Isótopos de neptunio

Nuclidos artificiales con número atómico 93 pero con diferentes números de masa

Isótopos principales del neptunio  ( ₉₃ Np)

Isótopo Decaer abundancia vida media ( t 1/2 ) modo producto 235 Np syn 396,1 días α 231 Pa ε 235 U 236 Np syn 1,54 × 10 5  y ε 236 U β - 236 Pu α 232 Pa 237 Np rastro 2,144 × 10 6  y α 233 Pa 239 Np rastro 2.356 días β - 239 Pu

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El neptunio ( ₉₃ Np) generalmente se considera un elemento artificial , aunque se encuentran trazas en la naturaleza, por lo que no se puede dar un peso atómico estándar . Como todos los elementos traza o artificiales, no tiene isótopos estables . El primer isótopo que se sintetizó e identificó fue ²³⁹ Np en 1940, producido al bombardear ²³⁸ U con neutrones para producir ²³⁹ U, que luego experimentó la desintegración beta a ²³⁹ Np.

Se encuentran trazas en la naturaleza a partir de reacciones de captura de neutrones por átomos de uranio , un hecho que no se descubrió hasta 1951. ^[1]

Se han caracterizado veinticinco radioisótopos de neptunio , siendo el más estable²³⁷
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con una vida media de 2,14 millones de años,²³⁶
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con una vida media de 154.000 años, y ²³⁵
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con una vida media de 396,1 días. Todos los isótopos radiactivos restantes tienen vidas medias inferiores a 4,5 días, y la mayoría de ellos tienen vidas medias inferiores a 50 minutos. Este elemento también tiene 4 estados meta , siendo el más estable^{Los 236m}
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(t _1/2 22,5 horas).

Los isótopos del neptunio van desde ²¹⁹
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para ²⁴⁴
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, aunque el isótopo intermedio ²²¹
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aún no se ha observado. El modo de desintegración primario antes del isótopo más estable,²³⁷
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, es la captura de electrones (con una gran cantidad de emisión alfa ), y el modo primario después es la emisión beta . Los productos de descomposición primaria antes²³⁷
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son isótopos de uranio y protactinio , y los productos primarios posteriores son isótopos de plutonio . El uranio-237 y el neptunio-239 se consideran los principales radioisótopos peligrosos en el primer período de una hora a la semana después de la lluvia radiactiva de una detonación nuclear, con ²³⁹ Np dominando "el espectro durante varios días". ^{[2] [3]}

Lista de isótopos

Nuclido [n 1]	Z	norte	Masa isotópica ( Da ) [4] [n 2] [n 3]	Media vida	Modo de caída [n 4]	Hija isótopo [n 5]	Spin y paridad [n 6] [n 7]	Abundancia isotópica
	Energía de excitación [n 7]
219 Notario público [5]	93	126	219.03162 (9)	0,15 (+ 0,72-0,07) ms	α	215 Pa	(9 / 2−)
220 Notario público [6]	93	127	220.03254 (21) #	25 (+ 14-7) μs	α	216 Pa	1- #
222 Notario público [7]	93	129		380 (+ 260-110) ns	α	218 Pa	1- #
223 Notario público [8]	93	130	223.03285 (21) #	2,15 (+ 100-52) μs	α	219 Pa	9 / 2−
224 Notario público [9]	93	131	224.03422 (21) #	38 (+ 26-11) μs	α (83%)	220m1 Pa	1- #
					α (17%)	220m2 Pa
225 Notario público	93	132	225.03391 (8)	6 (5) ms	α	221 Pa	9 / 2− #
226 Notario público	93	133	226.03515 (10) #	35 (10) ms	α	222 Pa
227 Notario público	93	134	227.03496 (8)	510 (60) ms	α (99,95%)	223 Pa	5 / 2− #
					β + (.05%)	227 U
228 Notario público	93	135	228.03618 (21) #	61,4 (14) s	β + (59%)	228 U
					α (41%)	224 Pa
					β + , SF (0,012%)	(varios)
229 Notario público	93	136	229.03626 (9)	4,0 (2) min	α (51%)	225 Pa	5/2 + #
					β + (49%)	229 U
230 Notario público	93	137	230.03783 (6)	4,6 (3) min	β + (97%)	230 U
					α (3%)	226 Pa
231 Notario público	93	138	231.03825 (5)	48,8 (2) min	β + (98%)	231 U	(5/2) (+ #)
					α (2%)	227 Pa
232 Notario público	93	139	232.04011 (11) #	14,7 (3) min	β + (99,99%)	232 U	(4+)
					α (0,003%)	228 Pa
233 Notario público	93	140	233.04074 (5)	36,2 (1) min	β + (99,99%)	233 U	(5/2 +)
					α (0,001%)	229 Pa
234 Notario público	93	141	234.042895 (9)	4,4 (1) d	β +	234 U	(0+)
235 Notario público	93	142	235.0440633 (21)	396,1 (12) d	CE	235 U	5/2 +
					α (0,0026%)	231 Pa
236 Notario público [n 8]	93	143	236.04657 (5)	1,54 (6) × 10 5  y	CE (87,3%)	236 U	(6−)
					β - (12,5%)	236 Pu
					α (0,16%)	232 Pa
Los 236m Notario público	60 (50) keV			22,5 (4) horas	CE (52%)	236 U	1
					β - (48%)	236 Pu
237 Notario público [n 8] [n 9]	93	144	237.0481734 (20)	2,144 (7) × 10 6  y	α	233 Pa	5/2 +	Seguimiento [n 10]
					SF (2 × 10 −10 %)	(varios)
					CD (4 × 10 −12 %)	207 Tl 30 Mg
238 Notario público	93	145	238.0509464 (20)	2.117 (2) d	β -	238 Pu	2+
Los 238m Notario público	2300 (200) # keV			112 (39) ns
239 Notario público	93	146	239.0529390 (22)	2,356 (3) d	β -	239 Pu	5/2 +	Seguimiento [n 10]
240 Notario público	93	147	240.056162 (16)	61,9 (2) mínimo	β -	240 Pu	(5+)	Seguimiento [n 11]
Los 240m Notario público	20 (15) keV			7.22 (2) min	β - (99,89%)	240 Pu	1 (+)
					ES (.11%)	240 Np
241 Notario público	93	148	241.05825 (8)	13,9 (2) mínimo	β -	241 Pu	(5/2 +)
242 Notario público	93	149	242.06164 (21)	2,2 (2) min	β -	242 Pu	(1+)
Los 242m Notario público	0 (50) # keV			5,5 (1) min			6 + #
243 Notario público	93	150	243.06428 (3) #	1,85 (15) min	β -	243 Pu	(5 / 2−)
244 Notario público	93	151	244.06785 (32) #	2,29 (16) min	β -	244 Pu	(7−)
Este encabezado y pie de página de la tabla: vista

