Neptunyum izotopları - Isotopes of neptunium

Neptunyumun   ana izotopları ( 93 Np)
İzotop Çürüme
bolluk yarı ömür ( t 1/2 ) mod ürün
235 Np syn 396.1 g α 231 Pa
ε 235 U
236 Np syn 1,54 × 10 5  y ε 236 U
β - 236 Pu
α 232 Pa
237 Np iz 2,144 × 10 6  y α 233 Pa
239 Np iz 2.356 g β - 239 Pu

Neptünyum ( 93 Np) genellikle yapay bir element olarak kabul edilir , ancak eser miktarlar doğada bulunur, bu nedenle standart bir atom ağırlığı verilemez. Tüm iz veya yapay elementler gibi, kararlı izotopları yoktur . İlk izotop sentezlenir ve tespit edilecek olan 239 bombardıman ile üretilen, 1940 Np 238 U ile nötron üretmek için 239 U, daha sonra hastaya beta çözünmesine için 239 Np.

Eser miktarlar, doğada uranyum atomları tarafından nötron yakalama reaksiyonlarından bulunur , bu 1951 yılına kadar keşfedilmemiş bir gerçektir.

En kararlı olanı olmak üzere yirmi beş neptunyum radyoizotop karakterize edilmiştir. 237
Np
Bir ile yarılanma ömrü 2.140.000 yıldır, 236
Np
154.000 yıllık yarı ömre sahip ve 235
Np
396.1 günlük yarılanma ömrü ile. Geri kalan tüm radyoaktif izotopların yarı ömürleri 4,5 günden azdır ve bunların çoğunun yarılanma ömrü 50 dakikadan azdır. Bu element aynı zamanda en kararlı olan 4 meta durumuna sahiptir. 236 milyon
Np
(t 1/2 22,5 saat).

Neptunium izotopları, 219
Np
-e 244
Np
ara izotop olmasına rağmen 221
Np
henüz gözlenmedi. En kararlı izotoptan önceki birincil bozunma modu , 237
Np
, elektron yakalama (çok sayıda alfa emisyonu ile ) ve sonraki birincil mod beta emisyonudur . Birincil bozunma ürünleri önce 237
Np
olan uranyum izotopları ve protaktinyum ve birinci ürün sonra olan plütonyum izotopları . Uranyum-237 ve neptunium-239, bir nükleer patlamadan kaynaklanan nükleer serpintiyi izleyen ilk saat-hafta periyodunda önde gelen tehlikeli radyoizotoplar olarak kabul edilir ve 239 Np , "birkaç gün boyunca spektruma" hakim olur.

