Нептуний-237

Непту́ний-237 — радиоактивный нуклид химического элемента нептуния с атомным номером 93 и массовым числом 237. Наиболее долгоживущий изотоп нептуния, период полураспада 2,144(7)⋅106 лет. Был открыт в 1942 году Гленном Сиборгом и Артуром Валем[3] в результате бомбардировки урана-238 нейтронами[4]:

Нептуний-237

Схема распада нептуния-237 (упрощенная)
Название, символ Нептуний-237, 237Np
Нейтронов 144
Свойства нуклида
Атомная масса 237,0481734(20)[1] а. е. м.
Дефект массы 44 873,3(18)[1] кэВ
Удельная энергия связи (на нуклон) 7574,982(8)[1] кэВ
Период полураспада 2,144(7)⋅106[2] лет
Продукты распада 233Pa
Родительские изотопы 237U (β−)
237Pu (ε)
241Am (α)
Спин и чётность ядра 5/2+[2]
Канал распада Энергия распада
α-распад 4,9583(12)[1] МэВ
Таблица нуклидов

Период полураспада этого нуклида мал по сравнению с возрастом Земли, поэтому в природных минералах нептуний встречается лишь в ничтожных количествах; первичный (существовавший в момент образования Земли) нептуний-237 давно распался, и в настоящее время в природе существует лишь радиогенный нептуний. Источником изотопов нептуния в природе являются ядерные реакции, протекающие в урановых рудах под воздействием нейтронов космического излучения и спонтанного деления урана-238[5]. Максимальное соотношение 237Np к урану в природе составляет 1,2⋅10−12[4].

Является родоначальником вымершего радиоактивного семейства 4n+1, называемого рядом нептуния; все члены этого семейства (кроме предпоследнего, висмута-209) давно распались.

Активность одного грамма этого нуклида составляет приблизительно 26,03 МБк.

Образование и распад

Нептуний-237 образуется в результате следующих распадов:

  • β−-распад нуклида 237U (период полураспада составляет 6,75(1)[2] суток):
  • Осуществление e-захвата нуклидом 237Pu (период полураспада составляет 45,2(1)[2] суток):
  • α-распад нуклида 241Am (период полураспада составляет 432,2(7)[2] лет):

Из возможных каналов распада нептуния-237 экспериментально обнаружен только α-распад в 233Pa (вероятность 100 %[2], энергия распада 4958,3(12) кэВ[1]):

Спектр испускаемых при распаде α-частиц является сложным и состоит из более чем 20 моноэнергетических линий[4], наиболее вероятны каналы распада с энергиями альфа-частиц 4788,0, 4771,4 и 4766,5 кэВ (соответствующие вероятности 47,64 %, 23,2 %, 9,3 %)[6]. Распад также сопровождается излучением гамма-квантов (и конверсионных электронов) с энергиями от 5,5 до 279,7 кэВ[7] (наиболее характерны линии 29,37 и 86,48 кэВ с соответствующими вероятностями 14,12 % и 12,4 %)[6] и квантов рентгеновского излучения дочерним 233Pa.

Другие каналы распада

Спонтанное деление теоретически возможно, но в эксперименте не наблюдалось (вероятность ≤ 2⋅10−10 %)[2]. То же относится и к кластерному распаду; экспериментально установленное верхнее ограничение на вероятность кластерного распада с вылетом ядра 30Mg по реакции

составляет ≤4⋅10−12 %[2].

Получение

Нептуний-237 образуется в урановых реакторах в результате той же реакции, которая привела к открытию данного нуклида. Содержание 237Np в облученном урановом топливе составляет примерно 500 г на тонну урана, или 0,05%[8]. При использовании уранового топлива, обогащенного изотопами 235U и 236U, нептуний-237 образуется преимущественно по следующей ядерной реакции[4][5]:

Таким образом, основным сырьем для получения нептуния являются отходы плутониевого производства, получаемые при переработке облученного уранового топлива.

Нептуний-237 высокой чистоты получают из препаратов америция-241[5].

Выделение изотопов нептуния осуществляется осаждением, ионным обменом, экстракцией и экстракционно-хроматографическим методом[5].

Применение

Путём облучения нейтронами нептуния-237 получают весовые количества изотопно чистого плутония-238, который используется в малогабаритных радиоизотопных источниках энергии (например, в РИТЭГах, кардиостимуляторах)[9].

См. также

Примечания
  1. 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. — .
  2. 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. — .
  3. Волков В. А., Вонский Е. В., Кузнецова Г. И. Выдающиеся химики мира. — М.: Высшая школа, 1991. — С. 603. — 656 с.
  4. Михайлов В. А. Аналитическая химия нептуния. — М.: «Наука», 1971. — С. 5-12. — 218 с. — (Аналитическая химия элементов). — 1700 экз.
  5. Химическая энциклопедия: в 5 т. / Редкол.: Кнунянц И. Л. (гл. ред.). — М.: Советская энциклопедия, 1992. — Т. 3. — С. 216-217. — 639 с. — 50 000 экз. — ISBN 5-85270-039-8.
  6. Свойства 237Np на сайте МАГАТЭ (IAEA, International Atomic Energy Agency) (недоступная ссылка)
  7. WWW Table of Radioactive Isotopes (англ.). — Свойства 237Np. Дата обращения: 2 апреля 2011. Архивировано 27 июля 2012 года.
  8. Отработанное ядерное топливо тепловых реакторов. Дата обращения: 30 марта 2021. Архивировано 15 мая 2021 года.
  9. Химическая энциклопедия, 1992, с. 581.
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.