1. ^m Np: isómero nuclear excitado.
2. () - La incertidumbre (1 σ ) se da de forma concisa entre paréntesis después de los últimos dígitos correspondientes.
3. # - Masa atómica marcada con #: valor e incertidumbre derivados no de datos puramente experimentales, sino al menos en parte de las tendencias de la masa de superficie (TMS).
4. Modos de descomposición:

   CD:	Decaimiento del racimo
   CE:	Captura de electrones
   ESO:	Transición isomérica
   SF:	Fisión espontánea

5. Símbolo en negrita y cursiva como hija: el producto secundario es casi estable.
6. () valor de giro: indica giro con argumentos de asignación débiles.
7. # - Los valores marcados con # no se derivan puramente de datos experimentales, sino al menos en parte de las tendencias de los nucleidos vecinos (TNN).
8. fisionables nucleido
9. Nuclido más común
10. Producido por captura de neutrones en mineral de uranio
11. Producto de desintegración intermedio de 244 Pu

Actínidos frente a productos de fisión

Actínidos y productos de fisión por vida media v t mi
Actínidos [10] por cadena de desintegración				Rango de vida media ( a )	Productos de fisión de 235 U por rendimiento [11]
4 n	4 n +1	4 n +2	4 n +3
						4,5–7%	0,04-1,25%	<0,001%
228 Ra№				4 a 6 a	†		155 Euþ
244 cmƒ	241 Puƒ	250 Cf	227 Ac№	10-29 a		90 Sr	85 Kr	113m Cdþ
232 Uƒ		238 Puƒ	243 cmƒ	29–97 a		137 C	151 Smþ	121m Sn
248 Bk [12]	249 Cfƒ	242 m amƒ		141–351 a	Ningún producto de fisión tiene una vida media en el rango de 100 a-210 ka ...
	241 amƒ		251 Cfƒ [13]	430–900 a
		226 Ra№	247 Bk	1,3–1,6 ka
240 Pu	229 mil	246 cmƒ	243 amƒ	4,7 a 7,4 ka
	245 cmƒ	250 cm		8,3–8,5 ka
			239 Puƒ	24,1 ka
		230 mil№	231 Pa№	32–76 ka
236 Npƒ	233 Uƒ	234 U№		150-250 ka	‡	99 Tc₡	126 Sn
248 cm		242 Pu		327–375 ka			79 Se₡
				1,53 Ma		93 Zr
	237 Npƒ			2,1–6,5 Ma		135 Cs₡	107 Pd
236 U			247 cmƒ	15-24 Ma			129 I₡
244 Pu				80 Ma	... ni más allá de 15,7 Ma [14]
232 mil№		238 U№	235 Uƒ№	0,7-14,1 Ga
Leyenda de los símbolos en superíndice ₡ tiene una sección transversal de captura de neutrones térmicos en el rango de 8 a 50 graneros ƒ  isómero fisible m  metaestable № principalmente un material radiactivo natural (NORM) þ  veneno de neutrones (sección transversal de captura de neutrones térmicos superior a 3k graneros) † rango 4-97 a: producto de fisión de vida media ‡ más de 200 ka: producto de fisión de vida larga

