Распад урана-238: ядро урана поглощает нейтрон.
Rn распад - фото сборник
В уране, с которым экспериментировал Резерфорд, все ядра с одинаковым числом нуклонов, но одно ядро распадается сейчас, это фиксирует счетчик, другое распадется завтра, а какое-то может распадется через тысячу или миллион лет. Оригинал взят у ibigdan в Распад урана в реальном времени, очень захватывающе! (Факт существования двух различных цепочек распада урана был понят лишь в результате многолетней интенсивной работы ученых разных стран.). Важные новости образования в России и в Москве — новшества в детских садах, школах и вузах.
Период полураспада урана-235 составляет 700 000 000 лет. Так почему Хиросима заселена?
Химические свойства атома зависят от числа протонов в ядре, а существование изотопов объясняется разным количеством нейтронов. В 1920—1930-х годах физики открыли множество трансмутаций, причем не только с металлами. Например, азот в ходе эксперимента удалось превратить в кислород. Но если ядро похоже на жидкую каплю и может дробиться и сливаться, то с чем был связан шок от новости о делении урана? Новый источник энергии Все опыты указывали на один и тот же факт — ядро атома чрезвычайно прочное, и силы, которые удерживают его компоненты вместе, невероятно велики их так и назвали — сильным взаимодействием. Считалось, что отколоть от ядра что-то большее, чем альфа-частицу, невозможно, и потому химические элементы могут преобразовываться лишь в соседние по таблице Менделеева. Именно поэтому, когда немецкие ученые Отто Хан, Фриц Штрассман, Лиза Мейтнер и Отто Фриш в 1938 году облучали уран потоком нейтронов, они были уверены, что получают в результате радий. Он смещен относительно урана на четыре позиции в таблице Менделеева и может быть получен путем двух альфа-распадов. Однако ученые в действительности столкнулись с той же трудностью, что и открыватели радия, супруги Кюри. Радий и барий химически очень похожи и отличаются лишь скоростью осаждения из раствора. Хан и Штрассман раз за разом проверяли по этому методу полученный при облучении урана «радий», и он регулярно вел себя как барий.
В конце концов, они даже проверили метод на настоящем радии из магазина, — и он вел себя нормально. Тогда физики поняли, что произошел «взрыв» атомного ядра, но не поверили в это. Будучи «химиками-ядерщиками», довольно близкими к физике, мы пока не можем заставить себя принять этот шаг, который противоречит всему предыдущему опыту в физике», — писали они в научной статье, опубликованной в журнале Naturwissenschaften перед Рождеством 1938 года. Вдобавок, возникала еще одна проблема. Но откуда может взяться эта энергия? Иными словами, деление ядра урана высвобождало колоссальную энергию «из ниоткуда».
За последние 8 лет производство Uranium One выросло почти в 5 раз, что позволило выйти на четвёртое место в мире среди урановых компаний. Также в 2012 году появилялась информация о возможном слиянии урановых подразделений BHP Billiton и Rio Tinto и доведения совместной добычи до 8000 тонн в год. Уран из вторичных источников Вторичными источниками традиционно считаются — запасы из ядерного оружия, от переработки отработанного топлива и повторного обогащения хвостов остатков от первоначального обогащения. Повторное обогащение отвалов, критично взаимно и неотъемлемо для использования оружейного урана в мирных целях. Все имеющиеся на их территории боеголовки они обязались ликвидировать или передать России. США в свою очередь обязались приобрести этот материал по рыночным ценам. К концу 1996 года на всём постсоветском пространстве Россия осталась единственной страной входящей в ядерный клуб, а все запасы СССР были сосредоточены на eё территории для последующей переработки в соответствии с договором СНВ-1.
Поэтому природным принято считать уран-238 с периодом полураспада около 4,5 млрд лет. Поскольку все изотопы элемента должны иметь одинаковое количество протонов, то исследователи создают новые варианты за счет изменения числа нейтронов. Команда ученых из Китайской академии наук смогла получить самый легкий на сегодня вариант радиоактивного металла всего со 122 нейтронами, уран-214. Для этого они бомбардировали образец вольфрама пучком частиц аргона и кальция до тех пор, пока они не слились в нужный элемент.
