넵투늄 동위 원소

Isotopes of neptunium
넵투늄의 주요 동위원소 (93Np)
이소토페 붕괴
아반댄스 반감기 (t1/2) 모드 프로덕트
235Np 동기 396.1 d α 231빠
ε 235U
236Np 동기 1.54×105 y ε 236U
β− 236푸
α 232빠
237Np 추적하다 2.140×106 y α 233빠
239Np 추적하다 2.356 d β− 239푸

넵투늄(93Np)은 보통 인공 원소로 간주되지만, 자연에서 미량이 발견되기 때문에 표준 원자량이 주어질 수 없다.모든 미량 원소나 인공 원소처럼, 그것은 안정적인 동위원소를 가지고 있지 않다.합성 및 확인된 첫 번째 동위원소는 1940년 Np로 중성자로 U를 충돌시켜 U를 생성하고, U는 Np로 베타 붕괴되었다.

자연에서 우라늄 원자에 의한 중성자 포획 반응으로부터 미량들이 발견되는데,[1] 이는 1951년까지 발견되지 않았다.

25개의 넵투늄 방사성 동위원소가 특징지어졌으며, 가장 안정적인 것은
214만 년의 반감기를 가진
 Np, 154,000 년의 반감기를 가진 Np, 그리고
 396.1일의 반감기를 가진 Np이다.나머지 방사성 동위원소는 모두 반감기가 4.5일 미만이고, 대부분 반감기가 50분 미만이다.또한 이 원소는 4개의 메타 상태를 가지며, 가장 안정적인 것은
Np(22.5시간)입니다1/2.

중간 동위원소 Np는
아직 관측되지 않았지만

 넵투늄의 동위원소는 Np에서 Np까지이다.가장 안정적인 동위원소 Np
 이전의 1차 붕괴 모드는 전자 포획(많은 양의 알파 방출)이며, 그 이후의 1차 붕괴 모드는 베타 방출이다.Np 이전의
1차 붕괴 생성물은 우라늄과 프로탁티늄의 동위원소이며, 그 이후의 1차 붕괴 생성물은 플루토늄의 동위원소이다.우라늄-237과 넵투늄-239는 핵폭발로 인한 핵 낙진에 따른 첫 번째 1시간에서 주까지 주요 위험 방사성 동위원소로 간주되며, Np는 "수일 [2][3]동안의 스펙트럼"을 지배한다.

