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Uran-235 ist ein natürlich vorkommendes Isotop von Uranmetall. Es ist das einzige spaltbare Uranisotop, das zur Kernspaltung fähig ist. Uran-235 ist das einzige spaltbare radioaktive Isotop, das ein primordiales Nuklid ist, das in der Natur in seiner jetzigen Form schon vor der Erschaffung der Erde existierte.

Uran-235 Identifikation

CAS-Nummer: 15117-96-1

Uran-235 Quelle

Arthur Jeffrey Dempster war der erste, der dieses radioaktive Metallisotop 1935 entdeckte.Uran-235 macht etwa 0,72 % des gesamten in der Natur vorkommenden Urans aus, während Uran-238 (ein weiteres radioaktives Isotop) über 99 % der restlichen Masse des Metalls ausmacht. Uran-235 wird im Diffusionsverfahren unter Verwendung von Uranhexafluorid (UF6)-Gas von Uran-238 getrennt. Hoch angereichertes Uran kann bis zu 40 % Uran-235 enthalten.

Uran-235 Symbol

Das Symbol oder die Formel für dieses radioaktive Isotop ist 235U. Es wird auch als U-235 bezeichnet.

Bild 1 – Uran-235

Eigenschaften von Uran-235

Dieses spaltbare Material hat folgende Eigenschaften:

Aussehen: Es ist ein silberfarbenes Metall.

Molekulargewicht: Das Molekulargewicht dieses Metalls beträgt 235.044 g/mol.

Atomzahl: Die Ordnungszahl für dieses Metall ist 92.

Atomische Masse: Seine Massenzahl ist 235.0439299 u (unified atomic mass units).

Kritische Masse: Die kritische Masse für dieses radioaktive Isotop beträgt 52 kg.

Kritischer Durchmesser: Sein kritischer Durchmesser beträgt 17 cm.

Uran-235 Kern

Der Kern eines Isotops dieses radioaktiven Metalls besteht aus 92 Protonen und 143 Neutronen.

Uran-235 Radioaktiver Zerfall

Der instabile Kern dieses radioaktiven Isotops verliert Energie, indem er ionisierende Teilchen aussendet, um einen stabilen Zustand zu erreichen. Es unterliegt einem Alphazerfall, indem es Alphastrahlen (α) mit einer Zerfallsenergie von 4,679 MeV abstrahlt.

Uran-235 Zerfallsgleichung

Nachfolgend eine Zerfallsgleichung für den Alphazerfall dieses Isotops:

92235U → 90231Th + 24He

Hier steht das He (Helium) für ein Alpha(α)-Teilchen.

Uran-235 unterliegt während des radioaktiven Zerfalls einer spontanen Spaltung; allerdings kann keine Standardgleichung diese Reaktion darstellen, da ihre Ergebnisse ziemlich unvorhersehbar sind.

Uran-235 Zerfallskette

Die Zerfallskette dieses radioaktiven Metalls ist als Actinium-Serie bekannt, wobei Thorium-231 das nächste Isotop in diesem Zerfallsprozess ist. Damit ist Thorium-231 das Tochternuklid dieses Isotops. Uran-235 ist auch als Actinouranium bekannt, da es das Stammisotop der Actinium-Reihe ist. Es erzeugt Blei als letztes stabiles Element dieser Alpha-Zerfallskette. Hier ist die vollständige Zerfallsreihe dieses Isotops:

Uran-235 →Thorium-231 → Protactinium-231 →Actinium-227 →Thorium-227 →Radium-223 →Radon-219 →Polonium-215 →Blei-211 →Bismut-211 →Thallium-207→ Blei-207 (stabil)

Uran-235 Halbwertszeit

Dieses radioaktive Isotop braucht 703,800.000 Jahre, um zu zerfallen und auf die Hälfte seiner ursprünglichen Menge zu reduzieren.

