Neptunium-237

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 7 mars 2022; verifiering kräver 1 redigering .

Neptunium-237
Neptunium-237 sönderfallsschema (förenklat)
Namn, symbol	Neptunium-237,  237 Np
Neutroner	144
Nuklidegenskaper
Atomisk massa	237.0481734(20) [1]  a. äta.
massdefekt	44 873.3(18) [1]  k eV
Specifik bindningsenergi (per nukleon)	7574.982(8) [1]  keV
Halva livet	2.144(7)⋅10 6 [2] år
Förfall produkter	233Pa _
Föräldraisotoper	237 U ( β - ) 237 Pu ( ε ) 241 Am ( α )
Spinn och paritet av kärnan	5/2 + [2]
Decay kanal Förfallande energi α-sönderfall 4,9583(12) [1 ]  MeV
Tabell över nuklider

Neptunium-237 är en radioaktiv nuklid av det kemiska grundämnet neptunium med atomnummer 93 och massnummer 237. Den längsta livslängda isotopen av neptunium, halveringstiden är 2,144(7)⋅10 6 år . Den upptäcktes 1942 av Glenn Seaborg och Arthur Wahl [3] som ett resultat av neutronbombardement av uran-238 [4] :

Halveringstiden för denna nuklid är liten jämfört med jordens ålder, så neptunium finns i naturliga mineraler endast i spårmängder; det primära (existerande vid tiden för jordens bildande) neptunium-237 sönderföll för länge sedan, och för närvarande finns endast radiogena neptunium i naturen. Källan till neptuniumisotoper i naturen är kärnreaktioner som sker i uranmalmer under påverkan av kosmiska strålningsneutroner och spontan klyvning av uran-238 [5] . Det maximala förhållandet mellan 237 Np och uran i naturen är 1,2⋅10 −12 [4] .

Det är förfadern till den utdöda radioaktiva familjen 4 n +1, kallad neptunium-serien ; alla medlemmar av denna familj (förutom den näst sista, vismut -209) har länge förfallit (den längsta av dem - uran-233 har en halveringstid på 159 tusen år).

Aktiviteten för ett gram av denna nuklid är ungefär 26,03 MBq .

Bildning och förfall

Neptunium-237 bildas som ett resultat av följande sönderfall:

• β - sönderfall av nukliden 237 U (halveringstid är 6,75(1) [2] dagar):

• Implementering av e-capture med nuklid 237 Pu (halveringstid är 45,2(1) [2] dagar):

• α-sönderfall av nukliden 241 Am (halveringstid är 432,2(7) [2] år):

Av de möjliga kanalerna för sönderfallet av neptunium-237, upptäcktes endast α-sönderfall i 233 Pa experimentellt (sannolikhet 100% [2] , sönderfallsenergi 4958.3(12) keV [1] ):

Spektrum av alfapartiklar som emitteras under sönderfallet är komplext och består av mer än 20 monoenergetiska linjer [4] , de mest sannolika sönderfallskanalerna med alfapartikelenergier på 4788,0, 4771,4 och 4766,5 keV (motsvarande sannolikheter är 4788,0, 4771,4 och 4766,5 keV (motsvarande sannolikheter är %, 429,6,4 %, 429,6,4 %, 429,6,4 %, 47,36,4% %) [6] . Förfallet åtföljs också av emission av gammastrålar (och omvandlingselektroner ) med energier från 5,5 till 279,7 keV [7] (de mest karakteristiska linjerna är 29,37 och 86,48 keV med motsvarande sannolikheter på 14,12 % och [ 12,4 %) och röntgenkvanta av dottern 233 Pa.

Andra förfallskanaler

Spontan fission är teoretiskt möjlig, men observerades inte i experimentet (sannolikhet ≤ 2⋅10 −10  %) [2] . Detsamma gäller för klusterförfall ; experimentellt fastställd övre gräns för sannolikheten för klusterförfall med emission av en 30 Mg kärna enligt reaktionen

är ≤4⋅10 −12  % [2] .

Får

Neptunium-237 bildas i uranreaktorer som ett resultat av samma reaktion som ledde till upptäckten av denna nuklid. Innehållet av 237 Np i bestrålat uranbränsle är cirka 500 g per ton uran, eller 0,05 % [8] . När man använder uranbränsle anrikat med 235 U och 236 U isotoper , bildas neptunium-237 huvudsakligen av följande kärnreaktion [4] [5] :

Sålunda är det huvudsakliga råmaterialet för att erhålla neptunium plutoniumproduktionsavfall som erhålls under bearbetningen av bestrålat uranbränsle.

Neptunium-237 med hög renhet erhålls från beredningar av americium-241 [5] .

Isolering av neptuniumisotoper utförs genom utfällning, jonbyte, extraktion och extraktionskromatografisk metod [5] .

Applikation

Genom att bestråla neptunium-237 med neutroner erhålls viktmängder av isotopiskt rent plutonium-238 , som används i små radioisotopenergikällor (till exempel i RTGs , pacemakers ) [9] .

Se även

• Isotoper av neptunium

Anteckningar

1. ↑ 1 2 3 4 5 Audi G. , Wapstra AH , Thibault C. The AME2003 atomic mass evaluation (II). Tabeller, grafer och referenser  (engelska)  // Kärnfysik A . - 2003. - Vol. 729 . - s. 337-676 . - doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003 . - .
2. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Audi G. , Bersillon O. , Blachot J. , Wapstra AH NUBASE-utvärderingen av kärn- och sönderfallsegenskaper  // Kärnfysik A . - 2003. - T. 729 . - S. 3-128 . - doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001 . - .
3. ↑ Volkov V. A., Vonsky E. V., Kuznetsova G. I. Enastående kemister i världen. - M . : Högre skola, 1991. - S. 603. - 656 sid.
4. ↑ 1 2 3 4 Mikhailov V. A. Analytisk kemi av neptunium. - M . : "Nauka", 1971. - S. 5-12. — 218 sid. — (Analytisk kemi av grundämnen). - 1700 exemplar.
5. ↑ 1 2 3 4 Kemisk uppslagsverk: i 5 volymer / Utg.: Knunyants I. L. (chefredaktör). - M . : Soviet Encyclopedia, 1992. - T. 3. - S. 216-217. — 639 sid. — 50 000 exemplar.  — ISBN 5-85270-039-8 .
6. ↑ 1 2 Properties of 237 Np på IAEA:s webbplats (International Atomic Energy Agency)  (otillgänglig länk)
7. ↑ WWW Tabell över radioaktiva isotoper  . — Egenskaper 237 Np. Hämtad 2 april 2011. Arkiverad från originalet 27 juli 2012.
8. ↑ Använt kärnbränsle från termiska reaktorer . Hämtad 30 mars 2021. Arkiverad från originalet 15 maj 2021. (obestämd)
9. ↑ Chemical Encyclopedia, 1992 , sid. 581.