Изотопы нептуния - Isotopes of neptunium
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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».
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-) |
- ^ m Np - Возбужденный ядерный изомер .
- ^ () - Неопределенность (1 σ ) дана в сжатой форме в скобках после соответствующих последних цифр.
- ^ # - Атомная масса с пометкой #: значение и погрешность получены не из чисто экспериментальных данных, а, по крайней мере, частично из трендов по массовой поверхности (TMS).
-
^
Режимы распада:
CD: Распад кластера EC: Электронный захват ЭТО: Изомерный переход SF: Самопроизвольное деление - ^ Дочерний символ выделен жирным курсивом - Дочерний продукт почти стабилен.
- ^ () значение спина - указывает вращение со слабыми аргументами присваивания.
- ^ a b # - Значения, отмеченные знаком #, получены не только из экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично из трендов соседних нуклидов (TNN).
- ^ a b Делящийся нуклид
- ^ Самый распространенный нуклид
- ^ a b Производится при захвате нейтронов в урановой руде
- ^ Промежуточный продукт распада 244 Pu
Актиниды против продуктов деления
Актиниды и продукты деления по периоду полураспада
|
||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
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% | <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 |
||||
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 |
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
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 .