Данный процесс называется цепной ядерной реакцией. Часть нейтронов поглощается водой и бетоном вокруг бассейна, другие нейтроны используются в экспериментальных каналах для проведения исследований. Еще часть поглощают специальные стержни из карбида бора, которые нужны для регулирования количества нейтронов в активной зоне реактора, поясняют в ТПУ. В зале реактора есть оборудование дозиметрического контроля, оно работает по принципу светофора. Когда у прибора горит красная лампа, это означает, что возле бассейна можно находиться не больше часа, поясняют специалисты. Желтый цвет говорит о том, что можно работать несколько часов, зеленый — ограничений нет. Управление реактором происходит из пультовой. В каждую смену за пультом находятся два человека: начальник смены и инженер по управлению реактором. Начальник смены отвечает за все, что происходит во время его работы. Из пультовой регулируют все процессы по реактору: вывод его на мощность, изменение мощности, остановка работы и другие вещи, касающиеся эксплуатации. С декабря прошлого года на реакторе работает магистрантка Томского политехнического университета физик-ядерщик Алина Горбунова. Девушка учится на втором курсе магистратуры по программе «Ядерные реакторы и энергетические установки». Недавно Алина получила разрешение Ростехнадзора на самостоятельную работу в должности инженера по управлению исследовательским ядерным реактором. Чтобы получить разрешение, ей нужно было пройти полугодовое обучение, стажировку и сдать в общей сложности девять экзаменов — внутренних и перед комиссией Ростехнадзора, непосредственно на реакторе. Мне очень нравится ядерная физика и все, что с ней связано. Ощущение того, что ты, маленький человек, управляешь такой большой энергией, понимаешь, как это работает, можешь контролировать процессы — очень вдохновляет, — рассказала Алина. Свое будущее она связывает только с атомной энергетикой. На случай нештатных ситуаций у персонала разработаны необходимые инструкции. Например, при пожаре необходимо остановить работу реактора, объявить об эвакуации, предупредить охрану. Пожарным, когда они приедут на место, начальник смены должен доложить, что оборудование обесточено, и дать информацию о радиационном фоне в предполагаемом месте возгорания. Нештатные ситуации на исследовательском реакторе отрабатывают во время учений. Спасительная радиация У исследовательского реактора Томского политеха несколько направлений работы — ядерная медицина, изотопное конструирование, нейтрон-активационный анализ, а также радиационные и ресурсные испытания приборов. Обо всем по порядку. С помощью реактора политехнический университет разрабатывает и производит радиофармпрепараты — лекарственные средства, содержащие радиоизотопы.
Как выглядит самый страшный сценарий
- Ядерное топливо — все самое интересное на ПостНауке
- Цены на уран все выше
- СВЕРШИЛОСЬ! В США самостоятельно СМОГЛИ ОБОГАТИТЬ УРАН
- Уран выпал в осадок?
- Как добывают уран
- Урок 8: Деление ядер урана. Цепная реакция
Открытие деления ядер урана
- Ядерное топливо
- Можно ли увидеть, как распадается атом урана?
- Уровень активности и длительность периода полураспада
- Обедненный уран: что это, чем опасен, где применялся - последние новости
- Уран: факты и фактики
- :: Распад Урана :: Уран,как и др. трансурановые элементы,куски взорвавшейся черной дыры ::
Смех старых алхимиков
- ВОЗДЕЙСТВИЕ УРАНА НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА
- Продукты уранового распада: ученый объяснил механизм воздействия на организм
- Красноречивый гелий
- Можно ли увидеть, как распадается атом урана? | Вокруг Света
- Чрезвычайно короткий период полураспада
Эксперты: применение урановых боеприпасов заразит местность на столетия
Поражающее действие продуктов деления урана В процессе деления 235U возникает смесь 200 радиоактивных изотопов 34 элементов, значительная часть из которых является короткоживущими веществами. Поэтому суммарная активность продуктов деления 1 г урана в течение 1 ч уменьшается с 820 млн. Ки и продолжает снижаться в течение последующих дней. Например, активность осадков, выпавших на японский рыбачий бот, находившийся в 100 милях от атолла Бикини в момент экспериментального взрыва американской водородной бомбы, в течение месяца уменьшилась примерно в 3 раза, а за 8 мес почти в 10 раз [Козлова А.
