Уран-234

Шаблон:Нуклид Ура́н-234 (Шаблон:Lang-en), историческое название ура́н два (Шаблон:Lang-la, обозначается символом U_II) — радиоактивный нуклид химического элемента урана с атомным номером 92 и массовым числом 234. Изотопная распространённость урана-234 в природе составляет 0,0055(2) %. Является членом радиоактивного семейства 4n+2, называемого рядом урана-радия. Был открыт в 1939 году Альфредом Ниром.

Период полураспада — 245 тыс. лет. Активность одного грамма этого нуклида составляет приблизительно 230,22 МБк.

Образование и распад

Уран-234 образуется в результате следующих распадов:

• β⁺-распад нуклида ²³⁴Np (период полураспада составляет 4,4(1) суток):

${}^{\mathrm{2}\mathrm{3}\mathrm{4}}{}_{\mathrm{9}\mathrm{3}}\mathrm{N}\mathrm{p}\to {}_{\mathrm{9}\mathrm{2}}^{\mathrm{2}\mathrm{3}\mathrm{4}}\mathrm{U}+e^{+}+{\nu }_e;$

• β⁻-распад нуклида ²³⁴Pa (период полураспада составляет 6,70(5) ч):

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

• α-распад нуклида ²³⁸Pu (период полураспада составляет 87,7(1) года):

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

Распад урана-234 происходит по следующим направлениям:

• α-распад в ²³⁰Th (вероятность 100 %, энергия распада 4 857,7(7) кэВ):

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

энергия испускаемых α-частиц 4 722,4 кэВ (в 28,42 % случаев) и 4 774,6 кэВ (в 71,38 % случаев).

• Спонтанное деление (вероятность 1,73(10)Шаблон:E %).
• Кластерный распад с образованием нуклида ²⁸Mg (вероятность распада 1,4(3)Шаблон:E %, по другим данным 3,9(10)Шаблон:E %):

${}^{\mathrm{2}\mathrm{3}\mathrm{4}}{}_{\mathrm{9}\mathrm{2}}\mathrm{U}\to {}^{\mathrm{2}\mathrm{0}\mathrm{6}}{}_{\mathrm{8}\mathrm{0}}\mathrm{H}\mathrm{g}+{}^{\mathrm{2}\mathrm{8}}{}_{\mathrm{1}\mathrm{2}}\mathrm{M}\mathrm{g}.$

• Кластерный распад с образованием нуклидов ²⁴Ne и ²⁶Ne (вероятность распада 9(7)Шаблон:E %, по другим данным 2,3(7)Шаблон:E %):

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

${}^{\mathrm{2}\mathrm{3}\mathrm{4}}{}_{\mathrm{9}\mathrm{2}}\mathrm{U}\to {}^{\mathrm{2}\mathrm{0}\mathrm{8}}{}_{\mathrm{8}\mathrm{2}}\mathrm{P}\mathrm{b}+{}^{\mathrm{2}\mathrm{6}}{}_{\mathrm{1}\mathrm{0}}\mathrm{N}\mathrm{e}.$

Изомеры

Известен единственный изомер ^234mU со следующими характеристиками:

• Избыток массы: 39 567,9(18) кэВ
• Энергия возбуждения: 1 421,32(10) кэВ
• Период полураспада: 33,5(20) мкc
• Спин и чётность ядра: 6⁻

Применение

Шаблон:Нет ссылок в разделе Несмотря на крайне низкое массовое содержание, активность урана-234 в природном уране практически равна активности его долгоживущего предшественника по цепочке распада, урана-238, составляющего более 99 % массы природного урана, поскольку уран-234 и уран-238 находятся в равновесии. Соответственно уран-234 и уран-238 вносят каждый более 49 % в общую активность урана природного происхождения. При изготовлении топлива для ядерных установок (АЭС и т. п.) природный уран претерпевает процесс обогащения с целью повысить содержание урана-235. При этом относительное содержание урана-234, как ещё более лёгкого изотопа, повышается в ещё большей степени. Хотя массовое содержание урана-234 остаётся на уровне сотых долей процента, его активность становится преобладающей. Именно поэтому обогащённый уран с санитарно-гигиенической точки зрения рассматривается как уран-234.

Самостоятельное применение урана-234 весьма ограничено и связано в основном с его отмеченной выше особенностью. Главным образом он используется в контрольных радиоактивных источниках для калибровки радиометров, применяемых при радиационном мониторинге обогащённого урана.

В 1953 году В. В. Чердынцев и П. И. Чалов обнаружили увеличения отношения активностей изотопов ²³⁴U к ²³⁸U при переходе из твердой фазы в жидкую. Это открытие зарегистрировано в Государственном реестре открытий как эффект Чердынцева-Чалова. Неравновесность отношений четных изотопов урана широко используется в гидрогеологии.

См. также

• Изотопы урана

Литература

• Шаблон:Книга