Войти
 Уран металлический высокообогащенный по урану-235 | |
| Общий | |
|---|---|
| Условное обозначение | 235 U |
| Имена | уран-235, U-235 |
| Протоны | 92 |
| Нейтронов | 143 |
| Данные о нуклидах | |
| Природное изобилие | 0,72% |
| Период полураспада | 703 800 000 лет |
| Родительские изотопы | 235 Па 235 Np 239 Pu |
| Продукты распада | 231 Чт |
| Изотопная масса | 235.0439299 u |
| Вращаться | 7 / 2− |
| Избыточная энергия | 40914.062 ± 1.970 кэВ |
| Связующая энергия | 1783870,285 ± 1,996 кэВ |
| Режимы распада | |
| Режим распада | Энергия распада ( МэВ ) |
| Альфа | 4,679 |
| Изотопы урана Полная таблица нуклидов | |
Уран-235 ( 235 U) - изотоп урана, составляющий около 0,72% природного урана. В отличие от преобладающего изотопа урана-238, он делящийся, то есть может выдерживать цепную реакцию деления. Это единственный делящийся изотоп, существующий в природе как первичный нуклид.
Период полураспада урана-235 составляет 703,8 миллиона лет. Он был открыт в 1935 году Артуром Джеффри Демпстером. Его сечение деления для медленных тепловых нейтронов составляет около 584,3 ± 1 барн. Для быстрых нейтронов это порядка 1 амбара. Большинство, но не все поглощения нейтронов приводят к делению; меньшинство приводит к захвату нейтронов с образованием урана-236.
Ядерное деление с ядром урана-235 При делении одного атома урана-235 выделяется 202,5 МэВ (3,24 × 10 −11 Дж) внутри реактора. Это соответствует 19,54 ТДж / моль или 83,14 ТДж / кг. Еще 8,8 МэВ улетает из реактора в виде антинейтрино. Когда235 92Нуклиды U бомбардируются нейтронами, одна из многих реакций деления, которым он может подвергнуться, следующая (показано на изображении рядом):
В тяжеловодных реакторах и некоторых реакторах с графитовым замедлителем можно использовать природный уран, но в легководных реакторах должен использоваться низкообогащенный уран из-за более высокого поглощения нейтронов легкой водой. Обогащение урана удаляет часть урана-238 и увеличивает долю урана-235. Высокообогащенный уран (ВОУ), который содержит еще большую долю урана-235, иногда используется в реакторах атомных подводных лодок, исследовательских реакторах и ядерном оружии.
Если хотя бы один нейтрон от деления урана-235 поражает другое ядро и вызывает его деление, то цепная реакция продолжится. Если реакция будет продолжаться, она считается критической, а масса 235 U, необходимая для создания критического состояния, называется критической массой. Критическая цепная реакция может быть достигнута при низких концентрациях 235 U, если нейтроны от деления будут замедлителем снизить свою скорость, так как вероятность для деления с медленными нейтронами больше. Цепной реакции деления производит промежуточные фрагменты массовые которые в значительной степени радиоактивного и производить дальнейшую энергию за счет их радиоактивного распада. Некоторые из них производят нейтроны, называемые запаздывающими нейтронами, которые участвуют в цепной реакции деления. Выходная мощность ядерных реакторов регулируется расположением управляющих стержней, содержащих элементы, которые сильно поглощают нейтроны, например бор, кадмий или гафний, в активной зоне реактора. В ядерных бомбах реакция неконтролируема, и большое количество высвобождаемой энергии приводит к ядерному взрыву.