Isótopos notables

Neptunio-235

El neptunio-235 tiene 142 neutrones y una vida media de 396,1 días. Este isótopo se descompone por:

• Emisión alfa : la energía de desintegración es de 5,2 MeV y el producto de desintegración es protactinio-231 .
• Captura de electrones : la energía de desintegración es 0,125 MeV y el producto de desintegración es uranio-235

Este isótopo de neptunio tiene un peso de 235.044 063 3 u.

Neptunio-236

El neptunio-236 tiene 143 neutrones y una vida media de 154.000 años. Puede descomponerse por los siguientes métodos:

• Captura de electrones : la energía de desintegración es 0,93 MeV y el producto de desintegración es uranio-236 . Este suele decaer (con una vida media de 23 millones de años) a torio-232 .
• Emisión beta : la energía de desintegración es de 0,48 MeV y el producto de desintegración es plutonio-236 . Este suele decaer (vida media 2,8 años) a uranio-232 , que suele decaer (vida media 69 años) a torio-228 , que se degrada en unos pocos años a plomo-208 .
• Emisión alfa : la energía de desintegración es 5.007 MeV y el producto de desintegración es protactinio-232 . Este decae con una vida media de 1,3 días a uranio-232.

Este isótopo particular de neptunio tiene una masa de 236,04657 u. Es un material fisible con una masa crítica de 6,79 kg (15,0 lb). ^[15]

²³⁶
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se produce en pequeñas cantidades a través de las reacciones de captura (n, 2n) y (γ, n) de ²³⁷
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, ^[16] sin embargo, es casi imposible separar en cantidades significativas de su matriz²³⁷
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. ^[17] Es por esta razón que a pesar de su baja masa crítica y alta sección transversal de neutrones, no se ha investigado como combustible nuclear en armas o reactores. Sin embargo,²³⁶
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se ha considerado para su uso en espectrometría de masas y como trazador radiactivo , porque decae predominantemente por emisión beta con una vida media larga. ^[18] Se han investigado varias rutas de producción alternativas para este isótopo, a saber, las que reducen la separación isotópica de²³⁷
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o el isómero ^{Los 236m}
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. Las reacciones más favorables para acumular²³⁶
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se demostró que eran irradiaciones de protones y deuterones de uranio-238 . ^[18]

Neptunio-237

Esquema de desintegración de neptunio-237 (simplificado)

²³⁷
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se desintegra a través de la serie del neptunio , que termina con talio-205 , que es estable, a diferencia de la mayoría de los otros actínidos , que se desintegran en isótopos estables de plomo .

En 2002, ²³⁷
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demostró ser capaz de sostener una reacción en cadena con neutrones rápidos , como en un arma nuclear , con una masa crítica de alrededor de 60 kg. ^[19] Sin embargo, tiene una baja probabilidad de fisión en el bombardeo con neutrones térmicos , lo que lo hace inadecuado como combustible para plantas de energía nuclear de agua ligera (a diferencia de los reactores rápidos o sistemas impulsados ​​por aceleradores , por ejemplo).

²³⁷
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se produce el isótopo única neptunio en cantidad importante en el ciclo del combustible nuclear , tanto por los sucesivos captura de neutrones por uranio-235 (que fisiones la mayoría, pero no todo el tiempo) y el uranio-236 reacciones, o (n, 2n) cuando un rápido el neutrón ocasionalmente golpea un neutrón suelto del uranio-238 o isótopos del plutonio . En el largo plazo,²³⁷
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también se forma en el combustible nuclear gastado como producto de la desintegración del americio-241 .

²³⁷
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fue proyectado como uno de los nucleidos más móviles en el depósito de desechos nucleares de Yucca Mountain .

