Uraniu-233

Uraniul-233 ( ing. uraniu-233 ) este un nuclid radioactiv al elementului chimic uraniu cu număr atomic 92 și număr de masă 233. Este un membru al familiei radioactive 4n + 1 , numită seria neptuniului . Are capacitatea de a fisiune sub influența neutronilor, datorită căruia este folosit ca combustibil nuclear în unele tipuri de reactoare nucleare . A fost deschis în 1941-1942. Seaborg , Hoffmann și Stoughton ( ing. RW Stoughton ) [3] .

Activitatea unui gram din acest nuclid este de aproximativ 356,54 MBq .

Formare și dezintegrare

Uraniul-233 se formează ca urmare a următoarelor descompunere:

β + -dezintegrarea nuclidului 233 Np (timp de înjumătățire este 36,2(1) [2] min):

{\mathrm {^{{233}}_{{93}}Np}}\rightarrow {\mathrm {~_{{92}}^{{{233}}U}}+e^{+}+{\ nu }_{e};

β − -dezintegrarea nuclidului 233 Pa (timp de înjumătățire este de 26,967(2) [2] zile):

{\mathrm {^{{233}}_{{91}}Pa}}\rightarrow {\mathrm {^{{233}}_{{92}}U}}+e^{-}+{\bar {\nu ))_{e};

Dezintegrarea α a nuclidului 237 Pu (timp de înjumătățire este de 45,2(1) [2] zile):

{\mathrm {^{{237}}_{{94}}Pu}}\rightarrow {\mathrm {^{{233}}_{{92}}U}}+{\mathrm {^{{4} }_{{2}}El}}.

Dezintegrarea uraniului-233 are loc în următoarele moduri:

α-degradare în 229 Th (probabilitate 100% [2] , energie de dezintegrare 4 908,5(12) keV [1] ):

{\mathrm {^{{233}}_{{92}}U}}\rightarrow {\mathrm {^{{229}}_{{90}}Th}}+{\mathrm {^{{4} }_{{2}}El}};

energia particulelor α emise este de 4729,2 keV (în 1,610% din cazuri), 4783,5 keV (în 13,20% din cazuri) și 4824,2 keV (în 84,4% din cazuri) [4] .

Fisiune spontană (probabilitate mai mică de 6⋅10 −9 %) [2] ;
Dezintegrarea clusterului cu formarea nuclidului 28 Mg (probabilitatea dezintegrarii este mai mică de 1,3⋅10 −13 %) [2] :

{\mathrm {^{{233}}_{{92}}U}}\rightarrow {\mathrm {^{{205}}_{{80}}Hg}}+{\mathrm {^{{28} }_{{12}}Mg}};

Dezintegrarea clusterului cu formarea nuclidului 24 Ne (probabilitate de dezintegrare 7.2(9)⋅10 −11 %) [2] :

{\mathrm {^{{233}}_{{92}}U}}\rightarrow {\mathrm {^{{209}}_{{82}}Pb}}+{\mathrm {^{{24} }_{{10}}Ne}}.

Uraniul-233 se obține prin iradierea toriu-232 cu neutroni . Transformarea are loc în următorul lanț:

{\mathrm {^{{1}}_{{0}}n}}+{\mathrm {^{{{232}}_{{{90}}Th}}\rightarrow {\mathrm {^{{233} }_{{90}}Th}}{\xrightarrow[ {22,3\ min}]{\beta ^{-}\ 1,243\ MeV}}{\mathrm {^{{233}}_{{91} }Pa }}{\xrightarrow[ {26.967\ d}]{\beta ^{-}\ 0.5701\ MeV}}{\mathrm {^{{233}}_{{92}}U}}.

Datorită capacității sale de fisiune sub influența neutronilor, uraniul-233 este folosit ca combustibil nuclear în unele tipuri de reactoare nucleare (este baza ciclului combustibilului uraniu-toriu ). Energia medie eliberată în timpul fisiunii unui nucleu de uraniu-233, ținând cont de dezintegrarea fragmentelor, este de aproximativ 197,9 MeV = 3,171⋅10 −11 J , sau 19,09 TJ/ mol = 81,95 TJ/kg [5] .
Este posibil să se utilizeze uraniu-233 ca componentă fisionabilă a armelor nucleare . În timpul operațiunii Teapot , a fost detonată o bombă care conținea uraniu-233. Amestec de uraniu-232 în uraniu-233 creează radiații cu pătrundere greu, prin urmare, în ciuda masei critice mai mici a uraniului-233 în comparație cu uraniul-235, acesta din urmă este utilizat la fabricarea încărcărilor nucleare datorită radioactivității relativ slabe. .