Chemistry Learner

Uran-235 jest naturalnie występującym izotopem Uranu metalu. Jest to jedyny rozszczepialny izotop uranu zdolny do podtrzymania rozszczepienia jądrowego. Uran-235 jest jedynym rozszczepialnym izotopem promieniotwórczym, który jest pierwotnym nuklidem występującym w przyrodzie w obecnej postaci przed powstaniem Ziemi.

Uran-235 Identyfikacja

Numer CAS: 15117-96-1

Uran-235 Źródło

Arthur Jeffrey Dempster był pierwszą osobą, która odkryła ten radioaktywny izotop metalu w 1935 roku.Uran-235 stanowi około 0,72% całkowitej ilości uranu występującego w przyrodzie, a Uran-238 (inny radioaktywny izotop) stanowi ponad 99% pozostałej masy metalu. Uran-235 jest oddzielany od uranu-238 w procesie dyfuzji przy użyciu sześciofluorku uranu (UF6). Uran wysoko wzbogacony może zawierać do 40% uranu-235.

Uran-235 Symbol

Symbolem lub wzorem tego izotopu promieniotwórczego jest 235U. Jest on również oznaczany jako U-235.

Zdjęcie 1 – Uran-235

Właściwości Uranu-235

Ten materiał rozszczepialny ma następujące właściwości:

Wygląd: Jest to metal o barwie srebrnej.

Masa cząsteczkowa: Masa cząsteczkowa tego metalu wynosi 235,044 g/mol.

Liczba atomowa: Liczba atomowa dla tego metalu wynosi 92.

Masa atomowa: Jego liczba masowa wynosi 235,0439299 u (zunifikowane atomowe jednostki masy).

Masa krytyczna: Masa krytyczna dla tego radioaktywnego izotopu wynosi 52 kg.

Średnica krytyczna: Jego średnica krytyczna wynosi 17 cm.

Jądro Uranu-235

W jądrze jednego izotopu tego radioaktywnego metalu znajdują się 92 protony i 143 neutrony.

Rozpad promieniotwórczy Uranu-235

Niestabilne jądro tego radioaktywnego izotopu traci energię przez emisję cząstek jonizujących na osiągnięcie stanu stabilnego. Ulega on rozpadowi alfa, emitując promienie alfa (α) o energii rozpadu 4,679 MeV.

Równanie rozpadu Uranu-235

Poniżej przedstawiono równanie rozpadu alfa tego izotopu:

92235U → 90231Th + 24He

Tutaj He (hel) reprezentuje jedną cząstkę alfa (α).

Uran-235 ulega spontanicznemu rozszczepieniu podczas rozpadu promieniotwórczego; jednak żadne standardowe równanie nie może przedstawić tej reakcji, ponieważ jej wyniki są dość nieprzewidywalne.

Łańcuch rozpadu uranu-235

Łańcuch rozpadu tego radioaktywnego metalu jest znany jako szereg aktynowy, a tor-231 jest kolejnym izotopem w tym procesie rozpadu. To sprawia, że tor-231 jest nuklidem pochodnym tego izotopu. Uran-235 jest również znany jako aktynouran, ponieważ jest on macierzystym izotopem szeregu aktynu. W wyniku jego rozpadu powstaje ołów jako ostatni stabilny pierwiastek w tym łańcuchu rozpadu alfa. Oto pełna seria rozpadu tego izotopu:

Uran-235 →Thor-231 → Protaktyn-231 →Aktyna-227 →Thor-227 →Rad-223 →Rad-219 →Polon-215 →Lead-211 →Bizmut-211 →Thal-207→Ołów-207 (stabilny)

Uran-235 Czas połowicznego rozpadu

Ten promieniotwórczy izotop potrzebuje 703,800 000 lat, aby się rozpadł i zredukował do połowy swojej początkowej ilości.

