우라늄-233

Uranium-233
우라늄-233, U
FLiBe-Solid.gif
응고된 조각이 들어 있는 앰플
FLiBe사불화 우라늄-233의 혼합물
일반
기호.233U
이름우라늄-233, U-233
양성자 (Z)92
중성자 (N)141
핵종 데이터
반감기 (t1/2)160,000년[1]
동위원소 질량233.039 Da
부모 동위원소237Pu(α)
233Np(β+)
233Pa(β)
부패 제품229Th(Th)
우라늄 동위 원소
핵종 전체 표

우라늄-233(233U 또는 U-233)은 토륨 연료 주기의 일부로 토륨-232에서 생성된 우라늄의 핵분열성 동위원소이다.우라늄-233은 핵무기원자로 [2]연료로 사용하기 위해 조사되었다.그것은 실험용 원자로에서 성공적으로 사용되었고 핵연료로서 훨씬 더 폭넓게 사용하도록 제안되었다.그것의 반감기는 16만 년이다.

우라늄-233은 토륨-232의 중성자 조사에 의해 생성된다.토륨-232가 중성자를 흡수하면 토륨-233이 되는데, 토륨-233은 반감기가 22분밖에 되지 않습니다.토륨-233은 베타 붕괴를 통해 프로텍티늄-233으로 분해된다.Protactinium-233고 일부는 제안된 용융염 원자로 디자인 전에 베타 붕괴 발생할 수 있는 신체적으로 추가 중성자 포획에서, 중성자 경제를 유지하는 데는 프로트 악티늄 격리할 수 있는 만약 233U 창문을 그리워하는 다음 핵 분열성 대상 4중성자의 뜻235U은 시도하는 27일의 반감기는, 우라늄 233으로 베타가 썩고 있다.필요하다.에드가 핵분열을 유발한다.

233U는 보통 중성자 흡수에 차이가 있지만 중성자를 유지하여 우라늄-234가 된다.우라늄-233의 포집 대 핵분열 비율은 다른 두 주요 핵분열 연료우라늄-235와 플루토늄-239보다 [citation needed]작다.

핵분열성 물질

독일 THTR-300

1946년, 유엔 보고서와 글렌 T의 연설 이후, 대중은 토륨에서 생산된 우라늄-233을 " 에너지와 원자 폭탄의 세 번째 사용 가능한 공급원"으로 처음 알게 되었다. 시보그[3][4]

미국은 냉전 기간 동안 다양한 수준의 화학 및 동위원소 [2]순도로 약 2미터톤의 우라늄-233을 생산했다.이것들은 플루토늄-239 [5]생산을 위해 설계된 원자로에서 핸포드 사이트와 사바나사이트에서 생산되었다.

핵연료

우라늄-233은 몇 가지 다른 원자로 유형에서 연료로 사용되며, 몇 가지 새로운 설계(토륨 연료 사이클 참조)를 위한 연료로 제안되며, 모두 토륨에서 생산된다.우라늄-233은 플루토늄을 증식하기 위해 고속 원자로의 우수한 중성자 경제성을 필요로 하는 우라늄-238 기반 연료 사이클과 달리 고속 원자로 또는원자로에서 증식할 수 있다.

토륨 매장량이 많은 인도 원자력 프로그램의 장기 전략은 토륨 공급 원료로 우라늄-233을 사육하는 핵 프로그램으로 이행하는 것이다.

