Изотопы нептуния

Основные изотопы нептуния   ( 93 Np)

Изотоп Разлагаться избыток период полураспада ( т 1/2 ) Режим продукт 235 нп син 396,1 г α 231 Па ε 235 U 236 нп син 1,54 × 10 5  лет ε 236 U β - 236 Pu α 232 Па 237 нп след 2,144 × 10 6  лет α 233 Па 239 нп след 2.356 г β - 239 Pu

Посмотреть говорить редактировать

Нептуний ( 93 Np) обычно считается искусственным элементом, хотя следовые количества встречаются в природе, поэтому невозможно указать стандартный атомный вес. Как и все следовые или искусственные элементы, в нем нет стабильных изотопов. Первый изотоп быть синтезированы и идентифицирован был ²³⁹ Np в 1940 году, производится путем бомбардировки ²³⁸ U с нейтронами, чтобы произвести ²³⁹ U, который затем подвергают бета - распад до ²³⁹ Np.

В природе следовые количества обнаруживаются в реакциях захвата нейтронов атомами урана, но этот факт не был обнаружен до 1951 года.

Было охарактеризовано двадцать пять радиоизотопов нептуния, наиболее стабильным из которых является ²³⁷ _{Np с периодом полураспада 2,14 миллиона лет, ²³⁶ Np с периодом полураспада 154000 лет, и ²³⁵ Np с периодом полураспада 396,1 суток. Все оставшиеся радиоактивные изотопы имеют период полураспада менее 4,5 суток, а у большинства из них период полураспада менее 50 минут. Этот элемент также имеет 4 мета-состояния, наиболее стабильным из которых является ^{236 кв.м.} Np (t 1/2 22,5 часа).}

Изотопы нептуния варьируются от ²¹⁹ _{Np к ²⁴⁴ Np , хотя промежуточный изотоп ²²¹ Np пока не наблюдалось. Первичная мода распада перед наиболее стабильным изотопом, ²³⁷ Np , является захватом электронов (с большим количеством альфа-излучения ), а основная мода после этого - бета-излучением. Первичные продукты распада перед ²³⁷ Np являются изотопами урана и протактиния, а первичными продуктами после них являются изотопы плутония. Уран-237 и нептуний-239 считаются ведущими опасными радиоизотопами в первый еженедельный период после ядерных осадков в результате ядерного взрыва, причем ²³⁹ Np доминируют «в спектре в течение нескольких дней».}

СОДЕРЖАНИЕ

• 1 Список изотопов
• 2 Актиниды против продуктов деления
• 3 Известные изотопы
  • 3.1 Нептуний-235
  • 3,2 Нептуний-236
  • 3.3 Нептуний-237
    • 3.3.1 Использование в производстве плутония-238
• 4 Рекомендации