Поэтому этот изотоп используется как топливо в ядерных реакторах, а также в ядерном оружии. Выделение изотопа U235 из природного урана — сложная технологическая проблема, см. Изотоп U238 способен делиться под влиянием бомбардировки высокоэнергетическими нейтронами, эту его особенность используют для увеличения мощности термоядерного оружия используются нейтроны, порождённые термоядерной реакцией.
Большинство образовавшихся в результате эксперимента изотопов никогда раньше не измерялись. Один из них — уран-241 — никогда ранее не наблюдался, и впервые с 1979 года был выявлен изотоп урана с избытком нейтронов. Период полураспада урана-241 составляет около 40 минут.
Изотоп урана U235 устроен таким образом, что однажды запущенная реакция ядерного распада будет протекать самопроизвольно, без дополнительного влияния извне. Поэтому уран добывают в основном как основу для извлечения из руды подобных изотопов. Благодаря такой реакции он крайне эффективен как источник энергии для ядерного реактора. Несмотря на свою эффективность, подобное производство отличается повышенной опасностью, как для персонала, так и для всего человечества. Взрывы АЭС по всему миру заслуженно считаются одними из самых страшных техногенных катастроф за всю нашу историю. Чаще всего начинкой ядерных боеголовок служит плутоний-239, который получают при облучении урана-238 мощными потоками нейтронов. После того, как уран добыли и облучили данным способом, ядро такого изотопа увеличивает успешность деления, из-за которого испускается больше нейтронов. Это приводит к тому, что сфере из плутония сердце любой атомной бомбы требуется втрое меньшая масса и радиус, чтобы достичь критического состояния. Так что с его помощью «ядерная начинка» бомбы становится еще разрушительнее, но при этом компактнее. Изотопы этих металлов нашли свое применение в медицине — препараты на их основе представляют собой удобные маркеры, которые просто отследить внутри организма по следам слабого, безопасного для пациента излучения. Кроме того, уран позволяет геологам отслеживать возраст минералов и горных пород. Так как добывают уран достаточно давно,мы точно знаем время периода его полураспада. Так что, оценивая разницу между его концентрацией на сегодняшний день и постоянной распада, можно вычислить возраст того или иного геологического объекта. Более неграмотного утверждения найти невозможно. В наименьшей степени загрязняют шахты. Во- первых, там почти напрочь отсутствуют выбросы метана, взрывоопасного элемента. Хорошая вентиляция, орошение горных работ в течение всего цикла работ, для того, чтобы подавить пылеобразование. Руда урана мало радиоактивна. Мало кто знает, но фонит любая горная порода, вынесенная с глубины на поверхность.
Справочник химика 21
Сперва уран распадается на уран-икс-один и гелий [c.21]. Как происходит распад урана? Уран – радиоактивный элемент, который распадается медленно в соответствии с его полувременем. В рамках этих определений "обеднённый уран" мог являться только "хвостом" процесса разделения изотопов урана на обогатительном производстве. Из продуктов радиоактивного распада урана-238 наибольший интерес, с точки зрения их вклада в природный радиоактивный фон (ПРФ), имеют радий-226, свинец-210 и полоний-210.
