуклида	Историческое название	Энергия возбуждения			Период полураспада^[1] (T_1/2)	Канал распада	Продукт распада	Спин и чётность ядра^[1]	Распространённость изотопа в природе	Диапазон изменения изотопной распространённости в природе
²¹⁵U		92	123	215,026760(90)	1,4(0,9) мс	α	²¹¹Th	5/2−#
²¹⁶U		92	124	216,024760(30)	6,9(2,9) мс	α	²¹²Th	0+
^216mU					1,4(0,9) мс			8+
²¹⁷U		92	125	217,02437(9)	0,85(0,71) мс	α	²¹³Th	1/2−#
²¹⁸U		92	126	218,02354(3)	0,35(0,09) мс	α	²¹⁴Th	0+
²¹⁹U		92	127	219,02492(6)	60(7) мкс	α	²¹⁵Th	9/2+#
²²⁰U		92	128	220,02472(22)#	60# нс	α	²¹⁶Th	0+
²²⁰U		92	128	220,02472(22)#	60# нс	β⁺ (редко)	²²⁰Pa	0+
²²¹U		92	129	221,02640(11)#	0,66(14) мкс	α	²¹⁷Th	(9/2+)
²²²U		92	130	222,02609(11)#	4,7(0,7) мкс	α	²¹⁸Th	0+
²²²U		92	130	222,02609(11)#	4,7(0,7) мкс	β⁺ (10⁻⁶%)	²²²Pa	0+
²²³U		92	131	223,02774(8)	65(12) мкс	α	²¹⁹Th	7/2+#
²²⁴U		92	132	224,027605(27)	396(17) мкс	α	²²⁰Th	0+
²²⁵U		92	133	225,02939#	62(4) мс	α	²²¹Th	(5/2+)#
²²⁶U		92	134	226,029339(14)	269(6) мс	α	²²²Th	0+
²²⁷U		92	135	227,031156(18)	1,1(0,1) мин	α	²²³Th	(3/2+)
²²⁷U		92	135	227,031156(18)	1,1(0,1) мин	β⁺ (0,001%)	²²⁷Pa	(3/2+)
²²⁸U		92	136	228,031374(16)	9,1(0,2) мин	α (95%)	²²⁴Th	0+
²²⁸U		92	136	228,031374(16)	9,1(0,2) мин	ЭЗ (5%)	²²⁸Pa	0+
²²⁹U		92	137	229,033506(6)	57,8(0,5) мин	β⁺ (80%)	²²⁹Pa	(3/2+)
²²⁹U		92	137	229,033506(6)	57,8(0,5) мин	α (20%)	²²⁵Th	(3/2+)
²³⁰U		92	138	230,033940(5)	20,23(0,02) сут	α	²²⁶Th	0+
						СД (1,4⋅10⁻¹⁰%)	(разные)
						β⁺β⁺ (редко)	²³⁰Th
²³¹U		92	139	231,036294(3)	4,2(0,1) сут	ЭЗ	²³¹Pa	(5/2)(+#)
²³¹U		92	139	231,036294(3)	4,2(0,1) сут	α (0,004%)	²²⁷Th	(5/2)(+#)
²³²U		92	140	232,0371562(24)	68,9(0,4) года	α	²²⁸Th	0+
						КР (8,9⋅10⁻¹⁰%)	²⁰⁸Pb ²⁴Ne
						КР (5⋅10⁻¹²%)	²⁰⁴Hg ²⁸Mg
						СД (10⁻¹²%)	(разные)
²³³U		92	141	233,0396352(29)	1,592(2)⋅10⁵ лет	α	²²⁹Th	5/2+
						СД (6⋅10⁻⁹%)	(разные)
						КР (7,2⋅10⁻¹¹%)	²⁰⁹Pb ²⁴Ne
						КР (1,3⋅10⁻¹³%)	²⁰⁵Hg ²⁸Mg
²³⁴U	Уран II	92	142	234,0409521(20)	2,455(6)⋅10⁵ лет	α	²³⁰Th	0+	0,000054(5)	0,000050– 0,000059
						СД (1,73⋅10⁻⁹%)	(разные)
						КР (1,4⋅10⁻¹¹%)	²⁰⁶Hg ²⁸Mg
						КР (9⋅10⁻¹²%)	¹⁸⁴Hf ²⁶Ne ²⁴Ne
^234mU		1421,32(10) кэВ			33,5(2,0) мс			6−
²³⁵U	Актин уран Актино-уран	92	143	235,0439299(20)	7,038(1)⋅10⁸ лет	α	²³¹Th	7/2−	0,007204(6)	0,007198– 0,007207
						СД (7⋅10⁻⁹%)	(разные)
						КР (8⋅10⁻¹⁰%)	¹⁸⁶Hf ²⁵Ne ²⁴Ne
^235mU		0,0765(4) кэВ			~26 мин	ИП	²³⁵U	1/2+
²³⁶U		92	144	236,045568	2,342(3)⋅10⁷ лет	α	²³²Th	0+
²³⁶U		92	144	236,045568	2,342(3)⋅10⁷ лет	СД (9,6⋅10⁻⁸%)	(разные)	0+
^236m1U		1052,89(19) кэВ			100(4) нс			(4)−
^236m2U		2750(10) кэВ			120(2) нс			(0+)
²³⁷U		92	145	237,0487302(20)	6,752(0,002) сут	β⁻	²³⁷Np	1/2+
²³⁸U	Уран I	92	146	238,0507882(20)	4,468(3)⋅10⁹ лет	α	²³⁴Th	0+	0,992742(10)	0,992739– 0,992752
						СД (5,45⋅10⁻⁵%)	(разные)
						β⁻β⁻ (2,19⋅10⁻¹⁰%)	²³⁸Pu
^238mU		2557,9(5) кэВ			280(6) нс			0+
²³⁹U		92	147	239,0542933(21)	23,45(0,02) мин	β⁻	²³⁹Np	5/2+
^239m1U		20(20)# кэВ			>250 нс			(5/2+)
^239m2U		133,7990(10) кэВ			780(40) нс			1/2+
²⁴⁰U		92	148	240,056592(6)	14,1(0,1) ч	β⁻	²⁴⁰Np	0+
²⁴⁰U		92	148	240,056592(6)	14,1(0,1) ч	α (10⁻¹⁰%)	²³⁶Th	0+
²⁴¹U		92	149	241,06033#	5# мин	β⁻	²⁴¹Np	7/2+#
²⁴²U		92	150	242,06293(22)#	16,8(0,5) мин	β⁻	²⁴²Np	0+