Reakcja rozszczepienia uranu-235

To był pierwszy rozszczepialny izotop uranu, który został odkryty. Kiedy jeden neutron z reakcji rozszczepienia U-235 powoduje rozszczepienie innego jądra tego metalu, powoduje to kontynuację całej reakcji łańcuchowej. Stan ten nazywany jest „stanem krytycznym”, natomiast masa U-235 potrzebna do jego wytworzenia nazywana jest „masą krytyczną”. Możliwe jest osiągnięcie krytycznej reakcji łańcuchowej przy niskiej koncentracji U-235. W takich przypadkach neutrony są moderowane, aby zmniejszyć ich prędkość w reakcji, ponieważ szanse na rozszczepienie są większe przy powolnych neutronach niż przy szybkich. W wyniku tej reakcji łańcuchowej powstaje wiele fragmentów o pośredniej masie promieniotwórczej, które są zdolne do wytwarzania energii poprzez samodzielne uleganie rozpadowi promieniotwórczemu. Rozszczepienie Uranu-235 wytwarza duże ilości energii.

Większość całkowitego Uranu-235 rozpada się na mniejsze jądra podczas rozszczepienia. Tylko niewielka ilość tego materiału ulega wychwytowi neutronów tworząc Uran-236.

Użytki Uranu-235

Fakt, że izotop ten jest materiałem rozszczepialnym zdolnym do wytwarzania dużych ilości ciepła i energii czyni go wysoce użytecznym w przemyśle.

Użytki w reaktorach jądrowych

Jest szeroko stosowany w reaktorach jądrowych, ponieważ jest w stanie wytworzyć wystarczającą ilość neutronów do podtrzymania lub kontynuowania reakcji rozszczepienia jądra atomowego. Jednakże, potrzebuje moderatora neutronów, aby pomóc mu podtrzymać reakcję łańcuchową poprzez spowolnienie neutronów. Wynika to z faktu, że stężenie U-235 w naturalnie występującym uranie jest bardzo niskie. Czasami do spowolnienia całego procesu w reaktorach jądrowych używa się również prętów kontrolnych. Pręty kontrolne wykonane są z takich pierwiastków jak bor i kadm, które są w stanie pochłaniać nadmiar cząstek alfa, same nie ulegając rozszczepieniu. Przy pomocy moderatorów i prętów kontrolnych naturalny uran-235 może być wykorzystywany do celów przemysłowych. Jest on używany jako źródło zasilania dla stacji meteorologicznych w odległych rejonach i pojazdów kosmicznych.

Uran metaliczny wzbogacony o Uran-235 jest używany w reaktorach ciężkowodnych, podczas gdy reaktory lekkowodne używają Uranu nisko wzbogaconego.

Usługi w broni jądrowej

Ten radioaktywny metal jest czasami używany w produkcji broni jądrowej jako substytut zubożonego Uranu. Wysoko wzbogacony uran został użyty do bomby atomowej o nazwie Little Boy, która została zrzucona na Hiroszimę podczas II wojny światowej (6 sierpnia 1945 r.).

Usługi w datowaniu radioaktywnym

Właściwości radioaktywne tego izotopu są wykorzystywane do określania wieku wielu obiektów, w tym skamieniałości i skał. Długi okres połowicznego rozpadu tego metalu pomaga ustalić prawidłowy wiek tych obiektów.

Jak Uran-235 może wpływać na zdrowie człowieka?

Ta substancja radioaktywna może dostać się do organizmu człowieka poprzez wdychanie lub spożycie skażonej żywności lub wody. Większość wdychanego lub połkniętego U-235 opuszcza organizm z wyjątkiem niewielkiej części, która gromadzi się w nerkach lub kościach ulegając rozkładowi. Zwiększa to ryzyko uszkodzenia wątroby i raka.

Uran-235 może być wykorzystywany jako bogate źródło energii. Jeden funt tego radioaktywnego materiału zawiera taką samą ilość energii jak milion galonów benzyny. Aby uzyskać tyle energii z tego metalu, konieczne jest wzbogacenie naturalnie występującego uranu, aby zawierał co najmniej 2-3% uranu-235 zamiast zaledwie 0,72%.

.