Уран-233

Шаблон:Нуклид Ура́н-233 (Шаблон:Lang-en) — 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, Шаблон:Не переведено и Стоутоном (Шаблон:Lang-en).

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) мин):

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

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

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

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

${}^{\mathrm{2}\mathrm{3}\mathrm{7}}{}_{\mathrm{9}\mathrm{4}}\mathrm{P}\mathrm{u}\to {}^{\mathrm{2}\mathrm{3}\mathrm{3}}{}_{\mathrm{9}\mathrm{2}}\mathrm{U}+{}^{\mathrm{4}}{}_{\mathrm{2}}\mathrm{H}\mathrm{e}.$

Распад урана-233 происходит по следующим направлениям:

• α-распад в ²²⁹Th (вероятность 100 %, энергия распада 4 908,5(12) кэВ):

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

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).

• Спонтанное деление (вероятность менее 6Шаблон:E %);
• Кластерный распад с образованием нуклида ²⁸Mg (вероятность распада менее 1,3Шаблон:E %):

${}^{\mathrm{2}\mathrm{3}\mathrm{3}}{}_{\mathrm{9}\mathrm{2}}\mathrm{U}\to {}^{\mathrm{2}\mathrm{0}\mathrm{5}}{}_{\mathrm{8}\mathrm{0}}\mathrm{H}\mathrm{g}+{}^{\mathrm{2}\mathrm{8}}{}_{\mathrm{1}\mathrm{2}}\mathrm{M}\mathrm{g};$

• Кластерный распад с образованием нуклида ²⁴Ne (вероятность распада 7,2(9)Шаблон:E %):

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

Получение

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

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

Применение

200-метровое облако над территорией Frenchman Flat после взрыва Teapot «MET» 15 апреля 1955 года, 22 кт. Этот снаряд имел сердцевину из урана-233

• 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 = 3,171Шаблон:E Дж, или 19,09 ТДж/моль = 81,95 ТДж/кг.
• 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

• Изотопы урана
• Ториевая ядерная программа