الرئيسيةعريقبحث

نظائر اليورانيوم

☰ جدول المحتويات

اليورانيوم (92U) هو عنصر مشع طبيعي ليس له نظير مستقر، ولكن لديه نويدتين ابتدائيتين وهما اليورانيوم-238 واليورانيوم-235 لهما عمر النصف طويل وهها موجودتين بكميات كبيرة في قشرة الأرض، جنبا إلى جنب مع اليورانيوم-234. الوزن الذري القياسي لليورانيوم الطبيعي هو 238.02891(3). وقد تم إنتاج نظائر أخرى مثل اليورانيوم-232 في مفاعل استنسال سريع.

يتكون اليورانيوم الطبيعي من ثلاثة نظائر رئيسية، يورانيوم-238 (99.2739–99.2752%) وفرة طبيعية، يورانيوم-235 (0.7198–0.7202%)، ويورانيوم-234 (0.0050–0.0059%).[1] كل النظائر الثلاثة هي نشاط إشعاعي، مما ينشئ النظائر المشعة، حيث يكون اليورانيوم-238 هو المستقر والأكثر وفرة والذي له عمر النصف 4.4683×109 سنة (المقترب من عمر الأرض). اليورانيوم-238 هو باعث α، ويتحلل من خلال سلسلة اليورانيوم المكونة من 18 عضوا من الرصاص-206. سلسلة اضمحلال اليورانيوم-235 (التي تسمى تاريخيا اليورانيوم أكتينو) لديها 15 عضوا ينتهي بالرصاص-207. معدلات ثابتة من الاضمحلال في هذه السلسلة تجعل المقارنة بين نسب النظائر الأم والنظائر المتولدة مفيدة في عناصر التعارف الإشعاعي. اليورانيوم-233 مصنوع من الثوريوم-232 بالقصف النيوتروني. إن نظير اليورانيوم 235 مهم لكل من المفاعل النووي و السلاح النووي لأنه النظير الوحيد الموجود في الطبيعة بحد ملموس وهو الانشطار، أي يمكن فصلها عن طريق النيوترونات الحرارية. كما أن نظير اليورانيوم-238 مهم أيضا لأنه يمتص النيوترونات لإنتاج نظائر مشعة تتلاشى بعد ذلك إلى نظائر البلوتونيوم-239، وهو أيضا مادة انشطارية.

الأكتينيدات مقابل منتجات الانشطار

الأكتينيدات ومنتجات الانشطار بالنسبة لعمر النصف
أكتينيدات[2] بالنسبة لسلسلة اضمحلال مجال
عمر النصف (y) 		ناتج إنشطار نووي من إنتاج 235U[3]
سلسلة اضمحلال سلسلة اضمحلال سلسلة اضمحلال سلسلة اضمحلال
4.5–7% 0.04–1.25% <0.001%
228Ra№ 4–6 † 155Euþ
244Cmƒ 241Puƒ 250Cf 227Ac№ 10–29 90Sr 85Kr 113mCdþ
232Uƒ 238Puƒ№ 243Cmƒ 29–97 137Cs 151Smþ 121mSn
248Bk[4] 249Cfƒ 242mAmƒ 141–351

لا توجد منتجات الانشطار
لها عمر النصف .
في المجال 100-210 ألف
  سنة ...

241Amƒ 251Cfƒ[5] 430–900
226Ra№ 247Bk 1.3 k – 1.6 k
240Puƒ№ 229Th№ 246Cmƒ 243Amƒ 4.7 k – 7.4 k
245Cmƒ 250Cm 8.3 k – 8.5 k
239Puƒ№ 24.1 k
230Th№ 231Pa№ 32 k – 76 k
236Npƒ 233Uƒ№ 234U№ 150 k – 250 k ‡ 99Tc₡ 126Sn
248Cm 242Puƒ 327 k – 375 k 79Se₡
1.53 M 93Zr
237Npƒ№ 2.1 M – 6.5 M 135Cs₡ 107Pd
236U№ 247Cmƒ 15 M – 24 M 129I₡
244Pu№ 80 M

... ولا تتجاوز 15.7 مليون سنة[6]

232Th№ 238U№ 235Uƒ№ 0.7 G – 14.1 G

أسطورة للرموز فوق
₡  يحتوي على التقاط نيوترون حراري في نطاق 8–50 الحظائر
ƒ  مادة انشطارية
m  مصاوغ نووي
№  مصدر طبيعي مشع (عادي)
þ  السم النيوتروني (التقاطع الحراري النيوترون المقطع العرضي أكبر من الحظائر 3K)
†  نطاق 4–97 سنة: منتج انشطاري متوسط العمر
‡  أكثر من 200,000 سنة: منتج الانشطار طويل العمر

قائمة النظائر

رمز
النويدة 		الاسم
التاريخي 		Z(ب) N(ن)  
كتلة النظير (u)
  		عمر النصف[n 1] نوع
الاضمحلال[7]

[n 2]

