Uran-233 - Uranium-233

Boshqa maqsadlar uchun qarang U-233 (ajralish).

Uran-233,233U
FLiBe-Solid.gif
An ampula tarkibida a ning qattiqlashgan qismlari mavjud
FLiBe va uran-233 tetraflorid aralash
Umumiy
Belgilar233U
Ismlaruran-233, U-233
Protonlar92
Neytronlar141
Nuklid ma'lumotlari
Yarim hayot160,000 yil[1]
Ota-ona izotoplari237Pu  (a )
233Np  (β+ )
233Pa  (β− )
Parchalanadigan mahsulotlar229Th
Izotop massasi233.039 siz
Uranning izotoplari
Nuklidlarning to'liq jadvali

Uran-233 (233U) a bo'linadigan uran izotopi bu ishlab chiqarilgan torium-232 qismi sifatida torium yoqilg'isi aylanishi. Uran-233 ishlatilishi uchun tekshirilgan yadro qurollari va a reaktor yoqilg'isi.[2] U tajribada muvaffaqiyatli ishlatilgan yadro reaktorlari va a sifatida yanada kengroq foydalanish uchun taklif qilingan yadro yoqilg'isi. Unda yarim hayot 160,000 yil.

Uran-233 tomonidan ishlab chiqarilgan neytron nurlanish torium-232. Torium-232 neytronni yutganda, u bo'ladi torium-233, yarim umri atigi 22 daqiqa. Torium-233 parchalanadi protaktinium -233 orqali beta-parchalanish. Protactinium-233 ning yarim yemirilish davri 27 kun, beta esa uran-233 ga parchalanadi; ba'zilari taklif qildi eritilgan tuz reaktori dizaynlar protaktiniyni beta-parchalanish sodir bo'lishidan oldin neytronlarni tutishdan jismoniy ravishda ajratib olishga harakat qiladi neytron iqtisodiyoti (agar u sog'inmasa 233U oynasi, keyingi bo'linadigan maqsad 235U, bo'linishni boshlash uchun zarur bo'lgan jami 4 neytronni anglatadi).

233U odatda parchalanadi neytronning yutilishi, lekin ba'zida neytronni saqlab qoladi uran-234. Uran-233 ning bo'linish nisbati boshqa ikkita ajraladigan yoqilg'iga qaraganda kichikroq, uran-235 va plutoniy-239.

Parchalanadigan material

Eritilgan-tuzli reaktor tajribasi
Shippingport atom elektr stantsiyasi
Nemis THTR-300

1946 yilda jamoatchilik birinchi marta tordan ishlab chiqarilgan uran-233 "atom energiyasi va atom bombalarining mavjud bo'lgan uchinchi manbai" (bundan tashqari) uran-235 va plutoniy-239 ), quyidagi a Birlashgan Millatlar tomonidan ma'ruza va nutq Glenn T. Seaborg.[3][4]

Qo'shma Shtatlar ishlab chiqargan Sovuq urush, taxminan 2 metrik tonna uran-233, turli darajadagi kimyoviy va izotopik tozaligida.[2] Ular ishlab chiqarilgan Hanford sayti va Savannah daryosi sayti plutonyum-239 ishlab chiqarish uchun mo'ljallangan reaktorlarda.[5]

Yadro yoqilg'isi

Uran-233 bir necha xil reaktor turlarida yoqilg'i sifatida ishlatilgan va bir nechta yangi konstruktsiyalar uchun yoqilg'i sifatida taklif qilingan (torium yoqilg'isi aylanishiga qarang), ularning barchasi uni toriumdan ko'paytiradi. Uran-233 ni ikkalasida ham etishtirish mumkin tezkor reaktorlar yoki issiqlik reaktorlari, farqli o'laroq uran-238 asoslangan yonilg'i aylanishlari yuqori darajani talab qiladigan neytron iqtisodiyoti a tezkor reaktor plutoniyni ko'paytirish uchun, ya'ni iste'mol qilinadiganidan ko'proq bo'linadigan material ishlab chiqarish uchun.

Ning uzoq muddatli strategiyasi Hindistonning atom energetikasi dasturi Toriumning katta zaxiralariga ega bo'lgan torium xomashyosidan uran-233 ishlab chiqaradigan yadro dasturiga o'tish kerak.

