Uran-234
 ett prov av uran-234-oxid
| |
| Allmänt | |
|---|---|
| Symbol | 234 U |
| Namn |
uranium-234, 234U, U-234, Uranium II ( hist ) |
| Protoner ( Z ) | 92 |
| Neutroner ( N ) | 142 |
| Nukliddata | |
| Naturligt överflöd | 0,0054 % |
| Halveringstid ( t 1/2 ) | 246 000 år |
| Föräldraisotoper |
238 U (alfa, beta, beta) 234 Pa ( β − ) 238 Pu ( α ) |
| Förfall produkter | 230 Th |
| Förfallslägen | |
| Förfallsläge | Sönderfallsenergi ( MeV ) |
| alfa-emission | 4.8 |
|
Isotoper av uran Komplett tabell över nuklider | |
Uranium-234 ( 234 U eller U-234 ) är en isotop av uran . I naturligt uran och i uranmalm förekommer 234 U som en indirekt sönderfallsprodukt av uran-238 , men det utgör bara 0,0055% (55 miljondelar ) av det råa uranet eftersom dess halveringstid på bara 245 500 år är bara ca. 1/18 000 lika lång som den för 238 U. Således är graden av 234
U till 238
U i ett naturligt prov ekvivalent med graden av deras halveringstider för varandra. Den primära vägen för produktion av 234 U via kärnsönderfall är följande: uran-238 kärnor avger en alfapartikel för att bli torium-234 . Därefter, med en kort halveringstid, avger 234 Th-kärnor en beta-partikel för att bli protactinium -234 ( 234 Pa), eller mer sannolikt en kärnisomer betecknad 234m Pa. Slutligen avger 234 Pa- eller 234m Pa-kärnor en annan beta-partikel för att bli 234 U kärnor.
Uran-234 kärnor sönderfaller genom alfa-emission till torium-230, förutom den lilla fraktionen (delar per miljard) av kärnor som genomgår spontan klyvning .
Utvinning av ganska små mängder 234 U från naturligt uran skulle vara möjligt med isotopseparation , liknande den som används för vanlig urananrikning . Det finns dock ingen verklig efterfrågan inom kemi , fysik eller teknik för att isolera 234 U. Mycket små rena prover av 234 U kan extraheras via den kemiska jonbytesprocessen från prover av plutonium-238 som har åldrats något för att tillåta vissa sönderfall till 234 U via alfa-emission .
Anrikat uran innehåller mer 234 U än naturligt uran som en biprodukt av urananrikningsprocessen som syftar till att erhålla uran-235, som koncentrerar lättare isotoper ännu starkare än 235 U. IAEA:s forskningsartikel TECDOC-1529 avslutar innehållet på 234 U i anrikat uran. bränsle är direkt proportionell mot graden av 235 U—anrikning med 2 % 235 U vilket ger 150 g 234 U/ton HM, och den vanligaste 4,5 % 235 U anrikningen resulterar i 400 g 234 U/tonHM. Den ökade andelen 234 U i anrikat naturligt uran är acceptabelt i nuvarande kärnreaktorer . Återvunnet (återberikat) upparbetat uran innehåller ännu högre fraktioner av 234 U. Detta är fördelaktigt eftersom även om 234 U inte är klyvbart , tenderar det att absorbera långsamma neutroner i en kärnreaktor som avlar 235 U. Detta är mycket effektivare än serien av steg 238 U + n → 239 Np → 239 Pu för att ersätta konsumtion av klyvbara isotoper.
Uranium-234 har ett neutroninfångningstvärsnitt på cirka 100 ladugårdar för termiska neutroner , och cirka 700 ladugårdar för sin resonansintegral - genomsnittet av neutroner som har ett intervall av mellanenergier. I en kärnreaktor fångar de icke-klyvbara isotoper 234 U och 238 U båda en neutronframkallande klyvbara isotoper 235 U respektive 239 Pu. 234 U omvandlas lättare till 235 U och är därför med en högre hastighet än 238 U till 239 Pu (via neptunium-239 ) eftersom 238 U har ett mycket mindre neutroninfångningstvärsnitt på bara 2,7 ladugårdar. I reaktionen 234 U + n → 235 U sjunker halten 234 U i 4,5 % anrikat bränsle stadigt under bestrålningsperioden, vilket faller från 450 g/ton HM till 205 g/ton HM i bränsle med en bestrålning av 60 GWd/ton HM.
Dessutom omvandlar (n, 2n) reaktioner med snabba neutroner också små mängder av 235 U till 234 U. Detta motverkas av den snabba omvandlingen av tillgängliga 234 U till 235 U genom termisk neutroninfångning . Använt bränsle kan innehålla så mycket som 0,010 % 234 U, eller 100 miljondelar , en högre andel än i naturligt uran med 55 miljondelar. Utarmat uran som separeras under anrikningsprocessen innehåller mycket mindre 234 U (cirka 0,001%), vilket gör radioaktiviteten hos utarmat uran till ungefär hälften av den för naturligt uran. Naturligt uran har en "jämviktskoncentration" på 234 U—punkten där ett lika antal sönderfall av 238 U och 234 U kommer att inträffa.