Spaltreaktion von Uran-235

Es war das erste spaltbare Uranisotop, das entdeckt wurde. Wenn ein Neutron der U-235-Spaltreaktion einen anderen Kern dieses Metalls zur Spaltung bringt, wird die gesamte Kettenreaktion fortgesetzt. Dieser Zustand wird als „kritischer Zustand“ bezeichnet, während die Masse des U-235, die zur Herstellung dieses Zustands erforderlich ist, als „kritische Masse“ bezeichnet wird. Es ist möglich, eine kritische Kettenreaktion mit einer geringen Konzentration von U-235 zu erreichen. In diesen Fällen werden die Neutronen gedämpft, um ihre Geschwindigkeit in der Reaktion zu verringern, da die Wahrscheinlichkeit einer Spaltung mit langsamen Neutronen größer ist als mit schnellen Neutronen. Bei dieser Kettenreaktion entstehen viele Fragmente mit mittlerer radioaktiver Masse, die durch radioaktiven Zerfall selbst Energie erzeugen können. Bei der Spaltung von Uran-235 werden große Mengen an Energie erzeugt.

Der größte Teil des gesamten Uran-235 zerfällt bei der Spaltung in kleinere Kerne. Nur eine winzige Menge dieses Materials unterliegt dem Neutroneneinfang und bildet Uran-236.

Verwendung von Uran-235

Die Tatsache, dass dieses Isotop ein spaltbares Material ist, das große Mengen an Wärme und Energie erzeugen kann, macht es in der Industrie sehr nützlich.

Verwendung in Kernreaktoren

Es wird häufig in Kernreaktoren verwendet, da es in der Lage ist, genügend Neutronen zu erzeugen, um die Kernspaltungsreaktion aufrecht zu erhalten oder fortzusetzen. Er benötigt jedoch einen Neutronenmoderator, der die Kettenreaktion durch Verlangsamung der Neutronen aufrechterhält. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Konzentration von U-235 im natürlich vorkommenden Uran sehr gering ist. Manchmal werden auch Steuerstäbe zur Verlangsamung des gesamten Prozesses in Kernreaktoren eingesetzt. Steuerstäbe bestehen aus Elementen wie Bor und Kadmium, die in der Lage sind, die überschüssigen Alphateilchen zu absorbieren, ohne selbst eine Spaltung zu durchlaufen. Mit Hilfe der Moderatoren und der Steuerstäbe kann natürliches Uran-235 für industrielle Zwecke verwendet werden. Es wird als Energiequelle für Wetterstationen in abgelegenen Gebieten und für Raumfahrzeuge verwendet.

Mit Uran-235 angereichertes Uranmetall wird in Schwerwasserreaktoren verwendet, während Leichtwasserreaktoren niedrig angereichertes Uran verwenden.

Verwendung in Kernwaffen

Dieses radioaktive Metall wird manchmal bei der Herstellung von Kernwaffen als Ersatz für abgereichertes Uran verwendet. Hochangereichertes Uran wurde für die Atombombe namens Little Boy verwendet, die während des 2. Weltkriegs (6. August 1945) auf Hiroshima abgeworfen wurde.

Verwendung in der radioaktiven Datierung

Die radioaktiven Eigenschaften dieses Isotops werden zur Bestimmung des Alters vieler Objekte, einschließlich Fossilien und Felsen, verwendet. Die lange Halbwertszeit dieses Metalls hilft bei der Bestimmung des korrekten Alters dieser Objekte.

Wie kann Uran-235 die menschliche Gesundheit beeinflussen?

Diese radioaktive Substanz kann durch Einatmen oder Einnahme von kontaminierten Lebensmitteln oder Wasser in den menschlichen Körper gelangen. Der größte Teil des eingeatmeten oder aufgenommenen U-235 verlässt den Körper, mit Ausnahme eines kleinen Teils, der sich in den Nieren oder Knochen ansammelt und dort zerfällt. Es erhöht das Risiko von Leberschäden und Krebs.

Uran-235 kann als reiche Energiequelle genutzt werden. Ein Pfund dieses radioaktiven Materials enthält die gleiche Menge an Energie wie eine Million Liter Benzin. Um so viel Energie aus diesem Metall zu gewinnen, muss natürlich vorkommendes Uran angereichert werden, so dass es mindestens 2-3% Uran-235 enthält, statt nur 0,72%.