Energiya chiqarildi

Bir uran-233 atomining bo'linishi 197.9 ni hosil qiladi MeV = 3.171·10−11 J (ya'ni 19.09 TJ /mol = 81,95 TJ / kg).[6]

ManbaO'rtacha energiya
chiqarilgan (MeV)
Bir zumda chiqarilgan energiya
Bo'linish qismlarining kinetik energiyasi168.2
Tezkor neytronlarning kinetik energiyasi004.8
Energiya tezkor nurlanish bilan amalga oshiriladi007.7
Parchalanadigan mahsulotlarning energiyasi
Β −- zarrachalarning energiyasi005.2
Neytrinlarga qarshi energiya006.9
Kechiktirilgan nurlarning energiyasi005.0
Jami (antiteytrinlardan qochish bundan mustasno)191.0
Bo'linish hosil qilmaydigan (qayta) tezkor neytronlar ushlanganda ajralib chiqadigan energiya009.1
Ishlayotgan issiqlik yadro reaktorida issiqlik energiyasiga aylanadi200.1

Qurol materiallari

1955 yil 15-aprelda U-233 tarkibiga kirgan yadro bombasining birinchi portlashi

Potentsial qurol materiallari sifatida toza uran-233 manbai (tabiiy va tabiiy), yarim yemirilish davri va boshqa jihatlari bo'yicha uran-235 ga qaraganda plutoniy-239 ga o'xshashdir. tanqidiy massa (ikkalasi ham berilyum bilan aks etgan sharda 4-5 kg).[7]

1994 yilda AQSh hukumati 1966 yildagi eslatmani uran-233 qurol materiali sifatida juda qoniqarli ekanligi ko'rsatilgan, ammo u kamdan-kam holatlarda plutoniydan ustun turadi. Agar mavjud qurollar plutonyum-239 o'rniga uran-233 ga asoslangan bo'lsa, Livermor plutoniyga o'tishdan manfaatdor bo'lmaydi.[8]

Ning birgalikdagi ishtiroki uran-232[9] uran-233 ishlab chiqarishni va undan foydalanishni murakkablashtirishi mumkin, ammo Livermorning eslatmasi ushbu asorat atrofida ishlash ehtimolini ko'rsatadi.[8]

Shunday qilib, uran-233 ni a ning ajraladigan moddasi sifatida ishlatish mumkin yadro quroli, taxmin[10] Bundan tashqari, ushbu izotop haqida aslida qurollangan kamdan-kam ma'lumot mavjud:

The B reaktori va boshqalar Hanford sayti ishlab chiqarish uchun optimallashtirilgan qurol-yarog ' ishlab chiqarish uchun material ishlatilgan 233U.[16][17][18][19]

Umuman olganda, Qo'shma Shtatlar ikki tonna ishlab chiqargan deb o'ylashadi 233U, har xil darajadagi poklik, ba'zilari esa 232U kamida 6 ppm gacha bo'lgan nopoklik tarkibiga kiradi.[20]

232U nopoklik

Ishlab chiqarish 233U (ning nurlanishi orqali torium-232 ) har doim oz miqdorda ishlab chiqaradi uran-232 uran-233 tarkibidagi parazitar (n, 2n) reaktsiyalar tufayli yoki boshqalarda nopoklik sifatida protaktinium-233 yoki torium-232 da:

232Th (n, γ) → 233Th (β−) → 233Pa (β−) → 233U (n, 2n) → 232U
232Th (n, γ) → 233Th (β−) → 233Pa (n, 2n) → 232Pa (β−) → 232U
232Th (n, 2n) → 231Th (β−) → 231Pa (n, γ) → 232Pa (β−) → 232U

Boshqa kanal esa oz miqdordagi neytronlarni tutib olish reaktsiyasini o'z ichiga oladi torium-230, bu parchalanish natijasida mavjud bo'lgan tabiiy toriumning kichik bir qismidir uran-238:

230Th (n, γ) → 231Th (β−) → 231Pa (n, γ) → 232Pa (β−) → 232U

The parchalanish zanjiri ning 232U tezda kuchli hosil beradi gamma nurlanishi emitentlar. Talliy-208 bulardan eng kuchlisi, 2,6 MeV:

232U (a, 68.9 y)
228Th (a, 1,9 y)
224Ra (a, 5.44 MeV, 3.6 d, γ bilan 0.24 MeV)
220Rn (a, 6,29 MeV, 56 s, γ 0,54 MeV)
216Po (a, 0,15 s)
212Pb (β−, 10,64 soat)
212Bi (a, 61 daqiqa, 0,78 MeV)
208Tl (β−, 1,8 MeV, 3 min, γ 2,6 MeV bilan)
208Pb (barqaror)

Bu qo'lda ishlov berishni a qo'lqop qutisi faqat engil ekranlash bilan (odatda bajarilganidek) plutonyum ) juda xavfli, (ehtimol, uranni parchalanadigan mahsulotlaridan kimyoviy ajratishdan keyingi qisqa vaqt ichida) va buning o'rniga murakkab masofadan boshqarish yoqilg'i ishlab chiqarish uchun.