Uso en la producción de plutonio-238

Cuando se expone al bombardeo de neutrones ²³⁷
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puede capturar un neutrón, sufrir desintegración beta y convertirse 238Pu, siendo este producto útil como fuente de energía térmica en un generador termoeléctrico de radioisótopos para la producción de electricidad y calor en sondas del espacio profundo (como las sondas New Horizons y Voyager ) y, recientemente, el Mars Science Laboratory (Curiosity vagabundo). Estas aplicaciones son económicamente prácticas cuando las fuentes de energía fotovoltaica son débiles o inconsistentes debido a que las sondas están demasiado lejos del sol o a rovers que enfrentan eventos climáticos que pueden obstruir la luz solar durante períodos prolongados (como tormentas de polvo marcianas ). Las sondas espaciales y los rovers también utilizan la salida de calor del generador para mantener calientes sus instrumentos y componentes internos. ^[20]

Referencias

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3. Análisis delimitador de los efectos del fraccionamiento de radionúclidos en la lluvia radiactiva en la estimación de dosis para los veteranos atómicos DTRA-TR-07-5. 2007
4. Wang, M .; Audi, G .; Kondev, FG; Huang, WJ; Naimi, S .; Xu, X. (2017). "La evaluación de la masa atómica AME2016 (II). Tablas, gráficos y referencias" (PDF) . Física C china . 41 (3): 030003-1–030003-442. doi : 10.1088 / 1674-1137 / 41/3/030003 .
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9. Huang, TH; et al. (2018). "Identificación del nuevo isótopo 224 Np" (pdf) . Physical Review C . 98 (4): 044302. Código Bibliográfico : 2018PhRvC..98d4302H . doi : 10.1103 / PhysRevC.98.044302 .
10. Más radio (elemento 88). Si bien en realidad es un subactínido, precede inmediatamente al actinio (89) y sigue una brecha de inestabilidad de tres elementos después del polonio (84) donde ningún nucleido tiene vidas medias de al menos cuatro años (el nucleido de vida más larga en la brecha es radón-222 con una vida media de menos de cuatro días ). El isótopo de vida más larga del radio, a 1.600 años, merece la inclusión del elemento aquí.
11. Específicamente de la fisión de neutrones térmicos del uranio-235, por ejemplo, en un reactor nuclear típico.
12. Milsted, J .; Friedman, AM; Stevens, CM (1965). "La vida media alfa del berkelio-247; un nuevo isómero de larga duración del berkelio-248". Física nuclear . 71 (2): 299. Código Bibliográfico : 1965NucPh..71..299M . doi : 10.1016 / 0029-5582 (65) 90719-4 .
    "Los análisis isotópicos revelaron una especie de masa 248 en abundancia constante en tres muestras analizadas durante un período de aproximadamente 10 meses. Esto se atribuyó a un isómero de Bk ²⁴⁸ con una vida media superior a 9 [años]. Sin crecimiento de Cf ²⁴⁸ fue detectado, y un límite inferior para la β ^- vida media se puede ajustar en alrededor de 10 ⁴ [años] No alfa atribuible actividad para el nuevo isómero se ha detectado; la alfa vida media es probablemente mayor que 300 [año. ]. "
13. Este es el nucleido más pesado con una vida media de al menos cuatro años antes del " Mar de la inestabilidad ".
14. Excluidos losnucleidos" clásicamente estables " con vidas medias significativamente superiores a ²³² Th; Por ejemplo, mientras que ^113m Cd tiene una vida media de sólo catorce años, la de ¹¹³ Cd es de casi ocho billones de años.
15. Informe final, Evaluación de datos de seguridad de criticidad nuclear y límites para actínidos en el transporte Archivado el 19 de mayo de 2011 en Wayback Machine , República de Francia, Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire, Département de Prévention et d'étude des Accidents.
16. Análisis de la reutilización de uranio recuperado del reprocesamiento de combustible gastado comercial de LWR , Departamento de energía de los Estados Unidos, Laboratorio nacional de Oak Ridge.
17. ** Jukka Lehto; Xiaolin Hou (2011). "15.15: Neptunio". Química y análisis de radionúclidos (1ª ed.). John Wiley e hijos . 231. ISBN 3527633022.
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20. Witze, Alexandra (27 de noviembre de 2014). "Energía nuclear: desesperadamente buscando plutonio" . Naturaleza . 515 (7528): 484–486. Código Bibliográfico : 2014Natur.515..484W . doi : 10.1038 / 515484a .

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• Composiciones isotópicas y masas atómicas estándar de:
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  • Wieser, Michael E. (2006). "Pesos atómicos de los elementos 2005 (Informe técnico de la IUPAC)" . Química pura y aplicada . 78 (11): 2051–2066. doi : 10.1351 / pac200678112051 . Lay resumen .
• Datos de vida media, espín e isómeros seleccionados de las siguientes fuentes.
  • Audi, Georges; Bersillon, Olivier; Blachot, Jean; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), "La evaluación N UBASE de las propiedades nucleares y de desintegración" , Física nuclear A , 729 : 3–128, Bibcode : 2003NuPhA.729 .... 3A , doi : 10.1016 / j.nuclphysa.2003.11 .001
  • Centro Nacional de Datos Nucleares . "Base de datos NuDat 2.x" . Laboratorio Nacional Brookhaven .
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