방출된 에너지

우라늄-233 원자 1개의 핵분열은 197.9를 생성한다.MeV = 3.171·10−11 J (즉, 19.09 TJ/mol = 81.95 TJ/kg).[6]

원천 평균 에너지
릴리스 완료(MeV)
순간 방출되는 에너지
핵분열 파편의 운동 에너지 168.2
순간 중성자의 운동 에너지 004.8
신속한 γ선에 의해 전달되는 에너지 007.7
핵분열 생성물의 붕괴 에너지
β 입자의 에너지 005.2
반중성미자의 에너지 006.9
지연 δ선의 에너지 005.0
(탈출항중성미자 제외) 191.0
핵분열을 생성하지 않는 즉석 중성자가 포착될 때 방출되는 에너지 009.1
가동 중인 열원자로에서 열로 변환되는 에너지 200.1

무기 재료

1955년 4월 15일 U-233을 포함한 핵폭탄의 첫 폭발

잠재적 무기 물질로서 순수 우라늄-233은 선원(생육 대 자연), 반감기 및 임계 질량(베릴륨 [7]반사구에서는 4-5 kg) 면에서 우라늄-235보다 플루토늄-239와 더 유사하다.

1994년, 미국 정부는 우라늄-233이 드물게 플루토늄보다 우수하지만 무기 물질로는 매우 만족스러운 것으로 나타났다는 1966년 메모를 공개했습니다.기존 무기가 플루토늄-239 대신 우라늄-233을 기반으로 한다면 리버모어[8]플루토늄으로의 전환에 관심이 없을 것이라는 주장이 제기됐다.

비록 리버모어 메모에 이 합병증이 [8]해결될 가능성이 있다고 나와 있지만 우라늄-233[9] 제조와 사용을 복잡하게 만들 수 있다.

따라서[10] 우라늄-233을 핵무기의 핵분열성 물질로 사용하는 것은 가능하지만, 추측은 차치하고라도 실제로 무기화된 동위원소에 대한 공개 정보는 거의 없다.

B 원자로Hanford 현장의 다른 원자로무기급 물질의 생산에 최적화되어 [16][17][18][19]U 제조에 사용되었다.

전체적으로 미국은 다양한 순도의 U 2톤을 생산했으며 일부는 U 불순물 함량이 6ppm에 불과한 것으로 [20]생각됩니다.

232U 불순물

U(토륨-232 조사를 통해)의 생산은 반드시 우라늄-233 자체, 프로탁티늄-233 또는 토륨-232에 기생(n,2n) 반응 때문에 불순물로 소량의 우라늄-232를 생성한다.

232Th (n,2n) → Th (β-) → Pa (β-) → U (n,2n) → U
232Th (n,470) → Th (β-) → Pa (n,2n) → Pa (β-) → U
232Th(n,2n) → Th(β-) → Pa(n,160) → Pa(β-) → U

또 다른 채널에는 우라늄-238의 붕괴로 인해 존재하는 자연 토륨의 극히 일부인 소량의 토륨-230에 대한 중성자 포획 반응이 포함된다.

230Th(n,470) → Th(β-) → Pa(n,470) → Pa(β-) → U

U의 붕괴 사슬은 빠르게 강력한 감마선 방출체를 생성한다.탈륨-208은 2.6MeV로 다음 중 가장 강력합니다.

232U(α, 68.9 y)
228Th(α, 1.9 y)
224Ra (α, 5.44 MeV, 3.6 d, 0.24 MeV의 µ)
220Rn(α, 6.29 MeV, 56초, 0.54 MeV의 µ)
216Po(α, 0.15초)
212Pb(β-, 10.64시간)
212Bi(α, 61분, 0.78 MeV)
208Tl (β-, 1.8 MeV, 3분, µ 2.6 MeV)
208Pb(안정적)

이로 인해 (플루토늄으로 일반적으로 수행되는) 광 차폐만 있는 글로브 박스의 수동 취급이 너무 위험해지고(가능한 한 붕괴 생성물로부터 우라늄을 화학적으로 분리한 직후의 짧은 시간 동안 제외), 대신 연료 제조를 위한 복잡한 원격 조작이 필요하다.

그 위험은 심지어 5ppm에서도 심각하다.핵폭발 핵무기는 50ppm 미만의 U 레벨을 요구한다(U를 "낮은 등급"으로 간주한다). cf.표준무기급 플루토늄은 6만5000ppm인 Pu 함량이 6.5%를 넘지 않아야 하며, 이와 유사한 Pu는 0.5%(5000ppm) 이하로 생성됐다.총형 핵분열 무기는 중성자 발생을 [9][21]낮추기 위해 낮은 수준의 빛 불순물(1ppm 범위)이 추가로 필요하다.