 النظائر
المتولدة[n 3]		 دوران
نووي 		تركيب
النظائر
التمثيلي
(كسر مولي) 		مجال التفاوت
الطبيعي
(كسر مولي)
الطاقة المحررة
215U[8] 92 123 2.24 ms α 211Th 5/2−#
216U[8][9] 92 124 4.3 ms α 212Th 0+
217U 92 125 217.02437(9) 26(14) ms
[16(+21−6) ms] 		α 213Th 1/2−#
218U 92 126 218.02354(3) 6(5) ms α 214Th 0+
219U 92 127 219.02492(6) 55(25) µs
[42(+34−13) µs] 		α 215Th 9/2+#
220U 92 128 220.02472(22)# 60# ns α 216Th 0+
β+ (rare) 220Pa
221U 92 129 221.02640(11)# 700# ns α 217Th 9/2+#
β+ (rare) 221Pa
222U 92 130 222.02609(11)# 1.4(7) µs
[1.0(+10−4) µs] 		α 218Th 0+
β+ (10−6%) 222Pa
223U 92 131 223.02774(8) 21(8) µs
[18(+10−5) µs] 		α 219Th 7/2+#
224U 92 132 224.027605(27) 940(270) µs α 220Th 0+
225U 92 133 225.02939# 61(4) ms α 221Th (5/2+)#
226U 92 134 226.029339(14) 269(6) ms α 222Th 0+
227U 92 135 227.031156(18) 1.1(1) min α 223Th (3/2+)
β+ (.001%) 227Pa
228U 92 136 228.031374(16) 9.1(2) min α (95%) 224Th 0+
EC (5%) 228Pa
229U 92 137 229.033506(6) 58(3) min β+ (80%) 229Pa (3/2+)
α (20%) 225Th
230U 92 138 230.033940(5) 20.8 d α 226Th 0+
SF (1.4×10−10%) (various)
β+β+ (rare) 230Th
231U 92 139 231.036294(3) 4.2(1) d EC 231Pa (5/2)(+#)
α (.004%) 227Th
232U 92 140 232.0371562(24) 68.9(4) y α 228Th 0+
CD (8.9×10−10%) 208Pb
24Ne
CD (5×10−12%) 204Hg
28Mg
SF (10−12%) (various)
233U 92 141 233.0396352(29) 1.592(2)×105 y α 229Th 5/2+
SF (6×10−9%) (various)
CD (7.2×10−11%) 209Pb
24Ne
CD (1.3×10−13%) 205Hg
28Mg
234U[n 4][n 5] Uranium II 92 142 234.0409521(20) 2.455(6)×105 y α 230Th 0+ [0.000054(5)][n 6] 0.000050–
0.000059
SF (1.73×10−9%) (various)
CD (1.4×10−11%) 206Hg
28Mg
CD (9×10−12%) 184Hf
26Ne
24Ne
234mU 1421.32(10) keV 33.5(20) ms 6−
235U[n 7][n 8][n 9] Actin Uranium
Actino-Uranium 		92 143 235.0439299(20) 7.04(1)×108 y α 231Th 7/2− [0.007204(6)] 0.007198–
0.007207
SF (7×10−9%) (various)
CD (8×10−10%) 186Hf
25Ne
24Ne
235mU 0.0765(4) keV ~26 min IT 235U 1/2+
يورانيوم-236 Thoruranium[10] 92 144 236.045568(2) 2.342(3)×107 y α 232Th 0+
SF (9.6×10−8%) (various)
236m1U 1052.89(19) keV 100(4) ns (4)−
236m2U 2750(10) keV 120(2) ns (0+)
237U 92 145 237.0487302(20) 6.75(1) d β− 237Np 1/2+
238U[n 5][n 7][n 8] Uranium I 92 146 238.0507882(20) 4.468(3)×109 y α 234Th 0+ [0.992742(10)] 0.992739–
0.992752
SF (5.45×10−5%) (various)
β−β− (2.19×10−10%) 238Pu
238mU 2557.9(5) keV 280(6) ns 0+
239U 92 147 239.0542933(21) 23.45(2) min β− 239Np 5/2+
239m1U 20(20)# keV >250 ns (5/2+)
239m2U 133.7990(10) keV 780(40) ns 1/2+
240U 92 148 240.056592(6) 14.1(1) h β− 240Np 0+
α (10−10%) 236Th
241U 92 149 241.06033(32)# 5# min β− 241Np 7/2+#
242U 92 150 242.06293(22)# 16.8(5) min β− 242Np 0+
  1. توضيحات:
    s: ثانية
    ms: ميلي ثانية
    µs: ميكرو ثانية
    ns:نانو ثانية
    min: دقيقة
    h: ساعة
    d: يوم
    y: سنة
  2. المختصرات:
    CD: اضمحلال عنقودي
    EC: التقاط إلكترون
    IT: مصاوغ نووي
    SF: انشطار تلقائي
  3. النظائر المستقرة، النظائر شبه المستقرة (عمر النصف أطول من عمر الكون)
  4. المستخدم في التأريخ باليورانيوم-ثوريوم
  5. المستخدم في التأريخ بيورانيوم-يورانيوم
  6. المتوسط من ناتج اضمحلال 238U
  7. نويدة ابتدائية نويدة مشعة
  8. المستخدم في التأريخ بيورانيوم-رصاص
  9. مهم في الإنشاء النووي