İzotopların listesi

Nuklid
Z N İzotopik kütle ( Da )
Yarım hayat
Bozunma
modu
Kız
izotopu
Döndür ve
eşlik
İzotopik
bolluk
Uyarma enerjisi
219
Np
93 126 219.03162 (9) 0,15 (+ 0,72-0,07) ms α 215 Pa (9 / 2−)
220
Np
93 127 220.03254 (21) # 25 (+ 14-7) μs α 216 Pa 1- #
222
Np
93 129 380 (+ 260-110) ns α 218 Pa 1- #
223
Np
93 130 223.03285 (21) # 2,15 (+ 100-52) μs α 219 Pa 9 / 2−
224
Np
93 131 224.03422 (21) # 38 (+ 26-11) μs α (% 83) 220m1 Pa 1- #
α (% 17) 220m2 Pa
225
Np
93 132 225.03391 (8) 6 (5) ms α 221 Pa 9 / 2− #
226
Np
93 133 226.03515 (10) # 35 (10) ms α 222 Pa
227
Np
93 134 227.03496 (8) 510 (60) ms α (% 99,95) 223 Pa 5 / 2− #
β + (% 0,05) 227 U
228
Np
93 135 228.03618 (21) # 61,4 (14) sn β + (% 59) 228 U
α (% 41) 224 Pa
β + , SF (% 0,012) (çeşitli)
229
Np
93 136 229.03626 (9) 4,0 (2) dakika α (% 51) 225 Pa 5/2 + #
β + (% 49) 229 U
230
Np
93 137 230.03783 (6) 4,6 (3) dakika β + (% 97) 230 U
α (% 3) 226 Pa
231
Np
93 138 231.03825 (5) 48,8 (2) dakika β + (% 98) 231 U (5/2) (+ #)
α (% 2) 227 Pa
232
Np
93 139 232.04011 (11) # 14.7 (3) dakika β + (% 99,99) 232 U (4+)
α (% .003) 228 Pa
233
Np
93 140 233.04074 (5) 36.2 (1) dakika β + (% 99,99) 233 U (5/2 +)
α (% 0,001) 229 Pa
234
Np
93 141 234.042895 (9) 4,4 (1) d β + 234 U (0+)
235
Np
93 142 235.0440633 (21) 396,1 (12) d EC 235 U 5/2 +
α (% .0026) 231 Pa
236
Np
93 143 236.04657 (5) 1,54 (6) × 10 5  y EC (% 87,3) 236 U (6−)
β - (% 12,5) 236 Pu
α (% 0,16) 232 Pa
236 milyon
Np
60 (50) keV 22,5 (4) saat EC (% 52) 236 U 1
β - (% 48) 236 Pu
237
Np
93 144 237.0481734 (20) 2,144 (7) × 10 6  y α 233 Pa 5/2 + İz
SF (2 × 10 − % 10 ) (çeşitli)
CD (4 × 10 − % 12 ) 207 Tl
30 Mg
238
Np
93 145 238.0509464 (20) 2.117 (2) d β - 238 Pu 2+
238 milyon
Np
2300 (200) # keV 112 (39) ns
239
Np
93 146 239.0529390 (22) 2.356 (3) d β - 239 Pu 5/2 + İz
240
Np
93 147 240.056162 (16) 61.9 (2) dakika β - 240 Pu (5+) İz
240 m
Np
20 (15) keV 7.22 (2) dakika β - (% 99.89) 240 Pu 1 (+)
BT (% 0,11) 240 Np
241
Np
93 148 241.05825 (8) 13.9 (2) dakika β - 241 Pu (5/2 +)
242
Np
93 149 242.06164 (21) 2.2 (2) dakika β - 242 Pu (1+)
242 milyon
Np
0 (50) # keV 5,5 (1) dakika 6 + #
243
Np
93 150 243.06428 (3) # 1,85 (15) dk β - 243 Pu (5 / 2−)
244
Np
93 151 244.06785 (32) # 2,29 (16) dk. β - 244 Pu (7−)
  1. ^ m Np - Heyecanlı nükleer izomer .
  2. ^ () - Belirsizlik (1 σ ), karşılık gelen son rakamlardan sonra parantez içinde kısa bir şekilde verilir.
  3. ^ # - # işaretli atomik kütle: tamamen deneysel verilerden değil, en azından kısmen Kütle Yüzeyinden (TMS) gelen trendlerden türetilen değer ve belirsizlik.
  4. ^ Bozulma modları:
    CD: Küme bozunması
    EC: Elektron yakalama
    O: İzomerik geçiş
    SF: Kendiliğinden fisyon
  5. ^ Kızı olarak kalın italik sembol - Kız ürünü neredeyse kararlıdır.
  6. ^ () spin değeri - Zayıf atama argümanlarına sahip spini gösterir.
  7. ^ a b # - # ile işaretlenmiş değerler tamamen deneysel verilerden değil, en azından kısmen komşu çekirdeklerin (TNN) trendlerinden türetilmiştir.
  8. ^ a b Bölünebilir çekirdek
  9. ^ En yaygın çekirdek
  10. ^ a b Uranyum cevherinde nötron yakalama ile üretilir
  11. ^ 244 Pu ara bozunma ürünü

Aktinitler ve fisyon ürünleri

Yarı ömre göre aktinitler ve fisyon ürünleri
Aktinitler tarafından bozunma zincirinden Yarı ömür
aralığı ( a ) 		Bölünme ürünleri arasında 235 ile U verim
4 n 4 n +1 4 n +2 4 n + 3
% 4,5–7 % 0,04–1,25 <% 0,001
228 Ra № 4–6 a † 155 Ab ş
244 Cm ƒ 241 Pu ƒ 250 Cf 227 Ac № 10–29 a 90 Sr 85 Kr 113m Cd ş
232 U ƒ 238 Pu ƒ 243 Cm ƒ 29–97 a 137 Cs 151 Sm þ 121 milyon Sn
248 Bk 249 Karşılık ƒ 242m Am ƒ 141–351 a

Hiçbir fisyon ürününün 100–210 ka aralığında
yarı ömrü yoktur ...

241 Am ƒ 251 Karşılıklı ƒ 430–900 a
226 Ra № 247 Bk 1,3–1,6 ka
240 Pu 229 Bin 246 Cm ƒ 243 Am ƒ 4,7–7,4 ka
245 Cm ƒ 250 Cm 8,3–8,5 ka
239 Pu ƒ 24.1 ka
230 Bin № 231 Pa № 32–76 ka
236 Np ƒ 233 U ƒ 234 U № 150–250 ka ‡ 99 Tc ₡ 126 Sn
248 Cm 242 Pu 327–375 ka 79 Se ₡
1.53 Ma 93 Zr
237 Np ƒ 2,1–6,5 Ma 135 Cs ₡ 107 Pd
236 U 247 Cm ƒ 15–24 Ma 129 Ben ₡
244 Pu 80 Ma