Список изотопов

Нуклид	Z	N	Изотопная масса ( Да )	Период полураспада	Режим распада	Дочерний изотоп	Спин и паритет	Изотопное изобилие
	Энергия возбуждения
219 Np	93	126	219.03162 (9)	0,15 (+ 0,72-0,07) мс	α	215 Па	(9 / 2-)
220 Np	93	127	220.03254 (21) #	25 (+ 14-7) мкс	α	216 Па	1- #
222 Np	93	129		380 (+ 260-110) нс	α	218 Па	1- #
223 Np	93	130	223.03285 (21) #	2,15 (+ 100-52) мкс	α	219 Па	9 / 2-
224 Np	93	131	224.03422 (21) #	38 (+ 26-11) мкс	α (83%)	220 мл Па	1- #
					α (17%)	220 м2 Па
225 Np	93	132	225.03391 (8)	6 (5) мс	α	221 Па	9 / 2- #
226 Np	93	133	226.03515 (10) #	35 (10) мс	α	222 Па
227 Np	93	134	227.03496 (8)	510 (60) мс	α (99,95%)	223 Па	5 / 2- #
					β + (0,05%)	227 U
228 Np	93	135	228.03618 (21) #	61,4 (14) с	β + (59%)	228 U
					α (41%)	224 Па
					β +, SF (0,012%)	(разные)
229 Np	93	136	229.03626 (9)	4,0 (2) мин	α (51%)	225 Па	5/2 + #
					β + (49%)	229 U
230 Np	93	137	230.03783 (6)	4,6 (3) мин	β + (97%)	230 U
					α (3%)	226 Па
231 Np	93	138	231.03825 (5)	48,8 (2) мин	β + (98%)	231 U	(5/2) (+ #)
					α (2%)	227 Па
232 Np	93	139	232.04011 (11) #	14,7 (3) мин	β + (99,99%)	232 U	(4+)
					α (0,003%)	228 Па
233 Np	93	140	233.04074 (5)	36,2 (1) мин	β + (99,99%)	233 U	(5/2 +)
					α (0,001%)	229 Па
234 Np	93	141	234,042895 (9)	4,4 (1) г	β +	234 U	(0+)
235 Np	93	142	235.0440633 (21)	396,1 (12) сут	EC	235 U	5/2 +
					α (0,0026%)	231 Па
236 Np	93	143	236,04657 (5)	1.54 (6) × 10 5  лет	ЭК (87,3%)	236 U	(6-)
					β - (12,5%)	236 Pu
					α (0,16%)	232 Па
236 кв.м. Np	60 (50) кэВ			22,5 (4) ч	ЭК (52%)	236 U	1
					β - (48%)	236 Pu
237 Np	93	144	237.0481734 (20)	2,144 (7) × 10 6  лет	α	233 Па	5/2 +	След
					SF (2 × 10 −10 %)	(разные)
					КД (4 × 10 −12 %)	207 тл 30 мг
238 Np	93	145	238.0509464 (20)	2,117 (2) д	β -	238 Pu	2+
238 кв.м. Np	2300 (200) # кэВ			112 (39) нс
239 Np	93	146	239.0529390 (22)	2.356 (3) д	β -	239 Pu	5/2 +	След
240 Np	93	147	240.056162 (16)	61,9 (2) мин	β -	240 Pu	(5+)	След
240 кв.м. Np	20 (15) кэВ			7,22 (2) мин	β - (99,89%)	240 Pu	1 (+)
					ИТ (0,11%)	240 Нп
241 Np	93	148	241.05825 (8)	13,9 (2) мин	β -	241 Pu	(5/2 +)
242 Np	93	149	242.06164 (21)	2,2 (2) мин	β -	242 Pu	(1+)
242 кв.м. Np	0 (50) # кэВ			5,5 (1) мин			6 + #
243 Np	93	150	243.06428 (3) #	1,85 (15) мин	β -	243 Pu	(5 / 2-)
244 Np	93	151	244.06785 (32) #	2,29 (16) мин	β -	244 Pu	(7-)

1. ^ ^m Np - Возбужденный ядерный изомер.
2. ^ () - Неопределенность (1 σ ) дана в сжатой форме в скобках после соответствующих последних цифр.
3. ^ # - Атомная масса с пометкой #: значение и погрешность получены не из чисто экспериментальных данных, а, по крайней мере, частично из трендов по массовой поверхности (TMS).
4. ^ Режимы распада:

   CD:	Распад кластера
   EC:	Электронный захват
   ЭТО:	Изомерный переход
   SF:	Самопроизвольное деление
5. ^ Дочерний символ выделен жирным курсивом - Дочерний продукт почти стабилен.
6. ^ () значение спина - указывает вращение со слабыми аргументами присваивания.
7. ^ ^{a b} # - Значения, отмеченные знаком #, получены не только из экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично из трендов соседних нуклидов (TNN).
8. ^ ^{a b} Делящийся нуклид
9. ^ Самый распространенный нуклид
10. ^ ^{a b} Производится при захвате нейтронов в урановой руде
11. ^ Промежуточный продукт распада ²⁴⁴ Pu

