Los actínidos menores son los elementos actínidos en el combustible nuclear usado distintos del uranio y el plutonio , que se denominan actínidos mayores . Los actínidos menores incluyen neptunio (elemento 93), americio (elemento 95), curio (elemento 96), berkelio (elemento 97), californio (elemento 98), einstenio (elemento 99) y fermio (elemento 100). [2] Los isótopos más importantes de estos elementos en el combustible nuclear gastado son el neptunio-237 ,americio-241 , americio-243 , curio -242 a -248 y californio -249 a -252.
El plutonio y los actínidos menores serán responsables de la mayor parte de la radiotoxicidad y la generación de calor del combustible nuclear usado a medio plazo (300 a 20.000 años en el futuro ). [3]
El plutonio de un reactor de potencia tiende a tener una mayor cantidad de plutonio-241 que el plutonio generado por las operaciones de combustión inferior diseñadas para crear plutonio apto para armas . Debido a que el plutonio apto para reactores contiene tanto 241 Pu, la presencia de americio-241 hace que el plutonio sea menos adecuado para fabricar un arma nuclear . El crecimiento de americio en plutonio es uno de los métodos para identificar el origen de una muestra desconocida de plutonio y el tiempo transcurrido desde la última vez que se separó químicamente del americio.
El americio se usa comúnmente en la industria como partícula alfa y como fuente de radiación gamma de baja energía fotónica . Por ejemplo, se utiliza en muchos detectores de humo. El americio se puede formar por captura de neutrones de 239 Pu y 240 Pu, formando 241 Pu que luego beta se desintegra a 241 Am. [4] En general, a medida que aumenta la energía de los neutrones, la relación entre la sección transversal de fisión y la sección transversal de captura de neutrones cambia a favor de la fisión . Por lo tanto, si se usa MOX en un reactor térmico , como un reactor de agua en ebullición (BWR) o un reactor de agua a presión (PWR), se puede esperar más americio en el combustible usado que en un reactor de neutrones rápidos . [5]
Algunos de los actínidos menores se han encontrado en las secuelas de las pruebas de bombas. Consulte Actínidos en el medio ambiente para obtener más detalles.
Isótopo | Fracción | D LWR | D rápido | D supertérmico |
---|---|---|---|---|
237Notario público | 0.0539 | 1.12 | -0,59 | -0,46 |
238Pu | 0.0364 | 0,17 | -1,36 | -0,13 |
239Pu | 0.451 | -0,67 | -1,46 | -1,07 |
240Pu | 0,206 | 0,44 | -0,96 | 0,14 |
241Pu | 0,121 | -0,56 | -1,24 | -0,86 |
242Pu | 0.0813 | 1,76 | -0,44 | 1.12 |
241Soy | 0.0242 | 1.12 | -0,62 | -0,54 |
Los 242mSoy | 0,000088 | 0,15 | -1,36 | -1,53 |
243Soy | 0.0179 | 0,82 | -0,60 | 0,21 |
243Cm | 0,00011 | -1,90 | -2,13 | -1,63 |
244Cm | 0,00765 | -0,15 | -1,39 | -0,48 |
245Cm | 0.000638 | -1,48 | -2,51 | -1,37 |
Suma ponderada | -0,03 | -1,16 | -0,51 |
Referencias
- ^ Sasahara, Akihiro; Matsumura, Tetsuo; Nicolaou, Giorgos; Papaioannou, Dimitri (abril de 2004). "Evaluación de fuente de rayos gamma y neutrones de combustibles gastados LWR de alta combustión UO2 y MOX" . Revista de Ciencia y Tecnología Nuclear . 41 (4): 448–456. doi : 10.3327 / jnst.41.448 .
- ^ Moyer, Bruce A. (2009). Intercambio iónico y extracción con disolventes: una serie de avances, volumen 19 . Prensa CRC. pag. 120. ISBN 9781420059700.
- ^ Stacey, Weston M. (2007). Física de Reactores Nucleares . John Wiley e hijos. pag. 240. ISBN 9783527406791.
- ^ Raj, Gurdeep (2008). Química inorgánica avanzada Vol-1, 31ª ed . Krishna Prakashan Media. pag. 356. ISBN 9788187224037.
- ^ Berthou, V .; et al. (2003). "Características de transmutación en espectros térmicos y de neutrones rápidos: aplicación al americio" (PDF) . Revista de materiales nucleares . 320 (1–2): 156–162. Código bibliográfico : 2003JNuM..320..156B . doi : 10.1016 / S0022-3115 (03) 00183-1 . Archivado desde el original (PDF) el 26 de enero de 2016 . Consultado el 31 de marzo de 2013 .
- ^ Etienne Parent (2003). "Ciclos del combustible nuclear para el despliegue de mediados de siglo" (PDF) . MIT. pag. 104. Archivado desde el original (PDF) el 25 de febrero de 2009.