СВЕРШИЛОСЬ! В США самостоятельно СМОГЛИ ОБОГАТИТЬ УРАН
Но в 1939 г. Ган и Ф. Штрассман смогли показать, что при поглощении нейтрона ядром урана происходит вынужденная реакция деления. Как правило, ядро делится на два осколка, при этом высвобождается 2-3 нейтрона см. Кривая зависимости относительного выхода изотопов, образующихся при облучении урана-235 медленными нейтронами, от массового числа — симметрична и по форме напоминает букву «M». Два выраженных максимума этой кривой соответствуют массовым числам 95 и 134, а минимум приходится на диапазон массовых чисел от 110 до 125. Таким образом, деление урана на осколки равной массы с массовыми числами 115—119 происходит с меньшей вероятностью, чем асимметричное деление [5] , такая тенденция наблюдается у всех делящихся изотопов и не связана с какими-то индивидуальными свойствами ядер или частиц, а присуща самому механизму деления ядра.
Поскольку вновь обнаруженный продукт реакции не оказался ни протактинием, ни ураном, ни актинием, ни торием, они заключили, что вновь обнаруженный элемент является трансурановым 93-м элементом. Никакие другие возможности ими тогда не рассматривались. С открытием нейтрона и использованием искусственных источников радиации действительно наблюдалось огромное количество необычных реакций, однако продуктами этих реакций всегда являлись либо изотопы облучаемых веществ, либо элементы, отстоящие на одну или, в крайнем случае, на две позиции от облучаемых элементов. Возможность развала тяжелого ядра на легкие тогда просто не существовала. Независимо от этих опытов, Кюри и Савич описали в 1937-38 годах так называемый 3,5-часовой изотоп, который возникал при облучении урана нейтронами. Его свойства напоминали пятьдесят седьмой элемент лантан. Вывод о том, что в эксперименте наблюдались именно изотопы радия, основывался на том, что, согласно законам химии, это могли быть только барий или радий, однако появление пятьдесят шестого элемента бария по существовавшим тогда представлениям считалось невозможным. Чтобы получить максимально обогащенный искусственным радием образец, экспериментаторы попытались выделить его, используя в качестве носителя хлорид бария, но все попытки завершились неудачей. В то же время контрольные опыты с действительно изотопами радия всегда оказывались успешными - первый осадок всегда был богаче радиоактивным элементом. В этой драматической ситуации Ган и Штрассман предприняли контрольный «показательный» опыт. Они смешали чистый натуральный радий с искусственным радием и провели разделение изотопов. Оказалось, что естественный радий, как всегда, выделяется хорошо, а искусственный отделить от бария невозможно. Смесь естественного и искусственного радия давала и тот, и другой элемент. Ган вынужден был признать, что наблюдавшийся им искусственный радий был на самом деле барием. В первом сообщении от 6 января 1939 года об опытах, которые «противоречили всем явлениям, наблюдавшимся до сих пор в ядерной физике», Ган высказал предположение, что второй продукт распада должен иметь атомную массу порядка 100, так чтобы суммарная масса вновь образуемых элементов совпала с массой урана. Во втором сообщении от 10 февраля 1939 года Ган и Штрассман описали расщепление тория, продуктами распада которого были инертный газ и щелочной металл. Сразу вслед за этими сообщениями появилась статья Лизе Мейтнер и ее племянника Отто Фриша, в которой расщеплению ядра урана на два более легких ядра было дано теоретическое обоснование. Они же показали, что деление ядер урана должно сопровождаться громадным выходом энергии.
Это позволяет измерить примерную скорость радиоактивного распада и, как следствие, выделяемую тепловую энергию. Расчеты показали, что тепловой поток от распада урана и тория составляет около 20 ТВт с погрешностью около 8 ТВт. Хотя эксперимент не может определить тепловой поток по имеющим меньшую энергию антинейтрино от распада калия-40, исследователи считают, что модель BSE верно оценивает его в 4 ТВт. Пока достоверно неизвестно, что производит оставшуюся половину земного тепла. Одна из гипотез говорит, что глубоко в недрах Земли существует природный " ядерный реактор ", производящий тепло как продукт цепной реакции.
И период полураспада Урана-238 4,5 миллиарда лет тут не главный фактор. О это американцы хотят победить.
