El uranio-236 ( 236 U) es un isótopo de uranio que no es fisionable con neutrones térmicos ni material fértil muy bueno , pero generalmente se considera un desecho radiactivo molesto y de larga duración . Se encuentra en el combustible nuclear gastado y en el uranio reprocesado elaborado a partir de combustible nuclear gastado.
General | |
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Símbolo | 236 U |
Nombres | uranio-236, U-236 |
Protones | 92 |
Neutrones | 144 |
Datos de nucleidos | |
Abundancia natural | <10 −11 |
Media vida | 2.348 x10 7 años |
Isótopos parentales | 236 Pa 236 Np 240 Pu |
Productos de descomposición | 232 mil |
Masa de isótopos | 236.045568 (2) u |
Girar | 0+ |
Energía de unión | 1790415.042 ± 1.974 keV |
Modos de decaimiento | |
Modo de decaimiento | Energía de desintegración ( MeV ) |
Alfa | 4.572 |
Isótopos de uranio Tabla completa de nucleidos |
Creación y rendimiento
El isótopo fisionable uranio-235 alimenta la mayoría de los reactores nucleares . Cuando 235 U absorbe un neutrón térmico , puede ocurrir uno de dos procesos. Aproximadamente el 82% de las veces, se fisionará ; Aproximadamente el 18% de las veces, no se fisionará, sino que emitirá radiación gamma y producirá 236 U. Por lo tanto, el rendimiento de 236 U por reacción de 235 U + n es de aproximadamente el 18%, y el rendimiento de los productos de desintegración fisionable es de aproximadamente el 82%. . En comparación, los rendimientos de los productos de fisión individuales más abundantes como el cesio-137 , el estroncio-90 y el tecnecio-99 están entre el 6% y el 7%, y el rendimiento combinado de los de vida media (10 años en adelante) y de larga duración . Los productos de fisión vivos son aproximadamente un 32%, o un pequeño porcentaje menos, ya que algunos son destruidos por la captura de neutrones .
El segundo isótopo fisible más utilizado, el plutonio-239 , también puede fisionarse o no al absorber un neutrón térmico. El producto plutonio-240 constituye una gran proporción de plutonio apto para reactores (plutonio reciclado del combustible gastado que se fabricó originalmente con uranio natural enriquecido y luego se usó una vez en un LWR ). 240 Pu se desintegra con una vida media de 6561 años en 236 U. En un ciclo de combustible nuclear cerrado , la mayoría de 240 Pu se fisionará (posiblemente después de más de una captura de neutrones) antes de que se desintegra, pero 240 Pu se descartará como desecho nuclear . durante miles de años.
Actínidos y productos de fisión por vida media | ||||||||
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Actínidos [1] por cadena de desintegración | Rango de vida media ( a ) | Productos de fisión de 235 U por rendimiento [2] | ||||||
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 Cs | 151 Smþ | 121m Sn | ||
248 Bk [3] | 249 Cfƒ | 242 m amƒ | 141–351 a | Ningún producto de fisión | ||||
241 amƒ | 251 Cfƒ [4] | 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 [5] | ||||||
232 mil№ | 238 U№ | 235 Uƒ№ | 0,7-14,1 Ga | |||||
Leyenda de los símbolos en superíndice |
Si bien la mayor parte del uranio-236 se ha producido por captura de neutrones en reactores de energía nuclear, la mayor parte se almacena en reactores nucleares y depósitos de desechos. La contribución más significativa a la abundancia de uranio-236 en el medio ambiente es la reacción de 238 U (n, 3n) 236 U por neutrones rápidos en armas termonucleares . Las pruebas de la bomba atómica de las décadas de 1940, 1950 y 1960 han elevado los niveles de abundancia ambiental significativamente por encima de los niveles naturales esperados. [6]
Destrucción y decadencia
236 U, al absorber un neutrón térmico , no sufre fisión, sino que se convierte en 237 U, que rápidamente se desintegra beta a 237 Np . Sin embargo, la sección transversal de captura de neutrones de 236 U es baja y este proceso no ocurre rápidamente en un reactor térmico . El combustible nuclear gastado contiene típicamente alrededor de 0.4% 236 U. Con una sección transversal mucho mayor , 237 Np pueden eventualmente absorber otro neutrón , convirtiéndose en 238 Np (que rápidamente se desintegra beta a plutonio-238 ), o fisión ( 237 Np es fisionable).
El 236 U y la mayoría de los demás actínidos son fisionables por neutrones rápidos en una bomba nuclear o un reactor de neutrones rápidos . Un pequeño número de reactores rápidos se han utilizado en investigación durante décadas, pero su uso generalizado para la producción de energía todavía está en el futuro.
