Neptunium-237

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită la 7 martie 2022; verificarea necesită 1 editare .
Neptunium-237

Schema de dezintegrare a Neptunium-237 (simplificată)
Nume, simbol Neptunium-237,  237 Np
Neutroni 144
Proprietățile nuclidelor
Masă atomică 237,0481734(20) [1]  a. mânca.
defect de masă 44 873,3(18) [1]  k eV
Energie de legare specifică (per nucleon) 7574,982(8) [1]  keV
Jumătate de viață 2.144(7)⋅10 6 [2] ani
Produse de degradare 233Pa _
Izotopi parentali 237 U ( β − )
237 Pu ( ε )
241 Am ( α )
Spinul și paritatea nucleului 5/2 + [2]
Canal de dezintegrare Energia de dezintegrare
α-degradare 4,9583(12) [1 ]  MeV
Tabelul nuclizilor

Neptunium-237 este un nuclid radioactiv al elementului chimic neptunium cu număr atomic 93 și număr de masă 237. Cel mai lung izotop al neptuniului, timpul de înjumătățire este de 2,144(7)⋅10 6 ani . A fost descoperit în 1942 de Glenn Seaborg și Arthur Wahl [3] ca urmare a bombardamentului cu neutroni cu uraniu-238 [4] :

Timpul de înjumătățire al acestui nuclid este mic în comparație cu vârsta Pământului, astfel încât neptuniul se găsește în mineralele naturale doar în urme; primarul (existent în momentul formării Pământului) neptuniul-237 s-a degradat cu mult timp în urmă, iar în prezent doar neptuniul radiogenic există în natură. Sursa izotopilor de neptuniu în natură sunt reacțiile nucleare care au loc în minereurile de uraniu sub influența neutronilor radiațiilor cosmice și fisiunea spontană a uraniului-238 [5] . Raportul maxim de 237 Np la uraniu în natură este 1,2⋅10 −12 [4] .

Este strămoșul familiei radioactive dispărute 4 n +1, numită seria neptunium ; toți membrii acestei familii (cu excepția penultimului, bismutul -209) s-au degradat de mult (cel mai longeviv dintre ei - uraniul-233 are un timp de înjumătățire de 159 de mii de ani).

Activitatea unui gram din acest nuclid este de aproximativ 26,03 MBq .

Formare și dezintegrare

Neptunium-237 se formează ca urmare a următoarelor degradari:

Dintre canalele posibile pentru dezintegrarea neptuniului-237, doar dezintegrarea α în 233 Pa a fost detectată experimental (probabilitate 100% [2] , energia de dezintegrare 4958.3(12) keV [1] ):

Spectrul particulelor alfa emise în timpul dezintegrarii este complex și constă din mai mult de 20 de linii monoenergetice [4] , cele mai probabile canale de dezintegrare cu energii ale particulelor alfa de 4788,0, 4771,4 și 4766,5 keV (probabilitățile corespunzătoare sunt 47,64%, 293,2%. %) [6] . Dezintegrarea este însoțită și de emisia de raze gamma (și de electroni de conversie ) cu energii de la 5,5 la 279,7 keV [7] (cele mai caracteristice linii sunt 29,37 și 86,48 keV cu probabilitățile corespunzătoare de 14,12% și 12,4%) [6] și cuante de raze X de către fiică 233 Pa.

Alte canale de degradare

Fisiunea spontană este teoretic posibilă, dar nu a fost observată în experiment (probabilitate ≤ 2⋅10 −10  %) [2] . Același lucru este valabil și pentru dezintegrarea clusterului ; limita superioară stabilită experimental a probabilității dezintegrarii clusterului cu emisia unui nucleu de 30 Mg în funcție de reacție

este ≤4⋅10 −12  % [2] .

Obținerea

Neptuniul-237 se formează în reactoarele cu uraniu ca urmare a aceleiași reacții care a dus la descoperirea acestui nuclid. Conținutul de 237 Np în combustibilul cu uraniu iradiat este de aproximativ 500 g per tonă de uraniu, sau 0,05% [8] . Când se utilizează combustibil cu uraniu îmbogățit cu izotopi 235 U și 236 U , neptuniul-237 se formează în principal prin următoarea reacție nucleară [4] [5] :

Astfel, principala materie primă pentru obținerea neptuniului sunt deșeurile de producție de plutoniu obținute în timpul prelucrării combustibilului uraniu iradiat.

Neptuniul-237 de înaltă puritate este obținut din preparate de americiu-241 [5] .

Izolarea izotopilor de neptuniu se realizează prin precipitare, schimb ionic, extracție și metoda extracție-cromatografică [5] .

Aplicație

Prin iradierea neptuniului-237 cu neutroni, se obțin cantități în greutate de plutoniu-238 izotopic pur , care este utilizat în surse de energie radioizotopice de dimensiuni mici (de exemplu, în RTG -uri , stimulatoare cardiace ) [9] .

Vezi și

Note

  1. ↑ 1 2 3 4 5 Audi G. , Wapstra AH , Thibault C. Evaluarea masei atomice AME2003 (II). Tabele, grafice și referințe  (engleză)  // Fizica nucleară A . - 2003. - Vol. 729 . - P. 337-676 . - doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003 . - Cod .
  2. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Audi G. , Bersillon O. , Blachot J. , Wapstra AH Evaluarea NUBASE a proprietăților nucleare și de dezintegrare  // Fizica nucleară A . - 2003. - T. 729 . - S. 3-128 . - doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001 . - Cod biblic .Acces deschis
  3. ↑ Volkov V. A., Vonsky E. V., Kuznetsova G. I. Chimiști remarcabili ai lumii. - M . : Şcoala superioară, 1991. - S. 603. - 656 p.
  4. ↑ 1 2 3 4 Mikhailov V. A. Chimia analitică a neptuniului. - M . : „Nauka”, 1971. - S. 5-12. — 218 p. — (Chimia analitică a elementelor). - 1700 de exemplare.
  5. ↑ 1 2 3 4 Enciclopedie chimică: în 5 volume / Ed.: Knunyants I. L. (editor șef). - M . : Enciclopedia Sovietică, 1992. - T. 3. - S. 216-217. — 639 p. — 50.000 de exemplare.  — ISBN 5-85270-039-8 .
  6. ↑ 1 2 Proprietăți de 237 Np pe site-ul AIEA (Agenția Internațională pentru Energie Atomică)  (link inaccesibil)
  7. ↑ Tabelul WWW al izotopilor radioactivi  . — Proprietăți 237 Np. Consultat la 2 aprilie 2011. Arhivat din original pe 27 iulie 2012.
  8. ↑ Combustibil nuclear uzat de la reactoare termice . Preluat la 30 martie 2021. Arhivat din original la 15 mai 2021.
  9. ↑ Enciclopedia chimică, 1992 , p. 581.