동위원소 목록

핵종
[n1] 		Z N 동위원소 질량 (다)[4]
[n2][n3] 		반감기
 붕괴
모드
[n4] 		딸.
동위원소
[n5] 		회전 및
패리티
[n6][n7] 		동위원소
풍부
들뜸[n 7] 에너지
219
Np
[5] 		93 126 219.03162(9) 0.15µ0.72~0.07)밀리초 α 215빠 (9/2−)
220
Np
[6] 		93 127 220.03254(21)# 25µ14-7)μs α 216빠 1-#
222
Np
[7] 		93 129 380/260-110)ns α 218빠 1-#
223
Np
[8] 		93 130 223.03285(21)# 2.15µ100-52)μs α 219빠 9/2−
224
Np
[9] 		93 131 224.03422(21)# 38µ26-11)μs α(83%) 220m1빠 1-#
α(17%) 220m2빠
225
Np
 		93 132 225.03391(8) 6(5) 밀리초 α 221빠 9/2−#
226
Np
 		93 133 226.03515(10)# 35(10) 밀리초 α 222빠
227
Np
 		93 134 227.03496(8) 510(60) 밀리초 α(99.95%) 223빠 5/2−#
β+(.05%) 227U
228
Np
 		93 135 228.03618(21)# 61.4(14)초 β+(59%) 228U
α(41%) 224빠
β+, SF (.012%) (표준)
229
Np
 		93 136 229.03626(9) 4.0 (2)분 α(51%) 225빠 5/2+#
β+(49%) 229U
230
Np
 		93 137 230.03783(6) 4.6(3)분 β(97+%) 230U
α(3%) 226빠
231
Np
 		93 138 231.03825(5) 48.8 (2)분 β(98+%) 231U (5/2)(+#)
α(2%) 227빠
232
Np
 		93 139 232.04011(11)# 14.7(3)분 β(99+.99%) 232U (4+)
α(.003%) 228빠
233
Np
 		93 140 233.04074(5) 36.2 (1)분 β(99+.99%) 233U (5/2+)
α(.001%) 229빠
234
Np
 		93 141 234.042895(9) 4.4 (1) d β+ 234U (0+)
235
Np
 		93 142 235.0440633(21) 396.1(12) d EC 235U 5/2+
α (.0026 %) 231빠
236
Np
[n8] 		93 143 236.04657(5) 1.54(6)×105 y EC(87.3%) 236U (6−)
β−(12.5%) 236푸
α (.16 %) 232빠
236m
Np
 		60(50) keV 22.5(4) 시간 EC(52%) 236U 1
β−(48%) 236푸
237
Np
[n8][n9] 		93 144 237.0481734(20) 2.140(7)×106 y α 233빠 5/2+ 트레이스[n 10]
SF(2×10−10%) (표준)
CD(4×10−12%) 207Tl
30Mg
238
Np
 		93 145 238.0509464(20) 2.140(2)d β− 238푸 2+
238m
Np
 		2300 (200) # keV 112(39) ns
239
Np
 		93 146 239.0529390(22) 2.356(3) d β− 239푸 5/2+ 트레이스[n 10]
240
Np
 		93 147 240.056162(16) 61.9 (2)분 β− 240푸 (5+) 트레이스[n 11]
240m
Np
 		20(15) keV 7.22 (2)분 β(99−.89%) 240푸 1(+)
IT(.11%) 240Np
241
Np
 		93 148 241.05825(8) 13.9 (2)분 β− 241푸 (5/2+)
242
Np
 		93 149 242.06164(21) 2.2 (2)분 β− 242푸 (1+)
242m
Np
 		0(50)#keV 5.5 (1)분 6+#
243
Np
 		93 150 243.06428(3)# 1.85(15)분 β− 243푸 (5/2−)
244
Np
 		93 151 244.06785(32)# 2.29(16)분 β− 244푸 (7−)
다음 표의 머리글과 바닥글:
  1. ^ mNp – 들뜬 핵 이성질체.
  2. ^ ( ) - 불확실성(1')은 대응하는 마지막 자리 뒤에 괄호로 간결하게 표시됩니다.
  3. ^ # – 원자질량 표시 #: 순수 실험 데이터가 아니라 적어도 부분적으로 질량 표면(TMS)의 동향에서 도출된 값과 불확실성.
  4. ^ 붕괴 모드:
    CD: 클러스터 붕괴
    EC: 전자 포획
    IT: 이성질 전이
    SF: 자연 핵분열
  5. ^ 굵은 이탤릭체 딸– 도터 제품은 거의 안정적입니다.
  6. ^ ( ) spin value : 약한 할당 인수를 사용한 스핀을 나타냅니다.
  7. ^ a b # – #로 표시된 값은 순수하게 실험 데이터에서 도출된 것이 아니라 적어도 부분적으로 인접핵종(TNN)의 추세에서 도출된 것이다.
  8. ^ a b 핵분열성 핵종
  9. ^ 가장 흔한 핵종
  10. ^ a b 우라늄 광석의 중성자 포획에 의해 생산된다.
  11. ^ Pu의 중간 붕괴 생성물

액티니드 대 핵분열 생성물

반감기별 악티니드 및 핵분열 생성물
붕괴사슬에 의한 액티니드[10] 반감기
범위(a)		 수율에 의한[11] U의 핵분열 생성물
4n 4n + 1 4n + 2 4n + 3 4.5–7% 0.04–1.25% 0.001% 미만
228라№ 4 ~ 6 a 155에우þ
244Cmƒ 241푸ƒ 250Cf 227AC№ 10 ~ 29 a 90시르 85Kr 113mCDþ
232Uƒ 238푸ƒ 243Cmƒ 29~97 a 137Cs 151SMþ 121m스니
248Bk[12] 249Cfƒ 242m암ƒ 141 ~ 351 a

어떤 핵분열 생성물도 100a~210ka의 반감기를 가지고 있지 않다...

241암ƒ 251Cfƒ[13] 430~900 a
226라№ 247Bk 1.3~1.6ka
240푸 229Th(Th) 246Cmƒ 243암ƒ 4.7~7.4ka
245Cmƒ 250Cm 8.3~8.5ka
239푸ƒ 24.1ka
230Th№(Th) 231빠№ 32~76ka
236Npƒ 233Uƒ 234U№ 150~250ka 99Tc₡ 126스니
248Cm 242푸 327 ~ 375 ka 79세₡
1.53 Ma 93Zr
237Npƒ 2.1 ~ 6.5 Ma 135Cs₡ 107PD
236U 247Cmƒ 15 ~ 24 Ma 129나₡
244푸 80 Ma

...15.7 Ma[14] 이상

232Th№(Th) 238U№ 235Uƒ№ 0.7~14.1 Ga

주목할 만한 동위원소

넵투늄-235

넵투늄-235는 142개의 중성자와 396.1일의 반감기를 가지고 있다.이 동위원소는 다음과 같이 감쇠한다.

이 넵투늄 동위원소의 무게는 235.044 063 3u이다.

넵투늄-236

넵투늄-236은 143개의 중성자와 154,000년의 반감기를 가지고 있다.다음 방법으로 감쇠할 수 있습니다.