Актиниды против продуктов деления

Актиниды и продукты деления по периоду полураспада v т е
Актиниды по цепочке распада				Период полураспада ( а )	Продукты деления из 235 U по доходности
4 п	4 п +1	4 п +2	4 п +3
						4,5–7%	0,04–1,25%	lt;0,001%
228 Ра №				4–6 а	†		155 Eu þ
244 см ƒ	241 Pu ƒ	250 кф	227 Ас №	10–29 а		90 Sr	85 кр	113м кд þ
232 U ƒ		238 Pu ƒ	243 см ƒ	29–97 а		137 Cs	151 см þ	121 м Sn
248 Bk	249 Cf ƒ	242m Am ƒ		141–351 а	Никакие продукты деления не имеют период полураспада в диапазоне 100–210 тыс. Лет.
	241 Am ƒ		251 Cf ƒ	430–900 а
		226 Ra №	247 Bk	1,3–1,6 тыс. Лет назад
240 Pu	229 Чт	246 см ƒ	243 Am ƒ	4,7–7,4 тыс. Лет
	245 см ƒ	250 см		8,3–8,5 тыс. Лет
			239 Pu ƒ	24,1 тыс. Лет назад
		230 Чт №	231 Па №	32–76 тыс. Лет назад
236 Np ƒ	233 U ƒ	234 У №		150–250 тыс. Лет назад	‡	99 Tc ₡	126 Sn
248 см		242 Pu		327–375 тыс. Лет назад			79 Se ₡
				1,53 млн лет		93 Zr
	237 Np ƒ			2,1–6,5 млн лет		135 Cs ₡	107 Pd
236 U			247 см ƒ	15–24 млн лет			129 I ₡
244 Pu				80 млн лет	... не более 15,7 млн ​​лет
232 Чт №		238 У №	235 U ƒ№	0,7–14,1 млрд лет
Легенда для верхнего индекса символов ₡ имеет тепловой захват нейтронов поперечного сечение в диапазоне 8-50 барн ƒ  делящегося м  метастабильного изомер № прежде всего в природе радиоактивных материалов (NORM) þ  нейтронных яда (захват тепловых нейтронов поперечного сечения больше, чем 3k барн) † диапазон 4–97 a: Средноживущий продукт деления ‡ более 200 тыс. Лет назад: Долгоживущий продукт деления

Известные изотопы

Нептуний-235

Нептуний-235 имеет 142 нейтрона и период полураспада 396,1 дня. Этот изотоп распадается:

• Альфа-излучение : энергия распада составляет 5,2 МэВ, продукт распада - протактиний-231.
• Захват электронов : энергия распада 0,125 МэВ, продукт распада - уран-235.

Этот изотоп нептуния имеет массу 235.044 063 3 ед.

Нептуний-236

Нептуний-236 имеет 143 нейтрона и период полураспада 154 000 лет. Он может распадаться следующими способами:

• Захват электронов : энергия распада 0,93 МэВ, продукт распада - уран-236. Обычно он распадается (с периодом полураспада 23 миллиона лет) до тория-232.
• Бета-излучение : энергия распада 0,48 МэВ, продукт распада - плутоний-236. Обычно он распадается (период полураспада 2,8 года) до урана-232, который обычно распадается (период полураспада 69 лет) до тория-228, который через несколько лет распадается до свинца-208.
• Альфа-излучение : энергия распада 5,007 МэВ, продукт распада - протактиний-232. Он распадается с периодом полураспада 1,3 дня до урана-232.

Этот конкретный изотоп нептуния имеет массу 236,04657 ед. Это делящийся материал с критической массой 6,79 кг (15,0 фунта).

²³⁶ _{Np образуется в небольших количествах в результате реакций захвата (n, 2n) и (γ, n) ²³⁷ Np однако практически невозможно отделить в каких-либо значительных количествах от родительского ²³⁷ Np . Именно по этой причине, несмотря на его низкую критическую массу и высокое нейтронное сечение, он не исследовался в качестве ядерного топлива в оружии или реакторах. Тем не менее, ²³⁶ Np был рассмотрен для использования в масс-спектрометрии и в качестве радиоактивного индикатора, поскольку он распадается преимущественно за счет бета-излучения с длительным периодом полураспада. Было исследовано несколько альтернативных путей производства этого изотопа, а именно те, которые уменьшают изотопное разделение из ²³⁷ Np или изомер ^{236 кв.м.} Np . Самые благоприятные реакции на накопление ²³⁶ Np было показано протонное и дейтронное облучение урана-238.}