Xavflar 5 da ham sezilarli millionga qismlar. Portlash yadroviy qurol talab qilish 232U 50 ppm dan past bo'lgan darajalar (yuqorida joylashgan 233U "past daraja" deb hisoblanadi; qarz "Standart qurol darajasidagi plutonyum a talab qiladi 240Pu tarkibi 6,5% dan oshmaydi. "bu 65000 ppm ga teng va shunga o'xshash 238Pu 0,5% (5000 ppm) va undan kam darajada ishlab chiqarilgan. Qurolga bo'linadigan qurollar neytron hosil bo'lishini past darajada ushlab turish uchun qo'shimcha ravishda past darajadagi (1 ppm oralig'ida) engil aralashmalarga ehtiyoj bor.[9][21]

"Toza" ishlab chiqarish 233U, past 232U, bir nechta omillarni talab qiladi: 1) nisbatan toza bo'lish 232Th manbai, past 230Th (bu ham o'zgartiradi 232U), 2) tushayotgan neytronlarni energiyasini 6 MeV dan yuqori bo'lmagan darajada mo''tadil qilish (juda yuqori energiya neytronlari 232Th (n, 2n) → 231Th reaktsiyasi) va 3) oldin torium namunasini neytron oqimidan olib tashlash 233Parchalanishning oldini olish uchun U kontsentratsiyasi juda yuqori darajaga ko'tariladi 233U o'zi (u energetik neytronlarni ishlab chiqaradi).[20][22]

The Eritilgan-tuzli reaktor tajribasi (MSRE) ishlatilgan 233Yetishtirilgan U engil suvli reaktorlar kabi Indian Point energiya markazi, bu taxminan 220 ppm edi 232U.[23]

Qo'shimcha ma'lumotlar

Torium, undan 233U uranga qaraganda er qobig'ida taxminan uch-to'rt baravar ko'pdir.[24][25]Ning yemirilish zanjiri 233U ning o'zi neptunium seriyasi, bobosi va bobosining parchalanish zanjiri 237Np.

Uran-233 uchun tibbiy izotoplar ishlab chiqarishni o'z ichiga oladi aktinium-225 va vismut-213 uning qizlari orasida bo'lgan, kosmosga sayohat qilish uchun kam massali yadroviy reaktorlar izotopik iz qoldiruvchi, yadroviy qurollarni tadqiq qilish va reaktor yoqilg'isini tadqiq qilish torium yoqilg'isi aylanishi.[2]

The radioizotop vismut -213 - uran-233 ning parchalanish mahsuloti; ba'zi turlarini davolash uchun va'da bergan saraton, shu jumladan o'tkir miyeloid leykemiya va saraton kasalligi oshqozon osti bezi, buyraklar va boshqalar organlar.