  • 전자 포획: 붕괴 에너지는 0.93 MeV이고 붕괴 생성물은 우라늄-236입니다.이것은 보통 (2천300만 년의 반감기로) 토륨-232로 분해된다.
  • 베타 방출: 붕괴 에너지는 0.48 MeV이고 붕괴 생성물은 플루토늄-236입니다.이는 보통 우라늄-232로 분해되며(반감기 2.8년), 토륨-228로 분해되며, 토륨-228은 몇 년 안에 분해되어 납-208로 분해됩니다.
  • 알파 방출: 붕괴 에너지는 5.007 MeV이고 붕괴 생성물은 프로텍티늄-232입니다.이것은 우라늄-232의 반감기가 1.3일로 붕괴된다.

이 넵투늄 동위원소는 236.04657u의 질량을 가지고 있다.임계 질량이 6.79kg(15.0lb)[15]인 핵분열성 물질이다.

236
Np는
[16]Np의
(n,2n) 및 (θ,n) 포획 반응을 통해 소량 생성되지만, 부모
 [17]Np에서 유의한 양으로 분리하는 것은 거의 불가능하다.이 때문에 임계 질량이 낮고 중성자 단면이 높음에도 불구하고 무기나 원자로에서 핵연료로 연구되지 않았다.그러나 Np는
반감기가 [18]긴 베타 방출에 의해 주로 분해되기 때문에 질량 분석 및 방사능 추적기로서 사용될 것으로 고려되어 왔다.이 동위원소에 대한 몇 가지 대체 생산 경로
, 즉 Np 또는 이성질체
 Np로부터의 동위원소 분리를 감소시키는 경로가 조사되었다.Np 축적을
위한 가장 우호적인 반응은 [18]우라늄-238의 양성자와 중수소 조사인 것으로 나타났다.

넵투늄-237

넵투늄-237 붕괴 계획(간소화)

237
Np는
넵투늄 계열에 의해 붕괴되는데, 넵투늄 계열은 납의 안정적인 동위원소로 붕괴하는 다른 대부분의 악티니드와는 달리 안정적인 탈륨-205로 끝납니다.

2002년 Np는
핵무기와 같이 임계 질량이 [19]약 60kg인 고속 중성자와 연쇄 반응을 지속할 수 있는 것으로 나타났다.단, 열중성자 충격 시 핵분열 확률이 낮기 때문에 경수원전의 연료로는 적합하지 않다(예를 들어 고속로 또는 가속기 구동 시스템과 반대).

237
Np는
우라늄-235와 우라늄-236에 의한 연속 중성자 포획(항상 방출되는 것은 아님) 또는 고속 중성자가 우라늄-238 또는 플루토늄 동위원소에서 중성자를 방출하는 (n,2n) 반응에 의해 핵연료 사이클에서 유의하게 생성되는 유일한 넵투늄 동위원소이다.장기적으로 Np는
또한 아메리슘-241의 붕괴 생성물로서 사용후 핵연료에서 형성된다.

237
Np는
유카산 핵폐기물 저장소에서 가장 이동성이 높은 핵종 중 하나로 추정됐다.

플루토늄-238 생산에 사용

때 중성자 충격에 노출되 237Np, 베타 붕괴를 겪고, 238Pu 이 제품 방사성 동위 원소 열전기 발전기에서 전기와 열의 깊은 우주 탐사에서 생산에 대한 열 에너지 소스(뉴 호라이즌스와 보이저 조사 같은 것)과 현재의 음을 유용함이 된 중성자 화성 과학 La.를 포착할 수 있boratory(Curiosity Rover).이러한 적용은 태양으로부터 너무 멀리 떨어져 있는 탐사선이나 장기간(화성 먼지 폭풍과 같이) 햇빛을 방해할 수 있는 기후 사건에 직면한 탐사선 때문에 태양광 발전원이 약하거나 일관성이 없는 경우 경제적으로 실용적이다.또한 우주 탐사선과 탐사선은 발전기의 열 출력을 이용하여 계측기와 내부를 [20]따뜻하게 유지합니다.

