Уран-234 (Rjgu-234)

Уран-234
Уран-234
Название, символ	Уран-234, 234U
Альтернативные названия	ура́н два, UII
Нейтронов	142
Свойства нуклида
Атомная масса	234,0409521(20) а. е. м.
Дефект массы	38 146,6(18) кэВ
Удельная энергия связи (на нуклон)	7 600,708(8) кэВ
Изотопная распространённость	0,0055(2) %
Период полураспада	2,455(6)⋅105 лет
Продукты распада	230Th
Родительские изотопы	234Pa (β−); 234Np (β+); 238Pu (α)
Спин и чётность ядра	0+
α-распад	4,8577(7) МэВ
SF
24Ne, 26Ne, 28Mg
	Таблица нуклидов

Ура́н-234 (англ. uranium-234), историческое название ура́н два (лат. Uranium II, обозначается символом U_II) — радиоактивный нуклид химического элемента урана с атомным номером 92 и массовым числом 234. Изотопная распространённость урана-234 в природе составляет 0,0055(2) %^[2]. Является членом радиоактивного семейства 4n+2, называемого рядом урана-радия. Был открыт в 1939 году Альфредом Ниром^[3].

Период полураспада — 245 тыс. лет. Активность одного грамма этого нуклида составляет приблизительно 230,22 МБк.

Образование и распад

Уран-234 образуется в результате следующих распадов:

β⁺-распад нуклида ²³⁴Np (период полураспада составляет 4,4(1)^[2] суток):

\mathrm {^{234}_{93}Np} \rightarrow \mathrm {~_{92}^{234}U} +e^{+}+{\nu }_{e};

β⁻-распад нуклида ²³⁴Pa (период полураспада составляет 6,70(5)^[2] ч):

\mathrm {^{234}_{91}Pa} \rightarrow \mathrm {^{234}_{92}U} +e^{-}+{\bar {\nu }}_{e};

α-распад нуклида ²³⁸Pu (период полураспада составляет 87,7(1)^[2] года):

\mathrm {^{238}_{94}Pu} \rightarrow \mathrm {^{234}_{92}U} +\mathrm {^{4}_{2}He} .

Распад урана-234 происходит по следующим направлениям:

α-распад в ²³⁰Th (вероятность 100 %^[2], энергия распада 4 857,7(7) кэВ^[1]):

\mathrm {^{234}_{92}U} \rightarrow \mathrm {^{230}_{90}Th} +\mathrm {^{4}_{2}He} ;

энергия испускаемых α-частиц 4 722,4 кэВ (в 28,42 % случаев) и 4 774,6 кэВ (в 71,38 % случаев)^[4].

Спонтанное деление (вероятность 1,73(10)⋅10⁻⁹ %)^[2].
Кластерный распад с образованием нуклида ²⁸Mg (вероятность распада 1,4(3)⋅10⁻¹¹ %^[2], по другим данным 3,9(10)⋅10⁻¹¹ %^[5]):

\mathrm {^{234}_{92}U} \rightarrow \mathrm {^{206}_{80}Hg} +\mathrm {^{28}_{12}Mg} .

Кластерный распад с образованием нуклидов ²⁴Ne и ²⁶Ne (вероятность распада 9(7)⋅10⁻¹² %^[2], по другим данным 2,3(7)⋅10⁻¹¹ %^[5]):

\mathrm {^{234}_{92}U} \rightarrow \mathrm {^{210}_{82}Pb} +\mathrm {^{24}_{10}Ne} ;

\mathrm {^{234}_{92}U} \rightarrow \mathrm {^{208}_{82}Pb} +\mathrm {^{26}_{10}Ne} .

Изомеры

Известен единственный изомер ^234mU со следующими характеристиками^[2]:

Избыток массы: 39 567,9(18) кэВ
Энергия возбуждения: 1 421,32(10) кэВ
Период полураспада: 33,5(20) мкc
Спин и чётность ядра: 6⁻

Применение

Несмотря на крайне низкое массовое содержание, активность урана-234 в природном уране практически равна активности его долгоживущего предшественника по цепочке распада, урана-238, составляющего более 99 % массы природного урана, поскольку уран-234 и уран-238 находятся в равновесии. Соответственно уран-234 и уран-238 вносят каждый более 49 % в общую активность урана природного происхождения. При изготовлении топлива для ядерных установок (АЭС и т. п.) природный уран претерпевает процесс обогащения с целью повысить содержание урана-235. При этом относительное содержание урана-234, как ещё более лёгкого изотопа, повышается в ещё большей степени. Хотя массовое содержание урана-234 остаётся на уровне сотых долей процента, его активность становится преобладающей. Именно поэтому обогащённый уран с санитарно-гигиенической точки зрения рассматривается как уран-234.

Самостоятельное применение урана-234 весьма ограничено и связано в основном с его отмеченной выше особенностью. Главным образом он используется в контрольных радиоактивных источниках для калибровки радиометров, применяемых при радиационном мониторинге обогащённого урана.