Shuningdek qarang

Izohlar

  1. ^ http://www.doh.wa.gov/portals/1/Documents/Pubs/320-086_u233han_fs.pdf
  2. ^ a b v C. W. Forsburg va L. C. Lyuis (1999 yil 24 sentyabr). "Uran-233 uchun foydalanish: kelajak ehtiyojlari uchun nimani saqlash kerak?" (PDF). Ornl-6952. Oak Ridge milliy laboratoriyasi.
  3. ^ YUQARILADI (1946 yil 29 sentyabr). "Atom energiyasining" sirini "jamoat tushunishi mumkin bo'lgan tilga qo'yish". Pitsburg Press. Olingan 18 oktyabr 2011.
  4. ^ YUQARILADI (1946 yil 21-oktabr). "Uchinchi yadro manbai". Tuskalozadagi yangiliklar. Olingan 18 oktyabr 2011.
  5. ^ Orth, D.A. (1978 yil 1-iyun). "Savanna daryosi o'simliklarini toriumni qayta ishlash tajribasi". 43. Yadro texnologiyasi: 63. Iqtibos jurnali talab qiladi | jurnal = (Yordam bering)
  6. ^ "Yadro bo'linishi 4.7.1". www.kayelaby.npl.co.uk. Olingan 21 aprel 2018.
  7. ^ Atrof muhit va tabiiy resurslar siyosati bo'limi., Amerika Qo'shma Shtatlari. Kongress. Senat. (1985). "Yadro tarqalishi haqidagi ma'lumotnoma". Hukumat ishlari bo'yicha qo'mita. Energiya bo'yicha kichik qo'mita, N. Proliferation., Amerika Qo'shma Shtatlari. Kongress. Uy. Xalqaro aloqalar qo'mitasi. Xalqaro iqtisodiy siyosat va savdo bo'yicha kichik qo'mita., Amerika Qo'shma Shtatlari. Kongress. Uy. Xalqaro aloqalar qo'mitasi. Qurol nazorati bo'yicha kichik qo'mita, I. Xavfsizlik.: 295. Olingan 29 noyabr 2019.
  8. ^ a b Vuds, VK (1966 yil 10-fevral). "U-233ga LRL qiziqishi". Qo'shma Shtatlar. DUN-677. doi:10.2172/79078. OSTI  79078.
  9. ^ a b Langford, R. Everett (2004). Ommaviy qirg'in qurollariga kirish: radiologik, kimyoviy va biologik. Xoboken, Nyu-Jersi: John Wiley & Sons. p. 85. ISBN  0471465607. "AQSh bir nechta uran-233 bombasini sinovdan o'tkazdi, ammo uran-233 tarkibida uran-232 mavjudligi muammo tug'dirdi; uran-232 alfa emitentidir va uran-233 bombasini adashib urish orqali" zaharlashga "moyil. Bomba moddasidagi neytronlar, oldindan portlashga olib keladi .. Uran-232 ni uran-233 dan ajratish juda qiyin va amaliy emas edi.Ulut-233 bombasi plutonyum-239 ko'payib borayotganligi sababli hech qachon joylashtirilmagan. . "
  10. ^ Agrawal, Jai Prakash (2010). Yuqori energiya materiallari: Yondiruvchi moddalar, portlovchi moddalar va pirotexnika. Vili-VCH. 56-57 betlar. ISBN  978-3-527-32610-5. Olingan 19 mart 2012. qisqacha U233 "ning tarkibiy qismi deb o'ylashini ta'kidlaydi Hindistonning qurol dasturi chunki Torium Hindistonda juda ko'p "va boshqa joylarda ham bo'lishi mumkin.
  11. ^ "Choynak operatsiyasi". Yadro qurollari arxivi. 1997 yil 15 oktyabr. Olingan 9 dekabr 2008.
  12. ^ "Buster-Jangle operatsiyasi". Yadro qurollari arxivi. 1997 yil 15 oktyabr. Olingan 18 mart 2012.
  13. ^ Stiven F. Eshli. "Torium va uning yadro yoqilg'isi aylanishidagi roli". Olingan 16 aprel 2014. PDF-sahifa 8, havolasi: D. Xollouey, "Sovet termoyadro rivojlanishi", Xalqaro xavfsizlik 4:3 (1979–80) 192–197.
  14. ^ Rajat Pandit (2009 yil 28-avgust). "N-arsenalda gung-xuni majbur qiladi". The Times of India. Olingan 20 iyul 2012.
  15. ^ "Hindistonning yadro qurollari dasturi - Shakti operatsiyasi: 1998 yil". 30 mart 2001 yil. Olingan 21 iyul 2012.
  16. ^ "Xanfordda toriumdan tarixiy foydalanish" (PDF). hanfordchallenge.org. Arxivlandi asl nusxasi (PDF) 2013 yil 12 mayda. Olingan 21 aprel 2018.
  17. ^ "FOIA-ning muhim hujjatlari xronologiyasi: Xenfordning yarim maxfiy toriumgacha U-233 ishlab chiqarish kampaniyasi" (PDF). hanfordchallenge.org. Arxivlandi asl nusxasi (PDF) 2012 yil 15 oktyabrda. Olingan 21 aprel 2018.
  18. ^ "Hanforddagi Uran-233 bo'yicha savollar va javoblar" (PDF). radioactivist.org. Olingan 21 aprel 2018.
  19. ^ "Xanford radioaktivligi lososlarning yumurtlama joylarida" (PDF). clarku.edu. Olingan 21 aprel 2018.
  20. ^ a b Robert Alvarez "AQShning Uran-233 zaxirasini boshqarish" http://scienceandglobalsecurity.org/archive/sgs21alvarez.pdf
  21. ^ Yadro materiallari Tss
  22. ^ AQSh patenti 4393510 
  23. ^ [1] (PDF 10-betga qarang)
  24. ^ "Yer qobig'idagi mo'llik: davriylik". WebElements.com. Arxivlandi asl nusxasi 2008 yil 23 mayda. Olingan 12 aprel 2014.
  25. ^ "Bu elementar - elementlarning davriy jadvali". Jefferson laboratoriyasi. Arxivlandi asl nusxasidan 2007 yil 29 aprelda. Olingan 14 aprel 2007.


Yengilroq:
uran-232		Uran-233 an
izotop ning uran		Og'irroq:
uran-234
Chirish mahsuloti ning:
plutoniy-237(a )
neptunium-233(β + )
protaktinium-233(β− )		Chirish zanjiri
uran-233		Chirish ga:
torium-229(a)