레퍼런스

  1. ^ Peppard, D. F.; Mason, G. W.; Gray, P. R.; Mech, J. F. (1952). "Occurrence of the (4n + 1) series in nature" (PDF). Journal of the American Chemical Society. 74 (23): 6081–6084. doi:10.1021/ja01143a074.
  2. ^ [대기 핵실험 필름 배지 선량 측정, 대기 핵실험 필름 배지 선량 측정 위원회, 엔지니어링 및 기술 시스템 위원회, 공학 및 물리 과학 부문, 국립 연구 위원회]페이지 24-35]
  3. ^ 원자력 참전용사 DTRA-TR-07-5. 2007에 대한 선량 추정에 대한 낙진 내 방사성핵종 분화의 영향 경계 분석
  4. ^ Wang, M.; Audi, G.; Kondev, F. G.; Huang, W. J.; Naimi, S.; Xu, X. (2017). "The AME2016 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references" (PDF). Chinese Physics C. 41 (3): 030003-1–030003-442. doi:10.1088/1674-1137/41/3/030003.
  5. ^ Yang, H; Ma, L; Zhang, Z; Yang, C; Gan, Z; Zhang, M; et al. (2018). "Alpha decay properties of the semi-magic nucleus 219Np". Physics Letters B. 777: 212–216. doi:10.1016/j.physletb.2017.12.017.
  6. ^ Zhang, Z. Y.; Gan, Z. G.; Yang, H. B.; et al. (2019). "New isotope 220Np: Probing the robustness of the N = 126 shell closure in neptunium". Physical Review Letters. 122 (19): 192503. doi:10.1103/PhysRevLett.122.192503.
  7. ^ Ma, L.; Zhang, Z. Y.; Gan, Z. G.; et al. (2020). "Short-Lived α-emitting isotope 222Np and the Stability of the N=126 Magic Shell". Physical Review Letters. 125: 032502. doi:10.1103/PhysRevLett.125.032502.
  8. ^ Sun, M. D.; et al. (2017). "New short-lived isotope 223Np and the absence of the Z = 92 subshell closure near N = 126". Physics Letters B. 771: 303–308. Bibcode:2017PhLB..771..303S. doi:10.1016/j.physletb.2017.03.074.
  9. ^ Huang, T. H.; et al. (2018). "Identification of the new isotope 224Np" (pdf). Physical Review C. 98 (4): 044302. Bibcode:2018PhRvC..98d4302H. doi:10.1103/PhysRevC.98.044302.
  10. ^ + 라듐(원소 88).실제로 서브액티늄(sub-actinide)이지만, 그것은 악티늄(89) 바로 앞에 있고 폴로늄(84) 다음으로 불안정한 3원소 갭을 따른다. 이 갭에서 반감기가 4년 이상인 핵종은 라돈-222이다.라듐의 가장 오래 산 동위원소는 1,600년으로, 따라서 이 원소를 여기에 포함할 가치가 있다.
  11. ^ 특히 우라늄-235의 열중성자 핵분열(예: 일반적인 원자로).
  12. ^ Milsted, J.; Friedman, A. M.; Stevens, C. M. (1965). "The alpha half-life of berkelium-247; a new long-lived isomer of berkelium-248". Nuclear Physics. 71 (2): 299. Bibcode:1965NucPh..71..299M. doi:10.1016/0029-5582(65)90719-4.
    동위원소 분석 결과 약 10개월 동안 분석한 3개 표본에서 질량 248종이 일정하게 풍부하게 검출됐다.이는 반감기가 9년 이상인 Bk의248 이성질체에 기인한다.Cf의 성장은248 검출되지 않았으며, β− 반감기의 하한을 약 104 [년]으로 설정할 수 있다.새로운 이성질체에 기인하는 알파 활성은 검출되지 않았습니다. 알파 반감기는 아마도 300년 이상일 것입니다."
  13. ^ 이것은 "불안정의 바다"가 생기기 전 최소한 4년의 반감기를 가진 가장 무거운 핵종이다.
  14. ^ 반감기가 Th를 크게 초과하는 "고전적으로 안정적인" 핵종을 제외하면, 예를 들어 Cd의 반감기는 14년밖에 되지 않지만, Cd의 반감기는 거의 8,000조 년이다.
  15. ^ 최종 보고서, 핵임계 안전 데이터 평가 및 수송 중 악티네이드 한계 2011-05-19년 프랑스 Wayback Machine, Institut de Radioprotection et de Séréaire, Departmentment de Prévention et déde descident at archive 2011-05-19.
  16. ^ 상업용 LWR 사용후 연료의 재처리에서 회수된 우라늄의 재사용 분석, 미국 에너지부, 오크리지 국립연구소.
  17. ^ 언어
  18. ^ a b Jerome, S.M.; Ivanov, P.; Larijani, C.; Parker, D.J.; Regan, P.H. (2014). "The production of Neptunium-236g". Journal of Environmental Radioactivity. 138: 315–322. doi:10.1016/j.jenvrad.2014.02.029.
  19. ^ P. Weiss (26 October 2002). "Neptunium Nukes? Little-studied metal goes critical". Science News. 162 (17): 259. doi:10.2307/4014034. Archived from the original on 15 December 2012. Retrieved 7 November 2013.
  20. ^ Witze, Alexandra (2014-11-27). "Nuclear power: Desperately seeking plutonium". Nature. 515 (7528): 484–486. Bibcode:2014Natur.515..484W. doi:10.1038/515484a.