... ne de 15,7 milyondan fazla

232 Bin № 238 U № 235 U ƒ№ 0.7–14.1 Ga

Açıklama üst indis sembolleri için
₡ termal sahip nötron yakalama 8-50 barınak aralığında bir kesite
ƒ  bölünebilen
m  meta kararlı izomer
№ öncelikle doğal olarak oluşan radyoaktif malzeme (NORM)
×  nötron zehiri (3k ahır daha termal nötron yakalama kesiti daha büyük)
† aralığı 4–97 a: Orta ömürlü fisyon ürünü
‡ 200 ka'dan fazla: Uzun ömürlü fisyon ürünü

Önemli izotoplar

Neptunyum-235

Neptunium-235 , 142 nötron ve 396.1 günlük bir yarı ömre sahiptir. Bu izotop şu şekilde bozulur:

Bu neptunyum izotopunun ağırlığı 235.044 063 3 u'dur.

Neptunium-236

Neptunium-236 , 143 nötron ve 154.000 yıllık bir yarı ömre sahiptir. Bu olabilir çürümeye aşağıdaki yöntemlerle:

Neptunyumun bu özel izotopunun kütlesi 236.04657 u'dur. Kritik kütlesi 6.79 kg (15.0 lb) olan bölünebilir bir malzemedir .

236
Np
(n, 2n) ve (γ, n) yakalama reaksiyonları yoluyla küçük miktarlarda üretilir. 237
Np
bununla birlikte, herhangi bir önemli miktarlarda ana grubundan ayırmak neredeyse imkansızdır. 237
Np
. Bu nedenle, düşük kritik kütlesi ve yüksek nötron kesitine rağmen, silahlarda veya reaktörlerde nükleer yakıt olarak araştırılmamıştır. Yine de, 236
Np
kütle spektrometrisinde ve radyoaktif bir izleyici olarak kullanım için düşünülmüştür , çünkü ağırlıklı olarak uzun bir yarı ömre sahip beta emisyonu ile bozulur. Bu izotop için çeşitli alternatif üretim yolları, yani izotopik ayrılmayı azaltanlar araştırılmıştır. 237
Np
veya izomer 236 milyon
Np
. Biriktirilecek en uygun reaksiyonlar 236
Np
uranyum- 238'in proton ve döteron ışınlaması olduğu gösterilmiştir .

Neptunium-237

Neptunium-237 bozunma şeması (basitleştirilmiş)

237
Np
Kurşunun kararlı izotoplarına bozunan diğer çoğu aktinidin aksine kararlı olan talyum-205 ile sonlanan neptunyum serisi yoluyla bozunur .

2002 yılında, 237
Np
Yaklaşık 60 kg kritik kütleye sahip bir nükleer silahta olduğu gibi hızlı nötronlarla zincirleme reaksiyonu sürdürebildiği gösterildi . Bununla birlikte, termal nötronlarla bombardımanda düşük fisyon olasılığına sahiptir , bu da onu hafif su nükleer santralleri için bir yakıt olarak uygun hale getirmez (örneğin, hızlı reaktör veya hızlandırıcı tahrikli sistemlerin aksine ).

237
Np
Sadece neptunyum izotop önemli miktarda üretilir nükleer yakıt birbirini takip eden her iki nötron yakalanması yoluyla uranyum-235 (hepsi olmasa da çoğu zaman fissions) ve uranyum-236 , veya (n, 2n) reaksiyonları burada bir hızlı nötron ara sıra uranyum-238'den veya plütonyum izotoplarından bir nötron koparır . Uzun vadede 237
Np
amerikum-241'in bozunma ürünü olarak kullanılmış nükleer yakıtta da oluşur .

237
Np
çoğu mobil biri olarak projelendirilen nüklitlerin de Yucca Dağı nükleer atık deposuna .

Plütonyum-238 üretiminde kullanım

Nötron bombardımanına maruz kaldığında 237
Np
bir nötron yakalayabilir, beta bozunmasına uğrayabilir ve 238
Pu
Bu ürün , derin uzay sondalarında ( New Horizons ve Voyager sondaları gibi) elektrik ve ısı üretimi için bir radyo-izotop termoelektrik jeneratöründe bir termal enerji kaynağı olarak ve son notlara göre Mars Bilim Laboratuvarı'nda (Curiosity gezici). Bu uygulamalar, fotovoltaik güç kaynaklarının güneşten çok uzak olması veya güneş ışığını uzun süre engelleyebilecek iklim olaylarıyla karşı karşıya kalan gezginler nedeniyle zayıf veya tutarsız olduğu durumlarda ekonomik olarak pratiktir. Uzay probları ve geziciler de aletlerini ve iç kısımlarını sıcak tutmak için jeneratörün ısı çıkışından yararlanır.

Referanslar