Уран-238

Шаблон:Нуклид Ура́н-238 (Шаблон:Lang-en), историческое название ура́н оди́н (Шаблон:Lang-la, обозначается символом U_I) — слаборадиоактивный нуклид химического элемента урана с атомным номером 92 и массовым числом 238. Изотопная распространённость урана-238 в природе составляет 99,2745(106) %. Является родоначальником радиоактивного семейства 4n+2, называемого рядом радия.

Активность одного грамма этого нуклида составляет приблизительно 12,5 кБк.

Образование и распад

Уран-238 образуется в результате следующих распадов:

• β⁻-распад нуклида ²³⁸Pa (период полураспада составляет 2,27(9) мин):

${}^{\mathrm{2}\mathrm{3}\mathrm{8}}{}_{\mathrm{9}\mathrm{1}}\mathrm{P}\mathrm{a}\to {}^{\mathrm{2}\mathrm{3}\mathrm{8}}{}_{\mathrm{9}\mathrm{2}}\mathrm{U}+e^{-}+{\overline{\nu }}_e;$

• α-распад нуклида ²⁴²Pu (период полураспада составляет 3,75(2)Шаблон:E лет):

${}^{\mathrm{2}\mathrm{4}\mathrm{2}}{}_{\mathrm{9}\mathrm{4}}\mathrm{P}\mathrm{u}\to {}^{\mathrm{2}\mathrm{3}\mathrm{8}}{}_{\mathrm{9}\mathrm{2}}\mathrm{U}+{}^{\mathrm{4}}{}_{\mathrm{2}}\mathrm{H}\mathrm{e}.$

Распад урана-238 происходит по следующим направлениям:

• α-распад в ²³⁴Th (вероятность 100 %, энергия распада 4 269,7(29) кэВ):

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

энергия испускаемых α-частиц 4 151 кэВ (в 21 % случаев) и 4 198 кэВ (в 79 % случаев), а энергия одной из гамма частиц 63.3 кэВ, а второй 92.6 кэВ, но эта вторая частица на самом деле дублет энергий 92.4 и 92.8 кэВ.

• Спонтанное деление (вероятность 5,45(7)Шаблон:E %);
• Двойной β⁻-распад в ²³⁸Pu (вероятность 2,2(7)Шаблон:E %, энергия распада 1 144,2(12) кэВ)

${}^{\mathrm{2}\mathrm{3}\mathrm{8}}{}_{\mathrm{9}\mathrm{2}}\mathrm{U}\to {}^{\mathrm{2}\mathrm{3}\mathrm{8}}{}_{\mathrm{9}\mathrm{4}}\mathrm{P}\mathrm{u}+2e^{-}+2{\overline{\nu }}_e.$

Изомеры

Известен единственный изомер ^238mU со следующими характеристиками:

• Избыток массы: 49 866,8(20) кэВ
• Энергия возбуждения: 2 557,9(5) кэВ
• Период полураспада: 280(6) нc
• Спин и чётность ядра: 0⁺

Распад изомерного состояния осуществляется путём:

• изомерного перехода в основное состояние;
• спонтанного деления (вероятность 2,6(4) %);
• α-распада (вероятность менее 0,5 %).

Применение

Уран-238 используется в качестве топлива для реакторов-размножителей, например, в реакторе на быстрых нейтронах БН-600, а также в производстве ядерного оружия. Благодаря высокой плотности и низкой активности распада применяется для защиты от сильного облучения гамма-излучением и от высокоэнергетических нейтронов. Его высокая твёрдость позволяет применять его в бронировании танков, бронежилетов, а также в создании боеприпасов для стрелкового оружия и артиллерии.

См. также

• Изотопы урана
• Обеднённый уран