Kemi Læringskursus

Uran-235 er en naturligt forekommende isotop af uranmetallet. Det er den eneste fissile uranisotop, der er i stand til at opretholde kernespaltning. Uran-235 er den eneste fissile radioaktive isotop, som er en primordial nuklid, der har eksisteret i naturen i sin nuværende form siden før Jordens skabelse.

Uran-235 Identifikation

CAS-nummer: 15117-96-1

Uran-235 Kilde

Arthur Jeffrey Dempster var den første person, der opdagede denne radioaktive metalisotop i 1935.Uran-235 udgør ca. 0,72 % af den samlede uranmængde, der findes i naturen, mens uran-238 (en anden radioaktiv isotop) udgør over 99 % af den resterende masse af metallet. Uran-235 adskilles fra uran-238 efter en diffusionsproces ved hjælp af uranhexafluorid (UF6) gas. Stærkt beriget uran kan indeholde op til 40 % uran-235.

Uran-235 Symbol

Symbolet eller formlen for denne radioaktive isotop er 235U. Den betegnes også med U-235.

Billede 1 – Uranium-235

Uranium-235s egenskaber

Dette fissile materiale har følgende egenskaber:

Udseende: Det er et sølvfarvet metal.

Molekylvægt:

Molekylvægt: Dette metal har en molekylvægt på 235,044 g/mol.

Atomnummer: Dette metal har en molekylvægt på 235,044 g/mol: Atomnummer: Atomnummeret for dette metal er 92.

Atommasse: Dette metal har et atomnummer på 92: Dens massetal er 235,0439299 u (unified atomic mass units).

Kritisk masse: Dette metal har en masse på 235,0439299 u (unified atomic mass units): Den kritiske masse for denne radioaktive isotop er 52 kg.

Kritisk diameter: Den kritiske masse for denne radioaktive isotop er 52 kg: Den kritiske diameter er 17 cm.

Uran-235 kerne

Der er 92 protoner og 143 neutroner i kernen af en isotop af dette radioaktive metal.

Uran-235 radioaktivt henfald

Den ustabile kerne af denne radioaktive isotop taber energi ved at udsende ioniserende partikler for at nå en stabil tilstand. Den gennemgår alfahenfald ved at udstråle alfastråler (α) med en henfaldsenergi på 4,679 MeV.

Uran-235 henfaldsligning

Følgende er en henfaldsligning for alfahenfaldet af denne isotop:

92235U → 90231Th + 24He

Her repræsenterer He (Helium) en alfapartikel (α).

Uran-235 gennemgår spontan spaltning under radioaktivt henfald; ingen standardligning kan dog repræsentere denne reaktion, da dens resultater er ret uforudsigelige.

Uran-235 henfaldskæde

Faldskæden for dette radioaktive metal er kendt som aktiniumserien, hvor thorium-231 er den næste isotop i denne henfaldsproces. Det gør thorium-231 til datternuklidet af denne isotop. Uran-235 er også kendt som Actinouranium, da det er moderisotopen i Actinium-serien. Den producerer bly som det sidste stabile grundstof i denne alfa-henfaldskæde. Her er den komplette henfaldsserie for denne isotop:

Uranium-235 →Thorium-231 → Protactinium-231 →Actinium-227 →Thorium-227 →Radium-223 →Radon-219 →Polonium-215 →Bly-211 →Bismuth-211 →Thallium-207→Bly-207 (stabil)

Uranium-235 Halveringstid

Denne radioaktive isotop tager 703,800.000 år at henfalde og blive reduceret til halvdelen af sin oprindelige mængde.

Uran-235 Fissionsreaktion

Det var den første fissile uranisotop, der blev opdaget. Når en neutron fra U-235-spaltningsreaktionen får en anden kerne af dette metal til at spalte, får det hele kædereaktionen til at fortsætte. Denne tilstand kaldes den “kritiske tilstand”, mens den masse af U-235, der kræves for at frembringe denne tilstand, kaldes den “kritiske masse”. Det er muligt at opnå en kritisk kædereaktion med en lav koncentration af U-235. I disse tilfælde modereres neutronerne for at sænke deres hastighed i reaktionen, da chancerne for spaltning er større med langsomme neutroner end med hurtige neutroner. Denne kædereaktion producerer mange fragmenter med mellemliggende radioaktiv masse, som er i stand til at producere energi ved selv at undergå radioaktivt henfald. Fission af uran-235 producerer store mængder energi.

Det meste af det samlede uran-235 nedbrydes i mindre kerner under fissionen. Kun en meget lille mængde af dette materiale gennemgår neutronindfangning og danner Uranium-236.

Anvendelser af Uranium-235

Det faktum, at denne isotop er et fissilt materiale, der kan producere store mængder varme og energi, gør den meget anvendelig i industrien.

Anvendelser i atomreaktorer

Den er meget anvendt i atomreaktorer, fordi den er i stand til at producere neutroner nok til at opretholde eller fortsætte en atomspaltningsreaktion. Den har dog brug for en neutronmoderator for at hjælpe den med at opretholde kædereaktionen ved at bremse neutronerne. Dette skyldes, at koncentrationen af U-235 er meget lav i naturligt forekommende uran. Nogle gange anvendes der også kontrolstave til at bremse hele processen i atomreaktorer. Kontrolstænger er fremstillet af grundstoffer som bor og cadmium, som er i stand til at absorbere de overskydende alfapartikler uden selv at blive fissioneret. Ved hjælp af moderatorer og kontrolstænger kan naturligt uran-235 anvendes til industrielle formål. Det bruges som strømforsyning til vejrstationer i fjerntliggende områder og rumfartøjer.

Uranmetal beriget med Uran-235 anvendes i tungtvandsreaktorer, mens letvandsreaktorer anvender lavt beriget uran.

Anvendelser i atomvåben

Dette radioaktive metal anvendes undertiden til fremstilling af atomvåben som erstatning for udarmet uran. Højt beriget uran blev brugt til atombomben Little Boy, der blev kastet over Hiroshima under 2. verdenskrig (6. august 1945).

Anvendelse i radioaktiv datering

De radioaktive egenskaber af denne isotop bruges til at bestemme alderen på mange genstande, herunder fossiler og sten. Den lange halveringstid for dette metal er med til at finde frem til den korrekte alder af disse genstande.

Hvordan kan uran-235 påvirke menneskers sundhed?

Dette radioaktive stof kan komme ind i menneskekroppen ved indånding eller indtagelse af forurenet mad eller vand. Det meste af det indåndede eller indtagne U-235 forlader kroppen, bortset fra en lille del, som ophobes i nyrerne eller knoglerne og undergår forrådnelse. Det øger risikoen for leverskader og kræft.

Uran-235 kan anvendes som en rig energikilde. Et pund af dette radioaktive materiale indeholder den samme mængde energi som en million galloner benzin. For at opnå så meget energi fra dette metal er det nødvendigt at berige naturligt forekommende uran til at indeholde mindst 2-3 % Uranium-235 i stedet for blot 0,72 %.