Пояснения к таблице

Распространённость изотопов приведена для большинства природных образцов. Для других источников значения могут сильно отличаться.

Индексами 'm', 'n', 'p' (рядом с символом) обозначены возбужденные изомерные состояния нуклида.

Символами, выделенными жирным шрифтом, обозначены стабильные продукты распада. Символами, выделенными жирным курсивом, обозначены радиоактивные продукты распада, имеющие периоды полураспада, сравнимые с возрастом Земли или превосходящие его и вследствие этого присутствующие в природной смеси.

Значения, помеченные решёткой (#), получены не из одних лишь экспериментальных данных, а (хотя бы частично) оценены из систематических трендов у соседних нуклидов (с такими же соотношениями Z и N). Неуверенно определённые значения спина и/или чётности заключены в скобки.

Погрешность приводится в виде числа в скобках, выраженного в единицах последней значащей цифры, означает одно стандартное отклонение (за исключением распространённости и стандартной атомной массы изотопа по данным ИЮПАК, для которых используется более сложное определение погрешности). Примеры: 29770,6(5) означает 29770,6 ± 0,5; 21,48(15) означает 21,48 ± 0,15; −2200,2(18) означает −2200,2 ± 1,8.

Примечания

↑ ^1,0 ^1,1 ^1,2 Kondev F. G., Wang M., Huang W. J., Naimi S., Audi G. The Nubase2020 evaluation of nuclear properties (англ.) // Chinese Physics C. — 2021. — Vol. 45, iss. 3. — P. 030001-1—030001-180. — doi:10.1088/1674-1137/abddae.
↑ Данные приведены по Huang W. J., Meng Wang, Kondev F. G., Audi G., Naimi S. The Ame2020 atomic mass evaluation (I). Evaluation of input data, and adjustment procedures (англ.) // Chinese Physics C. — 2021. — Vol. 43, iss. 3. — P. 030002-1—030002-342. — doi:10.1088/1674-1137/abddb0.

[Nubase2020-1] 1,0 ^1,1 ^1,2 Kondev F. G., Wang M., Huang W. J., Naimi S., Audi G. The Nubase2020 evaluation of nuclear properties (англ.) // Chinese Physics C. — 2021. — Vol. 45, iss. 3. — P. 030001-1—030001-180. — doi:10.1088/1674-1137/abddae.

[AME2020-2] Данные приведены по Huang W. J., Meng Wang, Kondev F. G., Audi G., Naimi S. The Ame2020 atomic mass evaluation (I). Evaluation of input data, and adjustment procedures (англ.) // Chinese Physics C. — 2021. — Vol. 43, iss. 3. — P. 030002-1—030002-342. — doi:10.1088/1674-1137/abddb0.

[1]

[2]