Uranyum-235 - Uranium-235

Uranyum-235,  235 U
HEUraniumC.jpg
Uranyum-235'te yüksek oranda zenginleştirilmiş uranyum metali
Genel
Sembol 235 U
İsimler uranyum-235, U-235
protonlar 92
nötronlar 143
nüklid verileri
Doğal bolluk %0.72
Yarım hayat 703.800.000 yıl
ana izotoplar 235 Pa
235 Np
239 Pu
çürüme ürünleri 231 Bin
izotop kütlesi 235.0439299 u
Döndürmek 7/2–
Aşırı enerji 40914.062 ± 1.970 keV
Bağlanma enerjisi 1783870.285 ± 1.996 keV
Çürüme modları
çürüme modu Bozunma enerjisi ( MeV )
Alfa 4.679
Uranyum izotopları
Tam nüklid tablosu

Uranyum-235 ( 235 U), doğal uranyumun yaklaşık % 0.72'sini oluşturan bir uranyum izotopudur . Baskın izotop uranyum-238'in aksine , bölünebilir , yani bir fisyon zincir reaksiyonunu sürdürebilir . Doğada ilkel bir nüklid olarak var olan tek bölünebilir izotoptur .

Uranyum-235, 703.8 milyon yıllık bir yarı ömre sahiptir. 1935 yılında Arthur Jeffrey Dempster tarafından keşfedilmiştir . Bu fizyon kesit yavaş için termal nötronlar 1 ± 584.3 yaklaşık ahır . İçin hızlı nötronlar o 1 ahır mertebesindedir. Nötron absorpsiyonlarının tamamı olmasa da çoğu fisyonla sonuçlanır; bir azınlık, uranyum-236 oluşturan nötron yakalama ile sonuçlanır .

Doğal bozunma zinciri

fisyon özellikleri

Bir uranyum-235 çekirdeği ile görülen nükleer fisyon

Uranyum-235'in bir atomunun bölünmesi 202.5 MeV (3.24 × 10 −11  J ) reaktörün içinde. Bu, 19.54 TJ/ mol veya 83.14 TJ/kg'a karşılık gelir. Başka bir 8.8 MeV, reaktörden anti-nötrinolar olarak kaçar. Ne zaman235
92
U
nüklidler nötronlarla bombardımana tutulur, maruz kalabileceği birçok fisyon reaksiyonundan biri aşağıdaki gibidir (bitişik resimde gösterilmiştir):

1
0
n +235
92
U
141
56
Ba
+92
36
Kr
+ 31
0
n

Ağır su reaktörleri ve bazı grafit kontrollü reaktörler doğal uranyum kullanabilir, ancak hafif su reaktörleri , hafif suyun daha yüksek nötron absorpsiyonu nedeniyle düşük zenginleştirilmiş uranyum kullanmalıdır . Uranyum zenginleştirme , uranyum-238'in bir kısmını ortadan kaldırır ve uranyum-235'in oranını artırır. Daha da büyük oranda uranyum-235 içeren yüksek oranda zenginleştirilmiş uranyum (HEU) , bazen nükleer denizaltıların , araştırma reaktörlerinin ve nükleer silahların reaktörlerinde kullanılır .

Uranyum-235 fisyonundan en az bir nötron başka bir çekirdeğe çarpar ve onu fisyona neden olursa, zincirleme reaksiyon devam edecektir. Reaksiyon kendi kendini idame olacak, olduğu söylenir kritik ve kütlesi 235 U kritik koşul kritik bir kitle olduğu söylenir üretmek için gerekli. Yavaş nötronlarla fisyon olasılığı daha yüksek olduğundan, fisyondan gelen nötronlar hızlarını düşürmek üzere yönetilirse , 235 U'luk düşük konsantrasyonlarda kritik bir zincir reaksiyonu elde edilebilir . Bir fisyon zincir reaksiyonu , yüksek oranda radyoaktif olan ve radyoaktif bozunmalarıyla daha fazla enerji üreten ara kütle parçaları üretir . Bazıları , fisyon zincir reaksiyonuna katkıda bulunan gecikmeli nötronlar adı verilen nötronlar üretir . Nükleer reaktörlerin güç çıkışı , reaktör çekirdeğinde , örneğin boron , kadmiyum veya hafniyum gibi nötronları güçlü bir şekilde emen elementler içeren kontrol çubuklarının konumu ile ayarlanır . Gelen nükleer bomba reaksiyon kontrolsüz ve büyük miktarda enerji yayımlanan bir oluşturur nükleer patlamayı .

Nükleer silahlar

Little Boy silah tipi atom bombası 6 Ağustos tarihinde Hiroşima'ya atılan, 1945 yapıldığı zenginleştirilmiş uranyum geniş olan tipi korumaya . Müdahale edilmemiş 235 U nükleer silah için nominal küresel kritik kütle , çapı 17.32 santimetre (6.82 inç) olan bir küre oluşturacak olan 56 kilogramdır (123 lb). Malzemenin %85 veya daha fazla 235 U olması gerekir ve silah sınıfı uranyum olarak bilinir , ancak ham ve verimsiz bir silah için %20 zenginleştirme yeterlidir ( silah(lar)-kullanılabilir olarak adlandırılır ). Daha düşük zenginleştirme bile kullanılabilir, ancak bu gerekli kritik kütlenin hızla artmasıyla sonuçlanır . Büyük bir kurcalama, patlama geometrileri, tetik tüpleri, polonyum tetikleyiciler, trityum güçlendirme ve nötron reflektörlerinin kullanılması, nominal kritik kütlenin dörtte birini veya daha azını kullanan daha kompakt, ekonomik bir silah sağlayabilir, ancak bu muhtemelen yalnızca bir zaten nükleer silah mühendisliğinde geniş deneyime sahip olan ülke. Çoğu modern nükleer silah tasarımı , birincil aşamanın bölünebilir bileşeni olarak plütonyum-239'u kullanır ; bununla birlikte, HEU (yüksek oranda zenginleştirilmiş uranyum, bu durumda %20 veya daha fazla 235 U olan uranyum ) genellikle ikincil aşamada füzyon yakıtı için bir ateşleyici olarak kullanılır.

Kaynak Ortalama açığa
çıkan enerji [MeV]
Anında açığa çıkan enerji
Fisyon parçalarının kinetik enerjisi 169.1
Hızlı nötronların kinetik enerjisi 4.8
Hızlı γ-ışınları tarafından taşınan enerji 7.0
Çürüyen fisyon ürünlerinden elde edilen enerji
β -parçacıklarının enerjisi 6.5
Gecikmiş γ-ışınlarının enerjisi 6.3
Fisyon oluşturmayan (yeniden) nötronlar yakalandığında açığa çıkan enerji 8.8
Çalışan bir termal nükleer reaktörde ısıya dönüştürülen toplam enerji 202.5
Anti-nötrinoların enerjisi 8.8
toplam 211.3

kullanır

Uranyum-235, nükleer santraller için yakıt ve nükleer bombalar gibi nükleer silahlar gibi birçok kullanıma sahiptir . SNAP-10A ve RORSAT'lar gibi bazı yapay uydular , uranyum-235 yakıtlı nükleer reaktörlerden güç alıyorlardı .

Referanslar

Dış bağlantılar


Çakmak:
uranyum-234
Uranyum-235, bir bir
izotop arasında uranyum
Daha ağır:
uranyum-236
Bozunma ürünü :
protaktinyum-235
neptunyum-235
plütonyum-239

Uranyum-235'in bozunma zinciri
Çürüme :
toryum-231