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L’uranio-235 è un isotopo naturale dell’uranio metallico. E’ l’unico isotopo fissile dell’Uranio in grado di sostenere la fissione nucleare. L’uranio-235 è l’unico isotopo radioattivo fissile che è un nuclide primordiale esistente in natura nella sua forma attuale da prima della creazione della Terra.

Uranio-235 Identificazione

Numero CAS: 15117-96-1

Uranio-235 Fonte

Arthur Jeffrey Dempster fu la prima persona a scoprire questo isotopo metallico radioattivo nel 1935.L’uranio-235 costituisce circa lo 0,72% dell’uranio totale che si trova in natura, mentre l’uranio-238 (un altro isotopo radioattivo) costituisce più del 99% della massa rimanente del metallo. L’Uranio-235 è separato dall’Uranio-238 in seguito al processo di diffusione usando il gas Esafluoruro di Uranio (UF6). L’uranio altamente arricchito può contenere fino al 40% di uranio-235.

Uranio-235 Simbolo

Il simbolo o la formula di questo isotopo radioattivo è 235U. È anche indicato con U-235.

Immagine 1 – Uranio-235

Proprietà dell’Uranio-235

Questo materiale fissile ha le seguenti proprietà:

Apparenza: È un metallo color argento.

Peso molecolare: Il peso molecolare di questo metallo è 235,044 g/mol.

Numero atomico: Il numero atomico di questo metallo è 92.

Massa atomica: Il suo numero di massa è 235.0439299 u (unità di massa atomica unificata).

Massa critica: La massa critica per questo isotopo radioattivo è 52 kg.

Diametro critico: Il suo diametro critico è 17 cm.

Nucleo dell’uranio-235

Ci sono 92 protoni e 143 neutroni nel nucleo di un isotopo di questo metallo radioattivo.

Decadimento radioattivo dell’uranio-235

Il nucleo instabile di questo isotopo radioattivo perde energia emettendo particelle ionizzanti per raggiungere uno stato stabile. Subisce il decadimento alfa irradiando raggi alfa (α) con un’energia di decadimento di 4,679 MeV.

Equazione di decadimento dell’uranio-235

Segue un’equazione di decadimento per il decadimento alfa di questo isotopo:

92235U → 90231Th + 24He

Qui l’He (elio) rappresenta una particella alfa (α).

L’uranio-235 subisce la fissione spontanea durante il decadimento radioattivo; tuttavia, nessuna equazione standard può rappresentare questa reazione poiché i suoi risultati sono abbastanza imprevedibili.

Catena di decadimento dell’uranio-235

La catena di decadimento di questo metallo radioattivo è conosciuta come la serie di attinio con il torio-231 che è il prossimo isotopo in questo processo di decadimento. Il torio-231 è il nuclide figlio di questo isotopo. L’uranio-235 è anche conosciuto come attinouranio in quanto è l’isotopo genitore della serie dell’attinio. Produce il piombo come elemento stabile finale di questa catena di decadimento alfa. Ecco la serie completa di decadimento di questo isotopo:

Uranio-235 →Torio-231 →Protattinio-231 →Attinio-227 →Torio-227 →Radio-223 →Radon-219 →Polonio-215 →Lead-211 →Bismuto-211 →Tallio-207→ Piombo-207 (stabile)

Uranio-235 Vita media

Questo isotopo radioattivo richiede 703,800.000 anni per decadere e ridursi alla metà della sua quantità iniziale.

Reazione di fissione dell’uranio-235

È stato il primo isotopo fissile dell’uranio ad essere scoperto. Quando un neutrone della reazione di fissione dell’U-235 causa la fissione di un altro nucleo di questo metallo, fa continuare l’intera reazione a catena. Questa condizione è chiamata “condizione critica”, mentre la massa di U-235 necessaria per produrre questa condizione è chiamata “massa critica”. È possibile ottenere una reazione a catena critica con una bassa concentrazione di U-235. In questi casi, i neutroni sono moderati per abbassare la loro velocità nella reazione, poiché le possibilità di fissione sono maggiori con neutroni lenti che con neutroni veloci. Questa reazione a catena produce molti frammenti intermedi di massa radioattiva che sono capaci di produrre energia subendo essi stessi il decadimento radioattivo. La fissione dell’Uranio-235 produce alte quantità di energia.

La maggior parte dell’Uranio-235 totale si rompe in nuclei più piccoli durante la fissione. Solo una piccola quantità di questo materiale subisce la cattura dei neutroni formando l’Uranio-236.

Usi dell’Uranio-235

Il fatto che questo isotopo sia un materiale fissile capace di produrre grandi quantità di calore ed energia lo rende molto utile nelle industrie.

Usi nei reattori nucleari

È ampiamente usato nei reattori nucleari per essere in grado di produrre abbastanza neutroni per sostenere o continuare la reazione di fissione nucleare. Tuttavia, ha bisogno di un moderatore di neutroni che lo aiuti a sostenere la reazione a catena rallentando i neutroni. Questo è dovuto al fatto che la concentrazione di U-235 è molto bassa nell’uranio naturale. A volte si usano anche barre di controllo per rallentare l’intero processo nei reattori nucleari. Le barre di controllo sono fatte di elementi come il boro e il cadmio che sono in grado di assorbire le particelle alfa in eccesso senza subire esse stesse la fissione. Con l’aiuto dei moderatori e delle barre di controllo, l’Uranio-235 naturale può essere usato per scopi industriali. È usato come fonte di energia per le stazioni meteorologiche in aree remote e per i veicoli spaziali.

Il metallo arricchito con Uranio-235 è usato nei reattori ad acqua pesante, mentre i reattori ad acqua leggera usano Uranio a basso arricchimento.

Uso nelle armi nucleari

Questo metallo radioattivo è talvolta usato nella produzione di armi nucleari come sostituto dell’uranio impoverito. L’uranio altamente arricchito fu usato per la bomba atomica chiamata Little Boy che fu lanciata su Hiroshima durante la seconda guerra mondiale (6 agosto 1945).

Usi nella datazione radioattiva

Le proprietà radioattive di questo isotopo sono usate per determinare l’età di molti oggetti tra cui fossili e rocce. La lunga emivita di questo metallo aiuta a scoprire l’età corretta di questi oggetti.

Come può l’uranio-235 influenzare la salute umana?

Questa sostanza radioattiva può entrare nel corpo umano attraverso l’inalazione o l’ingestione di cibo o acqua contaminati. La maggior parte dell’U-235 inalato o ingerito lascia il corpo, tranne una piccola parte che rimane accumulata nei reni o nelle ossa in fase di decomposizione. Aumenta il rischio di danni al fegato e di cancro.

L’uranio-235 può essere usato come una ricca fonte di energia. Una libbra di questo materiale radioattivo contiene la stessa quantità di energia di un milione di galloni di benzina. Per ottenere tanta energia da questo metallo, è necessario arricchire l’Uranio naturale per contenere almeno il 2-3% di Uranio-235 invece del solo 0,72%.