Технология производства неорганических веществ (Раздел «Технология урана»)

Изотопы урана

Самопроизвольная цепная реакция (СЦР)

Изотопы урана - разновидности данного химического элемента урана, различающиеся массовым числом своих ядер.

Ядра изотопов одного элемента содержат одинаковое число протонов, но разное число нейтронов.

Имея одинаковое строение электронных оболочек, изотопы обладают практически одинаковыми химическими свойствами.

По физическим свойствам изотопы могут различаться весьма резко.

На данный момент известны 26 изотопов урана и еще 6 возбуждённых изомерных состояний некоторых его нуклидов. Каждый изотоп характеризуется массовым числом и порядковым номером.

Изотопы урана , , , , .

В природе встречаются три изотопа урана: ²³⁴U (изотопная распространенность 0,0055 %), ²³⁵U (0,7200 %), ²³⁸U (99,2745 %).

Нуклиды ²³⁵U и ²³⁸U являются родоначальниками радиоактивных рядов - ряда актиния и ряда радия соответственно.

Нуклид ²³⁵U используется как топливо в ядерных реакторах, а также в ядерном оружии (благодаря тому, что в нём возможна самоподдерживающаяся цепная ядерная реакция).

Нуклид ²³⁸U используется для производства плутония-239, который также имеет чрезвычайно большое значение как в качестве топлива для ядерных реакторов, так и в производстве ядерного оружия.

Самопроизвольная цепная реакция (СЦР)

В 1940 году Георгий Николаевич Флеров и Константин Антонович Петржак обнаружили самопроизвольное (спонтанное) деление ядер урана.

Захватывая свободный нейтрон, ядро изотопа ²³⁵U делится, в результате освобождаются 2 – 3 свободных нейтрона, которые могут вызвать новые акты деления ядер.

Любой из трех нейтронов второго поколения, вылетевший из ядра урана-235, может в свою очередь вызвать дальнейшее деление 2–3 ядер.

Четыре образовавшихся нейтрона третьего поколения могут разделить 4 ядра урана. В результате число делящихся ядер начинает лавинообразно возрастать.

Самоподдерживающаяся цепная реакция деления (СЦР) - процесс деления ядер нуклидов, при котором число нейтронов, образующихся в процессе деления ядер за какой-либо интервал времени, равно или больше числа нейтронов, убывающих из системы вследствие утечки и поглощения за этот же интервал времени.

Цепная реакция протекает самопроизвольно без дополнительного подвода энергии извне.

1