Neptunium-237

Neptunium-237 on kemiallisen alkuaineen neptunium radioaktiivinen nuklidi , jonka atominumero on 93 ja massaluku 237. Neptuniumin pisin elänyt isotooppi, puoliintumisaika on 2,144(7)⋅10 6 vuotta . Glenn Seaborg ja Arthur Wahl [3] löysivät sen vuonna 1942 uraani-238 :n neutronipommituksen seurauksena [4] :

Tämän nuklidin puoliintumisaika on pieni verrattuna maan ikään, joten neptuniumia löytyy luonnollisista mineraaleista vain pieniä määriä; primaarinen (olemassa Maan muodostumishetkellä) neptunium-237 on hajonnut kauan sitten, ja tällä hetkellä luonnossa on vain radiogeenistä neptuniumia. Neptunium-isotooppien lähde luonnossa ovat uraanimalmeissa kosmisen säteilyn neutronien vaikutuksesta tapahtuvat ydinreaktiot ja uraani-238 :n spontaanin fission [5] . Suurin 237 Np:n suhde uraaniin luonnossa on 1,2⋅10 −12 [4] .

Se on sukupuuttoon kuolleen radioaktiivisen perheen 4 n +1, jota kutsutaan neptuniumsarjaksi , esi-isä ; kaikki tämän perheen jäsenet (paitsi toiseksi viimeinen, vismutti -209) ovat hajonneet pitkään (pisin elänyt - uraani-233 :n puoliintumisaika on 159 tuhatta vuotta).

Yhden gramman tätä nuklidia aktiivisuus on noin 26,03 MBq .

Muodostuminen ja hajoaminen

Neptunium-237 muodostuu seuraavien hajoamisten seurauksena:

• β - nuklidin hajoaminen 237 U (puoliintumisaika on 6,75 (1) [2] päivää):

• Nuklidilla 237 Pu (puoliintumisaika on 45,2(1) [ 2] päivää) toteutetaan e-kaappaus :

• Nuklidin 241 Am α-hajoaminen (puoliintumisaika on 432,2(7) [2] vuotta):

Mahdollisista neptunium-237:n hajoamiskanavista havaittiin kokeellisesti vain α-hajoaminen 233 Pa : ssa (todennäköisyys 100 % [2] , hajoamisenergia 4958,3(12) keV [1] ):

Hajoamisen aikana emittoituneiden alfahiukkasten spektri on monimutkainen ja koostuu yli 20 monoenergeettisestä juovasta [4] , todennäköisimmistä hajoamiskanavista alfahiukkasten energioilla 4788,0, 4771,4 ja 4766,5 keV (vastaavat todennäköisyydet ovat 47,64 %, 23,64 %, 9 . %) [6] . Vaimenemiseen liittyy myös gammasäteiden ( ja muunnoselektronien ) emissio energioilla 5,5 - 279,7 keV [ 7] (tyypillisimpiä viivoja ovat 29,37 ja 86,48 keV vastaavien todennäköisyyksien ollessa 14,12 % ja 12,4 % ) [6] ja tyttären röntgenkvantit 233 Pa.

Muut rappeutumiskanavat

Spontaani fissio on teoriassa mahdollista, mutta sitä ei havaittu kokeessa (todennäköisyys ≤ 2⋅10 −10  %) [2] . Sama koskee klusterin hajoamista ; kokeellisesti vahvistettu yläraja klusterin hajoamisen todennäköisyydelle 30 Mg :n ytimen emission kanssa reaktion mukaan

on ≤4⋅10 −12  % [2] .

Haetaan

Neptunium-237 muodostuu uraanireaktoreissa saman reaktion seurauksena, joka johti tämän nuklidin löytämiseen. Säteilytetyn uraanipolttoaineen 237 Np: n pitoisuus on noin 500 g uraanitonnia kohti eli 0,05 % [8] . Käytettäessä 235 U ja 236 U isotoopeilla rikastettua uraanipolttoainetta neptunium-237 muodostuu pääasiassa seuraavan ydinreaktion seurauksena [4] [5] :

Pääraaka-aine neptuniumin saamiseksi on siis säteilytetyn uraanipolttoaineen käsittelyssä saatu plutoniumin tuotantojäte.

Erittäin puhdasta neptunium-237:ää saadaan americium-241-valmisteista [5] .

Neptunium-isotooppien eristäminen suoritetaan saostamalla, ioninvaihto-, uutto- ja uuttokromatografiamenetelmällä [5] .

Sovellus

Säteilyttämällä neptunium-237:ää neutroneilla saadaan painomäärä isotooppisesti puhdasta plutonium-238 :aa , jota käytetään pienikokoisissa radioisotooppien energialähteissä (esim. RTG :issä , sydämentahdistimissa ) [9] .

Katso myös

• Neptuniumin isotoopit

Muistiinpanot

1. ↑ 1 2 3 4 5 Audi G. , Wapstra AH , Thibault C. AME2003-atomimassan arviointi (II). Taulukot, kaaviot ja viitteet  (englanniksi)  // Ydinfysiikka A . - 2003. - Voi. 729 . - s. 337-676 . - doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003 . - .
2. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Audi G. , Bersillon O. , Blachot J. , Wapstra AH NUBASE-arvio ydin- ja hajoamisominaisuuksista  // Nuclear Physics A. - 2003. - T. 729 . - S. 3-128 . - doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001 . - .
3. ↑ Volkov V. A., Vonsky E. V., Kuznetsova G. I. Maailman erinomaiset kemistit. - M . : Higher School, 1991. - S. 603. - 656 s.
4. ↑ 1 2 3 4 Mikhailov V. A. Neptuniumin analyyttinen kemia. - M . : "Nauka", 1971. - S. 5-12. — 218 s. — (Alkuaineiden analyyttinen kemia). - 1700 kappaletta.
5. ↑ 1 2 3 4 Kemiallinen tietosanakirja: 5 osana / Toim.: Knunyants I. L. (päätoimittaja). - M . : Neuvostoliiton tietosanakirja, 1992. - T. 3. - S. 216-217. — 639 s. – 50 000 kappaletta.  — ISBN 5-85270-039-8 .
6. ↑ 1 2 Properties of 237 Np IAEA:n verkkosivuilla (Kansainvälinen atomienergiajärjestö)  (linkki ei pääse)
7. ↑ WWW Radioaktiivisten isotooppien  taulukko . — Ominaisuudet 237 Np. Haettu 2. huhtikuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 27. heinäkuuta 2012.
8. ↑ Käytetty ydinpolttoaine lämpöreaktoreista . Haettu 30. maaliskuuta 2021. Arkistoitu alkuperäisestä 15. toukokuuta 2021. (määrätön)
9. ↑ Chemical Encyclopedia, 1992 , s. 581.