Вторая жизнь урана: что делают в современном мире с отработанным ядерным топливом
Чем опасен обедненный уран По словам ученого, радиационный фон обедненного урана не сильно отличается от радиационного фона печного шлака, который используют в котельных на твердом топливе — это первичная радиоактивность, и она не способна слишком сильно навредить человеку. Гораздо страшнее продукты распада урана. Но беда в том, что в нем содержатся продукты распада. Если снаружи радиация поражает кожу, которая к внешнему воздействию привычна — это и солнечная радиация и другие факторы, то радон при вдыхании значительно повышает риск развития рака легких. Внутри организма он действует по двум направлением.
Продукты распада урана могут привести к изменению цепочек ДНК и росту числа онкологий у населения на зараженных территориях. Вернадского Константин Работягов. Чем опасен обедненный уран По словам ученого, радиационный фон обедненного урана не сильно отличается от радиационного фона печного шлака, который используют в котельных на твердом топливе — это первичная радиоактивность, и она не способна слишком сильно навредить человеку. Гораздо страшнее продукты распада урана.
Но беда в том, что в нем содержатся продукты распада.
Итак, предположим, что где-то в теле Земли действует такой реактор. По каким признакам его можно обнаружить? Один из методов поиска — анализ продуктов деления, мигрирующих из зоны реакции и достигающих земной поверхности. В частности, очень интересен изотопный состав «солнечного элемента» — гелия. Природный гелий состоит из двух стабильных изотопов: 4He и 3He.
Гелий-4 попадает в атмосферу в результате естественного распада урана и тория. В воздухе на миллион атомов гелия-4 приходится всего полтора атома гелия-3. Но в базальтах срединно-океанических хребтов изотопа 3He больше уже в 8 раз, а в некоторых изверженных магматических горных породах — в 40! Как объяснить происхождение гелия с высоким содержанием изотопа 3He? Какие физические процессы могут быть ответственны за это? Обычный радиоактивный распад явно не годится, так как он продуцирует исключительно гелий-4.
Попробуем привлечь на помощь ядерные реакции деления. Известно, что при работе реактора тяжелые ядра, поглощая нейтрон, становятся неустойчивыми и могут делиться на два крупных осколка с испусканием легких заряженных частиц и 2—3 нейтронов. В конечном продукте совокупности таких реакций доли обоих изотопов гелия хотя и отличаются, но представляют собой величины одного порядка. Напомним, что в «стандартном» атмосферном гелии их концентрации различаются на шесть порядков! Таким образом, относительно высокое содержание гелия-3, наблюдаемое в магматических породах, поднявшихся на поверхность из земных недр, может служить косвенным свидетельством работы глубинного геореактора. Уран выпал в осадок?
Прежде чем продолжить разговор, хочется еще раз подчеркнуть принципиальное различие между естественным радиоактивным распадом и ядерной реакцией деления, ибо разница эта не всегда очевидна на неискушенный взгляд. Обычная радиоактивность — это самопроизвольный распад атомных ядер; для реакции деления обязательно требуется взаимодействие с внешней частицей нейтроном. По этой причине для осуществления ядерной реакции нужна достаточная концентрация активного вещества; для спонтанного распада концентрация не имеет никакого значения. Если в недрах Земли действительно идут цепные реакции, значит, там должны присутствовать скопления радиоактивных элементов актиноидов. Как и где именно они образовались? На этот счет существует множество разных точек зрения: от мантии до геометрического центра Земли.
Анисичкин с соавторами предложили обоснованную гипотезу, согласно которой местом критической концентрации урана и тория могла быть поверхность твердого внутреннего ядра Земли. Эта концепция во многом базируется на работах по растворимости диоксида урана UO2 , проведенных в конце 1990-х гг. В экспериментах на аппарате высокого давления типа «разрезная сфера» А. Туркиным было показано, что растворимость UO2 в расплавах на основе железа с ростом давления уменьшается. Исследуемый диапазон давлений составлял 5—10 ГПа для сравнения: в центре Земли давление около 360 ГПа. Поскольку в природе уран встречается преимущественно в виде оксидов, то логично сделать вывод: чем глубже, тем хуже будет растворяться уран!