Нептуний-237

Схема распада нептуния-237 (упрощенная)

²³⁷ _{Np распадается через ряд нептуния, который заканчивается таллием-205, который является стабильным, в отличие от большинства других актинидов, которые распадаются на стабильные изотопы свинца.}

В 2002, ²³⁷ _{Np было показано, что он способен поддерживать цепную реакцию с быстрыми нейтронами, как в ядерном оружии, с критической массой около 60 кг. Однако он имеет низкую вероятность деления при бомбардировке тепловыми нейтронами, что делает его непригодным в качестве топлива для легководных атомных электростанций (в отличие, например, от быстрых реакторов или систем с ускорителем ).}

²³⁷ _{Np является единственным нептуний изотоп производится в значительном количестве в ядерном топливном цикле, и пути последовательного захвата нейтронов от урана-235 (который деления большинства, но не все время) и уран-236, или (п, 2п) реакций где а быстро нейтрон иногда выбивает нейтрон из урана-238 или изотопов плутония. В долгосрочной перспективе ²³⁷ Np также образуется в отработавшем ядерном топливе как продукт распада америция-241.}

²³⁷ _{Np предполагалось, что это один из самых мобильных нуклидов в хранилище ядерных отходов Юкка-Маунтин.}

Использование в производстве плутония-238

Под воздействием нейтронной бомбардировки ²³⁷ _{Np может захватывать нейтрон, подвергаться бета-распаду и становиться ²³⁸ Пу , этот продукт полезен в качестве источника тепловой энергии в радиоизотопном термоэлектрическом генераторе для выработки электричества и тепла в космических аппаратах (таких как зонды New Horizons и Voyager ) и, в недавнем сообщении, в Марсианской научной лаборатории (Curiosity вездеход). Эти приложения экономически практичны, когда фотоэлектрические источники питания слабы или несовместимы из-за того, что зонды находятся слишком далеко от солнца или марсоходы сталкиваются с климатическими явлениями, которые могут блокировать солнечный свет на длительные периоды. Космические зонды и вездеходы также используют тепловую мощность генератора, чтобы поддерживать свои инструменты и внутренние устройства в тепле.}

Рекомендации

• Изотопные массы из:
  • Ауди, Жорж; Берсильон, Оливье; Blachot, Жан; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), " Оценка ядерных свойств и свойств распада N UBASE ", Nuclear Physics A, 729 : 3–128, Bibcode : 2003NuPhA.729.... 3A, doi : 10.1016 / j.nuclphysa.2003.11 0,001
• Изотопные составы и стандартные атомные массы из:
  • де Лаэтер, Джон Роберт ; Бёльке, Джон Карл; Де Бьевр, Поль; Хидака, Хироши; Пайзер, Х. Штеффен; Росман, Кевин-младший; Тейлор, Филип DP (2003). «Атомный вес элементов. Обзор 2000 (Технический отчет IUPAC)». Чистая и прикладная химия. 75 (6): 683–800. DOI : 10.1351 / pac200375060683.
  • Визер, Майкл Э. (2006). «Атомный вес элементов 2005 (Технический отчет IUPAC)». Чистая и прикладная химия. 78 (11): 2051–2066. DOI : 10,1351 / pac200678112051. Выложите резюме.
• Данные о периоде полураспада, спине и изомерах выбраны из следующих источников.
  • Ауди, Жорж; Берсильон, Оливье; Blachot, Жан; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), " Оценка ядерных свойств и свойств распада N UBASE ", Nuclear Physics A, 729 : 3–128, Bibcode : 2003NuPhA.729.... 3A, doi : 10.1016 / j.nuclphysa.2003.11 0,001
  • Национальный центр ядерных данных. «База данных NuDat 2.x». Брукхейвенская национальная лаборатория.
  • Холден, Норман Э. (2004). «11. Таблица изотопов». В Лиде, Дэвид Р. (ред.). CRC Справочник по химии и физике (85-е изд.). Бока-Ратон, Флорида : CRC Press. ISBN   978-0-8493-0485-9.