El uranio-236 alfa se desintegra con una vida media de 23.420 millones de años a torio-232 . Tiene una vida más larga que cualquier otro actínido artificial o producto de fisión producido en el ciclo del combustible nuclear . ( El plutonio-244, que tiene una vida media de 80 millones de años, no se produce en cantidades significativas por el ciclo del combustible nuclear , y el uranio-235 , el uranio-238 y el torio-232 de vida más larga se encuentran en la naturaleza).
Dificultad de separación
A diferencia del plutonio , los actínidos menores , los productos de fisión o los productos de activación , los procesos químicos no pueden separar 236 U de 238 U , 235 U, 232 U u otros isótopos de uranio. Incluso es difícil de eliminar con separación isotópica , ya que un bajo enriquecimiento concentrará no solo las deseables 235 U y 233 U, sino también las indeseables 236 U, 234 U y 232 U. Por otro lado, 236 U en el medio ambiente no pueden separarse de 238 U y concentrarse por separado, lo que limita su riesgo de radiación en cualquier lugar.
Contribución a la radiactividad del uranio reprocesado
La vida media de 238 U es aproximadamente 190 veces mayor que la de 236 U; por lo tanto, 236 U debería tener aproximadamente 190 veces más actividad específica . Es decir, en uranio reprocesado con 0,5% de 236 U, el 236 U y el 238 U producirán aproximadamente el mismo nivel de radiactividad . ( 235 U aporta solo un pequeño porcentaje).
La relación es inferior a 190 cuando se incluyen los productos de descomposición de cada uno. La cadena de desintegración del uranio-238 al uranio-234 y finalmente al plomo-206 implica la emisión de ocho partículas alfa en un tiempo (cientos de miles de años) corto en comparación con la vida media de 238 U, de modo que una muestra de 238 U en equilibrio con sus productos de desintegración (como en el mineral de uranio natural ) tendrá ocho veces la actividad alfa de 238 U solo. Incluso purificó uranio natural donde los productos de desintegración post-uranio se han eliminado contendrá una cantidad de equilibrio de 234 U y por lo tanto aproximadamente el doble de la actividad alfa de puro 238 U. El enriquecimiento para aumentar 235 contenido U aumentará 234 U a un grado aún mayor, y aproximadamente la mitad de estas 234 U sobrevivirán en el combustible gastado. Por otro lado, 236 U se desintegra a torio-232, que tiene una vida media de 14 mil millones de años, equivalente a una tasa de desintegración de solo el 31,4% de la de 238 U.
Uranio empobrecido
Se supone que el uranio empobrecido utilizado en penetradores de energía cinética , etc. se fabrica a partir de relaves de enriquecimiento de uranio que nunca han sido irradiados en un reactor nuclear , no uranio reprocesado . Sin embargo, se ha afirmado que parte del uranio empobrecido contenía pequeñas cantidades de 236 U. [7]
Encendedor: uranio-235 | El uranio-236 es un isótopo del uranio | Más pesado: uranio-237 |
Producto de desintegración de: protactinio-236 neptunio-236 plutonio-240 | Cadena de desintegración del uranio-236 | Decae a: torio-232 |
Ver también
- Uranio empobrecido
- Mercado de uranio
- Reprocesamiento nuclear
- Corporación de Enriquecimiento de los Estados Unidos
- Ciclo del combustible nuclear
- La energía nuclear
Referencias
- ^ 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 ). Por lo tanto, el isótopo de vida más larga del radio, a 1.600 años, merece la inclusión del elemento aquí.
- ^ Específicamente de la fisión de neutrones térmicos del U-235, por ejemplo, en un reactor nuclear típico.
- ^ 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. ]. " - ^ Este es el nucleido más pesado con una vida media de al menos cuatro años antes del " Mar de la inestabilidad ".
- ^ Excluyendo aquellosnucleidos" 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.
- ^ Winkler, Stephan; Peter Steier; Jessica Carilli (2012). "Bombas radiactivas 236U como un trazador oceánico global utilizando un núcleo de coral resuelto anualmente" . Letras de Ciencias de la Tierra y Planetarias . 359–360 (1): 124–130. Código bibliográfico : 2012E y PSL.359..124W . doi : 10.1016 / j.epsl.2012.10.004 . PMC 3617727 . PMID 23564966 .
- ^ PNUMA (16 de enero de 2001). "PROGRAMA DE MEDIO AMBIENTE DE LA ONU CONFIRMA URANIO 236 ENCONTRADO EN PENETRADORES DE URANIO AGOTADO" . Naciones Unidas . Archivado desde el original el 17 de julio de 2001 . Consultado el 10 de febrero de 2021 .
enlaces externos
- Uranio | Programa de protección radiológica | EPA de EE. UU.
- Banco de datos de sustancias peligrosas de la NLM: uranio, radiactivo