Атомная бомба пушечного типа « Маленький мальчик », сброшенная на Хиросиму 6 августа 1945 года, была сделана из высокообогащенного урана с большой трамбовкой. Номинальная сферическая критическая масса для неповрежденного ядерного оружия 235 U составляет 56 килограммов (123 фунта), что составляет сферу диаметром 17,32 сантиметра (6,82 дюйма). Материал должен состоять на 85% или более из 235 U и известен как уран оружейного качества, хотя для грубого и неэффективного оружия достаточно 20% обогащения (так называемого оружейного (-ого) использования). Можно использовать даже более низкое обогащение, но это приводит к быстрому увеличению требуемой критической массы. Использование большого тампера, геометрии имплозии, триггерных трубок, полониевых триггеров, тритиевого усиления и нейтронных отражателей может позволить создать более компактное и экономичное оружие, использующее одну четверть или меньше номинальной критической массы, хотя это, вероятно, было бы возможно только в страна, которая уже имела большой опыт создания ядерного оружия. Большинство современного ядерного оружия конструирует использование плутоний-239 в качестве делящегося компонента начальной стадии; однако ВОУ (высокообогащенный уран, в данном случае уран, содержащий 20% или более 235 U) часто используется на вторичной стадии в качестве воспламенителя для термоядерного топлива.
| Источник | Средняя выделяемая энергия [МэВ] |
|---|---|
| Мгновенно высвобождаемая энергия | |
| Кинетическая энергия осколков деления | 169,1 |
| Кинетическая энергия мгновенных нейтронов | 4.8 |
| Энергия, переносимая стремительными γ-лучами | 7.0 |
| Энергия от распадающихся продуктов деления | |
| Энергия β - -частиц | 6.5 |
| Энергия запаздывающих γ-лучей | 6.3 |
| Энергия, выделяемая при захвате быстрых нейтронов, которые не (повторно) производят деление | 8,8 |
| Полная энергия, преобразованная в тепло в работающем тепловом ядерном реакторе | 202,5 |
| Энергия антинейтрино | 8,8 |
| Сумма | 211,3 |
Уран-235 находит множество применений, таких как топливо для атомных электростанций и в ядерном оружии, таком как ядерные бомбы. Некоторые искусственные спутники, такие как SNAP-10A и RORSATs, были оснащены ядерными реакторами, работающими на уране-235.
![{\ displaystyle {\ begin {array} {r} {\ ce {^ {235} _ {92} U -gt; [\ alpha] [7.038 \ times 10 ^ {8} \ {\ ce {y}}] { ^ {231} _ {90} Th} -gt; [\ beta ^ {-}] [25,52 \ {\ ce {h}}] {^ {231} _ {91} Па} -gt; [\ alpha] [3,276 \ times 10 ^ {4} \ {\ ce {y}}] {^ {227} _ {89} Ac}}} {\ begin {Bmatrix} {\ ce {-gt; [98.62 \% \ beta ^ {- }] [21.773 \ {\ ce {y}}] {^ {227} _ {90} Th} -gt; [\ alpha] [18.718 \ {\ ce {d}}]}} \\ {\ ce {- gt; [1.38 \% \ alpha] [21.773 \ {\ ce {y}}] {^ {223} _ {87} Fr} -gt; [\ beta ^ {-}] [21.8 \ {\ ce {min}} ]}} \ end {Bmatrix}} {\ ce {^ {223} _ {88} Ra -gt; [\ alpha] [11.434 \ {\ ce {d}}] {^ {219} _ {86} Rn} }} \\ {\ ce {^ {219} _ {86} Rn -gt; [\ alpha] [3.96 \ {\ ce {s}}] {^ {215} _ {84} Po} -gt; [\ alpha ] [1.778 \ {\ ce {ms}}] {^ {211} _ {82} Pb} -gt; [\ beta ^ {-}] [36.1 \ {\ ce {min}}] {^ {211} _ {83} Bi}}} {\ begin {Bmatrix} {\ ce {-gt; [99.73 \% \ alpha] [2.13 \ {\ ce {min}}] {^ {207} _ {81} Tl} -gt; [\ beta ^ {-}] [4,77 \ {\ ce {min}}]}} \\ {\ ce {-gt; [0,27 \% \ beta ^ {-}] [2,13 \ {\ ce {min}} ] {^ {211} _ {84} Po} -gt; [\ alpha] [0.516 \ {\ ce {s}}]}} \ end {Bmatrix}} {\ ce {^ {207} _ {82} Pb_ {(стабильный)}}} \ end {array}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/3fe53a75c7554594e8520390bcb8eb01317f6939)