Chemistry Learner

Uranium-235 är en naturligt förekommande isotop av uranmetall. Det är den enda klyvbara uranisotopen som kan upprätthålla kärnklyvning. Uran-235 är den enda klyvbara radioaktiva isotopen som är en primordial nuklid som finns i naturen i sin nuvarande form sedan innan jorden skapades.

Uran-235 Identifiering

CAS-nummer: 15117-96-1

Uran-235 Källa

Arthur Jeffrey Dempster var den förste som upptäckte denna radioaktiva metallisotop 1935.Uran-235 utgör cirka 0,72 % av den totala mängden uran som finns i naturen, medan uran-238 (en annan radioaktiv isotop) utgör mer än 99 % av den återstående massan av metallen. Uranium-235 separeras från Uranium-238 genom en diffusionsprocess med hjälp av uranhexafluoridgas (UF6). Höganrikat uran kan innehålla upp till 40 % uran-235.

Uran-235 Symbol

Symbolen eller formeln för denna radioaktiva isotop är 235U. Den betecknas också med U-235.

Bild 1 – Uranium-235

Uranium-235:s egenskaper

Detta klyvbara ämne har följande egenskaper:

Utseende: Det är en silverfärgad metall.

Molekylvikt:

Molekylvikt: Molekylvikten för denna metall är 235,044 g/mol.

Atomnummer: Denna metall har en molekylvikt på 235,044 g/mol: Atomenummer: Atomnumret för denna metall är 92.

Atomvikt: Denna metall har ett atomnummer på 92.

Atomvikt: Dess masstal är 235,0439299 u (unified atomic mass units).

Kritisk massa: Denna metall har en massa på 235,0439299 u (unified atomic mass units): Kritisk massa: Den kritiska massan för denna radioaktiva isotop är 52 kg.

Kritisk diameter: Den kritiska massan för denna radioaktiva isotop är 52 kg: Den kritiska diametern är 17 cm.

Uran-235 Kärnan

Det finns 92 protoner och 143 neutroner i kärnan i en isotop av denna radioaktiva metall.

Uran-235 Radioaktivt sönderfall

Den instabila kärnan i denna radioaktiva isotop förlorar energi genom att sända ut joniserande partiklar för att nå ett stabilt tillstånd. Den genomgår alfasönderfall genom att utstråla alfastrålar (α) med en sönderfallsenergi på 4,679 MeV.

Uran-235 sönderfallsekvation

Följande är en sönderfallsekvation för alfasönderfallet av denna isotop:

92235U → 90231Th + 24He

Här representerar He (Helium) en alfapartikel (α).

Uran-235 genomgår spontan klyvning under det radioaktiva sönderfallet; ingen standardekvation kan dock representera denna reaktion eftersom dess resultat är ganska oförutsägbara.

Uran-235 sönderfallskedja

Sönderfallskedjan för denna radioaktiva metall kallas aktiniumserien, där torium-231 är nästa isotop i denna sönderfallsprocess. Det gör att torium-231 är dotternuklid till denna isotop. Uran-235 är också känt som Actinouranium eftersom det är moderisotopen i Actiniumserien. Den ger upphov till bly som det sista stabila grundämnet i denna alfasönderfallskedja. Här är den fullständiga sönderfallsserien för denna isotop:

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

Uranium-235 Halveringstid

Denna radioaktiva isotop tar 703,800 000 år att sönderfalla och minska till hälften av sin ursprungliga mängd.

Uran-235 klyvningsreaktion

Det var den första klyvbara uranisotopen som upptäcktes. När en neutron från klyvningsreaktionen för U-235 får en annan kärna av denna metall att klyvas, får den hela kedjereaktionen att fortsätta. Detta tillstånd kallas ”kritiskt tillstånd” medan den massa av U-235 som krävs för att åstadkomma detta tillstånd kallas ”kritisk massa”. Det är möjligt att uppnå en kritisk kedjereaktion med en låg koncentration av U-235. I dessa fall modereras neutronerna för att sänka deras hastighet i reaktionen eftersom risken för klyvning är större med långsamma neutroner än med snabba neutroner. Denna kedjereaktion producerar många intermediära radioaktiva massafragment som kan producera energi genom att själva genomgå radioaktivt sönderfall. Klyvningen av uran-235 producerar stora mängder energi.

Det mesta av den totala mängden uran-235 bryts ner i mindre kärnor under klyvningen. Endast en liten mängd av detta material genomgår neutroninfångning och bildar Uranium-236.

Användning av Uranium-235

Det faktum att denna isotop är ett klyvbart material som kan producera stora mängder värme och energi gör att den är mycket användbar inom industrin.

Användning i kärnkraftsreaktorer

Den används i stor utsträckning i kärnkraftsreaktorer för att den kan producera tillräckligt många neutroner för att upprätthålla eller fortsätta kärnklyvningsreaktionen. Den behöver dock en neutronmoderator som hjälper den att upprätthålla kedjereaktionen genom att bromsa neutronerna. Detta beror på att koncentrationen av U-235 är mycket låg i naturligt förekommande uran. Ibland används också kontrollstavar för att bromsa hela processen i kärnreaktorer. Kontrollstavarna är tillverkade av grundämnen som bor och kadmium som kan absorbera överflödiga alfapartiklar utan att själva genomgå klyvning. Med hjälp av moderatorer och kontrollstavar kan naturligt uran-235 användas för industriella ändamål. Det används som strömförsörjning för väderstationer i avlägsna områden och rymdfarkoster.

Uranmetall som är anrikad med Uran-235 används i tungvattenreaktorer medan lättvattenreaktorer använder låganrikat uran.

Användningar i kärnvapen

Denna radioaktiva metall används ibland i tillverkningen av kärnvapen som ett substitut för utarmat uran. Höganrikat uran användes för atombomben Little Boy som släpptes över Hiroshima under andra världskriget (6 augusti 1945).

Användning vid radioaktiv datering

De radioaktiva egenskaperna hos denna isotop används för att bestämma åldern på många föremål, inklusive fossiler och stenar. Den långa halveringstiden för denna metall hjälper till att ta reda på den korrekta åldern på dessa föremål.

Hur kan uran-235 påverka människors hälsa?

Detta radioaktiva ämne kan komma in i människokroppen genom inandning eller intag av förorenad mat eller vatten. Det mesta av det inandade eller intagna U-235 lämnar kroppen med undantag för en liten del som stannar kvar i njurar eller ben och genomgår nedbrytning. Det ökar risken för leverskador och cancer.

Uran-235 kan användas som en rik energikälla. Ett pund av detta radioaktiva material innehåller samma mängd energi som en miljon liter bensin. För att få ut så mycket energi ur denna metall är det nödvändigt att anrika naturligt förekommande uran så att det innehåller minst 2-3 % uran-235 i stället för bara 0,72 %.