Этот важный экспериментальный факт наводит на мысль, что миграция актиноидов в теле Земли могла быть следующей. После образования планеты в океане магмы, состоящей, в основном, из расплавов железа и силикатов, присутствовали и соединения урана. Со временем магма остывала, и происходило гравитационное разделение вещества по плотности. Силикаты, кристаллизуясь, всплывали в магме, плотность которой за счет железа была выше. Соединения же тяжелых актиноидов, выделяясь из расплава по мере роста давления и кристаллизуясь, оседали на внутреннее твердое железоникелевое ядро планеты. Из сейсмологических исследований известно, что переходная зона между внешним жидким и внутренним твердым ядром Земли толщиной 2—3 км имеет мозаичную структуру.
При этом основными структурными элементами являются относительно тонкие взвешенные слои протяженностью до нескольких десятков километров. Возможно, именно они и являются областями концентрации тяжелых радиоактивных элементов. Не можешь найти — моделируй! Когда речь идет о процессах на глубинах в тысячи километров, следует иметь в виду, что, с одной стороны, они недоступны непосредственному экспериментальному исследованию, с другой — их не всегда возможно изучать и в лабораторных установках, где трудно создать аналогичные физические условия. Но в современной науке существует еще один универсальный инструмент познания — компьютерное моделирование. В 2005 г.
Задача была не из легких, поскольку методы теории реакторов традиционно применяются для расчета процессов длительностью максимум в годы, а здесь потребовалось просчитывать интервалы в миллиарды лет! Согласно их идее при кристаллизации магматического океана происходило «гравитационное разделение вещества по плотности», в результате которого силикаты, кристаллизуясь, всплывали, а соединения тяжелых актиноидов оседали на внутреннее ядро планеты. В дальнейшем сконцентрировавшаяся таким образом масса актиноидов, и в первую очередь соединения урана, играла роль ядерного реактора, генерирующего энергию, обусловленную цепными реакциями деления. К сожалению, в самой основе этой занимательной гипотезы лежит недоразумение. Кристаллизация каких-либо соединений актиноидов в виде самостоятельных минеральных фаз, которые могли бы погружаться в недра планеты, в магматическом океане невозможна. Прежде всего, это обусловлено исключительно низкими концентрациями урана и других актиноидов в протопланетном веществе.
Хотя эксперимент не может определить тепловой поток по имеющим меньшую энергию антинейтрино от распада калия-40, исследователи считают, что модель BSE верно оценивает его в 4 ТВт. Пока достоверно неизвестно, что производит оставшуюся половину земного тепла. Одна из гипотез говорит, что глубоко в недрах Земли существует природный " ядерный реактор ", производящий тепло как продукт цепной реакции. Но эксперименты ученых, исследующих "гео- нейтрино ", установили верхнюю планку в 3—5 МВт, которые этот " реактор " может производить, если он существует.
Можно ли увидеть, как распадается атом урана?
| Эффект просушки: что происходит с радиоактивной лавой под реактором в Чернобыле | 6. цепной распад Урана. Ц е п н о й р а с п а д на б ы с т р ы х н е й т р о н а х. Вылет более чем одного нейтрона при поглощении ураном одного нейтрона в принципе делает возможным осуществление ядерной цепной реак-ции с разветвляющимися цепями. |
| Период полураспада урана-235 составляет 700 000 000 лет. Так почему Хиросима заселена? | В 1896 году, исследуя уран, французский учёный Антуан Анри Беккерель случайно открыл радиоактивный распад. |
Уровень активности и длительность периода полураспада
Уран-241 имеет 92 протона и 149 нейтронов, и он существует всего 40 минут, прежде чем распасться на другие элементы. Снаряды с обедненным ураном летят на расстояние до двух километров и пробивают толстую броню. уран. Стоимость урана во всём мире поднялась на 8% на фоне протестов в Казахстане. Как и все другие актиниды, уран радиоактивен — он постепенно распадается, выделяя при этом энергию. Уран, плутоний, америций и нептуний в этой застывшей лаве продолжают распадаться, порождая в некоторых вариантах распада нейтроны.