В 1953 году В. В. Чердынцев и П. И. Чалов обнаружили увеличения отношения активностей изотопов ²³⁴U к ²³⁸U при переходе из твердой фазы в жидкую. Это открытие зарегистрировано в Государственном реестре открытий как эффект Чердынцева-Чалова^[6]. Неравновесность отношений четных изотопов урана широко используется в гидрогеологии^[7]^[8].

См. также

Изотопы урана

Примечания

↑ ¹ ² ³ ⁴ ⁵ Audi G., Wapstra A. H., Thibault C. The AME2003 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references (англ.) // Nuclear Physics A. — 2003. — Vol. 729. — P. 337—676. — doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003. — Bibcode: 2003NuPhA.729..337A.
↑ ¹ ² ³ ⁴ ⁵ ⁶ ⁷ ⁸ ⁹ ¹⁰ ¹¹ ¹² Audi G., Bersillon O., Blachot J., Wapstra A. H. The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties // Nuclear Physics A. — 2003. — Т. 729. — С. 3—128. — doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. — Bibcode: 2003NuPhA.729....3A.
↑ Волков В. А., Вонский Е. В., Кузнецова Г. И. Выдающиеся химики мира. — М.: Высшая школа, 1991. — С. 601. — 656 с.
↑ Свойства ²³⁴U на сайте IAEA (International Atomic Energy Agency) (недоступная ссылка)
↑ ¹ ² S. P. Tretyakova, Yu. S. Zamyatnin, V. N. Kovantsev, Yu. S. Korotkin, V. L. Mikheev and G. A. Timofeev. Observation of nucleon clusters in the spontaneous decay of ²³⁴U (англ.) // Zeitschrift für Physik A^[англ.] Atomic Nuclei : journal. — 1987. — Vol. 333, no. 4. — P. 349—353. — doi:10.1007/BF01299687. (недоступная ссылка)
↑ Чердынцев В. В., Чалов П. И. Естественное разделение 234U и 238U // Открытия в СССР (сборник кратких описаний открытий, внесенных в Государственный реестр СССР). М.: ЦНИИПИ. 1977.
↑ Osmond J.K., Gowart J.B. The theory and uses natural uranium isotopic Variations in hydrology // Atomic Energy Review, 1976. V. 144. P. 621—679.
↑ Чалов П. И., Тузова Т. В., Тихонов А. И. и др. Неравновесный уран как индикатор при изучении процессов формирования и циркуляции подземных вод. // Геохимия. 1979. № 10. С.1499-1507.

Литература

Чердынцев В.В. Уран-234.. — М.: Атомиздат, 1969. — 307 с.

[AME2003-1] ¹ ² ³ ⁴ ⁵ Audi G., Wapstra A. H., Thibault C. The AME2003 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references (англ.) // Nuclear Physics A. — 2003. — Vol. 729. — P. 337—676. — doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003. — Bibcode: 2003NuPhA.729..337A.

[Nubase2003-2] ¹ ² ³ ⁴ ⁵ ⁶ ⁷ ⁸ ⁹ ¹⁰ ¹¹ ¹² Audi G., Bersillon O., Blachot J., Wapstra A. H. The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties // Nuclear Physics A. — 2003. — Т. 729. — С. 3—128. — doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. — Bibcode: 2003NuPhA.729....3A.

[3] Волков В. А., Вонский Е. В., Кузнецова Г. И. Выдающиеся химики мира. — М.: Высшая школа, 1991. — С. 601. — 656 с.

[4] Свойства ²³⁴U на сайте IAEA (International Atomic Energy Agency) (недоступная ссылка)

[cluster-5] ¹ ² S. P. Tretyakova, Yu. S. Zamyatnin, V. N. Kovantsev, Yu. S. Korotkin, V. L. Mikheev and G. A. Timofeev. Observation of nucleon clusters in the spontaneous decay of ²³⁴U (англ.) // Zeitschrift für Physik A^[англ.] Atomic Nuclei : journal. — 1987. — Vol. 333, no. 4. — P. 349—353. — doi:10.1007/BF01299687. (недоступная ссылка)

[6] Чердынцев В. В., Чалов П. И. Естественное разделение 234U и 238U // Открытия в СССР (сборник кратких описаний открытий, внесенных в Государственный реестр СССР). М.: ЦНИИПИ. 1977.

[7] Osmond J.K., Gowart J.B. The theory and uses natural uranium isotopic Variations in hydrology // Atomic Energy Review, 1976. V. 144. P. 621—679.

[8] Чалов П. И., Тузова Т. В., Тихонов А. И. и др. Неравновесный уран как индикатор при изучении процессов формирования и циркуляции подземных вод. // Геохимия. 1979. № 10. С.1499-1507.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

Легче: уран-233	Уран-234 является изотопом урана	Тяжелее: уран-235
Изотопы элементов · Таблица нуклидов