ملاحظات

  • تقييم تكوين النظائر هو لمعظمها ولكن ليس جميع العينات التجارية.
  • دقة وفرة النظائر والكتلة الذرية محدودة من خلال الاختلافات. وينبغي أن تنطبق النطاقات المحددة على أي مادة أرضية عادية.
  • ومن المعروف عينات استثنائية جيولوجيا التي تكوِّن النظائر تقع خارج نطاق ذكرت. وقد يتجاوز عدم التيقن في الكتلة الذرية القيمة المعلنة لهذه العينات.
  • قد تكون المواد المتاحة تجاريا قد تعرضت لتجزئة النظائر غير معلنة أو غير مقصودة. يمكن أن تحدث انحرافات كبيرة عن كتلة معينة وتكوينها.
  • القيم التي تم وضع علامة # عليها ليست مشتقة بحتة من البيانات التجريبية، ولكن على الأقل جزئيا من الاتجاهات المنهجية. يدور بين قوسين يدور بحجج مهمة ضعيفة.
  • ترد أوجه عدم التيقن في شكل موجز بين قوسين بعد الأرقام الأخيرة المقابلة. وتدل على عدم التيقن وعلى انحراف معياري واحد، باستثناء التركيب النظيري والكتلة الذرية القياسية من إيوباك، التي تستخدم أوجه عدم اليقين الموسعة.

المراجع

  1. "Uranium Isotopes". GlobalSecurity.org. مؤرشف من الأصل في 2 مايو 201914 مارس 2012.
  2. Plus radium (element 88). While actually a sub-actinide, it immediately precedes actinium (89) and follows a three-element gap of instability after بولونيوم (84) where no nuclides have half-lives of at least four years (the longest-lived nuclide in the gap is radon-222 with a half life of less than four days). Radium's longest lived isotope, at 1,600 years, thus merits the element's inclusion here.
  3. Specifically from حرارة النيوترون fission of U-235, e.g. in a typical مفاعل نووي.
  4. Milsted, J.; Friedman, A. M.; Stevens, C. M. (1965). "The alpha half-life of berkelium-247; a new long-lived isomer of berkelium-248". Nuclear Physics. 71 (2): 299. Bibcode:1965NucPh..71..299M. doi:10.1016/0029-5582(65)90719-4.
    "The isotopic analyses disclosed a species of mass 248 in constant abundance in three samples analysed over a period of about 10 months. This was ascribed to an isomer of Bk248 with a half-life greater than 9 y. No growth of Cf248 was detected, and a lower limit for the β− half-life can be set at about 104 y. No alpha activity attributable to the new isomer has been detected; the alpha half-life is probably greater than 300 y."
  5. This is the heaviest nuclide with a half-life of at least four years before the "جزيرة الثبات".
  6. Excluding those "نويدة ابتدائية" nuclides with half-lives significantly in excess of 232Th; e.g., while 113mCd has a half-life of only fourteen years, that of 113Cd is nearly eight quadrillion years.
  7. "Universal Nuclide Chart". nucleonica. مؤرشف من الأصل في 19 فبراير 2017.
  8. Y. Wakabayashi; K. Morimoto; D. Kaji; H. Haba; M. Takeyama; S. Yamaki; K. Tanaka; K. Nishio; M. Asai; M. Huang,; J. Kanaya; M. Murakami; A. Yoneda; K. Fujita; Y. Narikiyo; T.Tanaka; S.Yamamoto; K. Morita (2014). "New Isotope Candidates, 215U and 216U" ( كتاب إلكتروني PDF ). RIKEN Accel. Prog. Rep. 47: xxii. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 4 مارس 2016.
  9. H. M. Devaraja; S. Heinz; O. Beliuskina; V. Comas; S. Hofmann; C. Hornung; G. Münzenberg; K. Nishio; D. Ackermann; Y. K. Gambhir; M. Gupta; R. A. Henderson; F. P. Heßberger; J. Khuyagbaatar; B. Kindler; B. Lommel; K. J. Moody; J. Maurer; R. Mann; A. G. Popeko; D. A. Shaughnessy; M. A. Stoyer; A. V. Yeremin (2015). "Observation of new neutron-deficient isotopes with Z ≥ 92 in multinucleon transfer reactions" ( كتاب إلكتروني PDF ). Physics Letters B. 748: 199–203. Bibcode:2015PhLB..748..199D. doi:10.1016/j.physletb.2015.07.006. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 1 يوليو 2019.
  10. Trenn, Thaddeus J. (1978). "Thoruranium (U-236) as the extinct natural parent of thorium: The premature falsification of an essentially correct theory". Annals of Science. 35 (6): 581–97. doi:10.1080/00033797800200441.

موسوعات ذات صلة :