Уран-236 - Uranium-236

Уран-236 ( ²³⁶ U) , является изотопом урана , который не является ни делящимся с тепловыми нейтронами , ни очень хорошим плодородным материалом , но , как правило , считается помехой и долгоживущими радиоактивными отходами . Он находится в отработавшем ядерном топливе и в переработанном уране, полученном из отработавшего ядерного топлива.

Создание и доход

В делящегося изотопа уран-235 топливо наиболее ядерных реакторов . Когда ²³⁵ U поглощает тепловой нейтрон , может происходить один из двух процессов. Примерно в 82% случаев он будет делиться ; примерно в 18% случаев он не будет делиться, вместо этого испуская гамма-излучение и выделяя ²³⁶ U. Таким образом, выход ²³⁶ U на реакцию ²³⁵ U + n составляет около 18%, а выход делящихся продуктов распада составляет около 82%. . Для сравнения, выходы наиболее распространенных индивидуальных продуктов деления, таких как цезий-137 , стронций-90 и технеций-99, составляют от 6% до 7%, а комбинированный выход средне- (10 лет и более) и долгоживущих продуктов. количество живых продуктов деления составляет около 32%, или на несколько процентов меньше, поскольку некоторые из них разрушаются при захвате нейтронов .

Второй по популярности делящийся изотоп плутоний-239 также может делиться или не делиться при поглощении теплового нейтрона. Полученный плутоний-240 составляет значительную часть плутония реакторного качества (плутоний, рециклированный из отработавшего топлива, которое первоначально было изготовлено из обогащенного природного урана, а затем использовалось один раз в LWR ). ²⁴⁰ Pu распадается с периодом полураспада 6561 лет в ²³⁶ U. В закрытом ядерного топливного цикла , наиболее ²⁴⁰ Pu будет делится ' (возможно , после более чем один захват нейтронов) , прежде чем он распадается, но ²⁴⁰ Pu отброшен , как ядерные отходы будут затухать за тысячи лет.

Хотя большая часть урана-236 была произведена путем захвата нейтронов в ядерных энергетических реакторах, он по большей части хранится в ядерных реакторах и хранилищах отходов. Наиболее значительный вклад в содержание урана-236 в окружающей среде вносит реакция ²³⁸ U (n, 3n) ²³⁶ U быстрыми нейтронами в термоядерном оружии . Испытания атомной бомбы 1940-х, 1950-х и 1960-х годов подняли уровень изобилия в окружающей среде значительно выше ожидаемого естественного уровня.

Разрушение и распад

²³⁶ U при поглощении теплового нейтрона не подвергается делению, а превращается в ²³⁷ U, который быстро бета распадается до ²³⁷ Np . Тем не менее, захват нейтронов сечение из ²³⁶ U является низким, и этот процесс не быстро не происходит в тепловом реакторе . Отработанное ядерное топливо обычно содержит около 0,4% ²³⁶ U. Обладая гораздо большим поперечным сечением , ²³⁷ Np может в конечном итоге поглотить другой нейтрон , превратившись в ²³⁸ Np (который быстро бета-распад до плутония-238 ) или деление ( ²³⁷ Np расщепляется).

²³⁶ U и большинство других актинидов могут расщепляться быстрыми нейтронами в ядерной бомбе или реакторе на быстрых нейтронах . Небольшое количество реакторов на быстрых нейтронах использовалось в исследовательских целях в течение десятилетий, но их широкое использование для производства энергии еще предстоит.

Уран-236 альфа-распад с периодом полураспада 23,420 миллиона лет до тория-232 . Он дольше, чем любые другие искусственные актиниды или продукты деления, производимые в ядерном топливном цикле . ( Плутоний-244 с периодом полураспада 80 миллионов лет не производится в значительных количествах в ядерном топливном цикле , а более долгоживущие уран-235 , уран-238 и торий-232 встречаются в природе.)

Трудность разделения

В отличие от плутония , минорных актинидов , продуктов деления или продуктов активации , химические процессы не могут отделить ²³⁶ U от ²³⁸ U , ²³⁵ U, ²³² U или других изотопов урана. Его даже трудно удалить с помощью изотопного разделения , поскольку при низком обогащении будут концентрироваться не только желательные ²³⁵ U и ²³³ U, но и нежелательные ²³⁶ U, ²³⁴ U и ²³² U. С другой стороны, ²³⁶ U в окружающей среде не может быть отделено от ^238. U и концентрируют отдельно, что ограничивает его радиационную опасность в любом месте.

Вклад в радиоактивность регенерированного урана

Период полураспада ²³⁸ U примерно в 190 раз больше, чем у ²³⁶ U; следовательно, ²³⁶ U должен иметь удельную активность примерно в 190 раз больше . То есть в переработанном уране с 0,5% ²³⁶ U, ²³⁶ U и ²³⁸ U будут производить примерно одинаковый уровень радиоактивности . ( ²³⁵ U составляет всего несколько процентов.)

Отношение меньше 190, если включены продукты распада каждого из них. Цепочка распада урана-238 в уран-234 и в конечном итоге привести-206 включает в себя излучение восьми альфа - частиц , в то время (сотни тысяч лет) мало по сравнению с периодом полураспада ²³⁸ U, так что образец ²³⁸ U в равновесии с продуктами его распада (как в естественной урановой руде ) будет иметь альфа-активность в восемь раз больше, чем один ²³⁸ U. Даже очищенный природный уран, из которого были удалены продукты постуранового распада, будет содержать равновесное количество ²³⁴ U и, следовательно, примерно в два раза больше альфа-активности чистого ²³⁸ U. Обогащение для увеличения содержания ²³⁵ U увеличит ²³⁴ U в еще большей степени, и примерно половина этого ²³⁴ U останется в отработавшем топливе. С другой стороны, ²³⁶ U распадается до тория-232 , период полураспада которого составляет 14 миллиардов лет, что эквивалентно скорости распада всего на 31,4% от скорости распада ²³⁸ U.

Обедненный уран

Предполагается, что обедненный уран, используемый в пенетраторах с кинетической энергией и т. Д., Должен быть получен из хвостов обогащения урана , которые никогда не подвергались облучению в ядерных реакторах , а не из регенерированного урана . Однако были заявления о том, что в некотором обедненном уране содержится небольшое количество ²³⁶ U.

Смотрите также

• Обедненный уран
• Урановый рынок
• Ядерная переработка
• Корпорация США по обогащению
• Ядерный топливный цикл
• Атомная энергия

Рекомендации

Внешние ссылки

• Уран | Программа радиационной защиты | Агентство по охране окружающей среды США
• Банк данных по опасным веществам NLM - уран, радиоактивный