" 깨끗한"233U, 232U,의 생산은 몇몇 요소들:1)2)이 사건 대해 몰두한 에너지가 6백만 일렉트론 볼트 →231Th 반응(too-high 에너지 중성자는232Th(n,2n을 일으키는))와 3)중성자에서 토륨 샘플을 제거하는 높은 하지 않은 것으로 neutrons 상대적으로 순수한232Th 소스,230Th(또한 232U에 변형시킨다),를 받도록 하다.외 일사량기 전에 233U 사(에너지 [20][22]중성자를 생성하는) U 자체의 파열을 피하기 위해 ncent는 너무 높은 수준까지 축적된다.

MSRE(Molten-Salt Reactor Experiment)는 인디언 포인트 에너지 센터와 같은 경수로에서 사육된 [23]U를 사용했는데, U는 약 220ppm이었다.

추가정보

U가 번식하는 토륨은 [24][25]우라늄보다 지각에 대략 3~4배 더 많다.U의 붕괴사슬 자체는 넵투늄 계열의 일부이며, 넵투늄의 조부모 Np의 붕괴사슬이다.

우라늄-233에는 의료용 동위원소인 악티늄-225와 비스무트-213의 생산, 우주여행용 저질량 원자로, 동위원소 추적기, 핵무기 연구, 토륨 연료 [2]사이클을 포함한 원자로 연료 연구가 포함된다.

방사성 동위원소 비스무트-213은 우라늄-233의 붕괴 생성물로 급성 골수성 백혈병, 췌장, 신장기타 장기의 암을 포함한 특정 유형의 암을 치료할 가능성이 있다.

「 」를 참조해 주세요.

메모들

  1. ^ http://www.doh.wa.gov/portals/1/Documents/Pubs/320-086_u233han_fs.pdf[베어 URL PDF]
  2. ^ a b c C. W. Forsburg and L. C. Lewis (24 September 1999). "Uses For Uranium-233: What Should Be Kept for Future Needs?" (PDF). Ornl-6952. Oak Ridge National Laboratory.
  3. ^ UP (29 September 1946). "Atomic Energy 'Secret' Put into Language That Public Can Understand". Pittsburgh Press. Retrieved 18 October 2011.
  4. ^ UP (21 October 1946). "Third Nuclear Source Bared". The Tuscaloosa News. Retrieved 18 October 2011.
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  9. ^ a b Langford, R. Everett (2004). Introduction to Weapons of Mass Destruction: Radiological, Chemical, and Biological. Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons. p. 85. ISBN 0471465607. "미국은 몇 개의 우라늄-233 폭탄을 시험했지만 우라늄-233에 우라늄-232가 있다는 것이 문제였습니다; 우라늄-232는 다량의 알파 방출체이며, 폭탄 물질에 있는 불순물로부터 부유 중성자를 노크함으로써 우라늄-233 폭탄을 '독'시키는 경향이 있어, 사전 폭발 가능성으로 이어졌습니다.우라늄-233에서 우라늄-232를 분리하는 것은 매우 어렵고 실용적이지 않은 것으로 판명되었다.우라늄-233 폭탄은 플루토늄-239가 풍부해진 이후 배치되지 않았다.
  10. ^ Agrawal, Jai Prakash (2010). High Energy Materials: Propellants, Explosives and Pyrotechnics. Wiley-VCH. pp. 56–57. ISBN 978-3-527-32610-5. Retrieved 19 March 2012. U233은 "인도에 토륨이 풍부하기 때문에 인도 무기 프로그램의 구성요소로 생각되고 있다"고 간략하게 언급하고 있으며, 다른 곳에도 있을 수 있다.
  11. ^ "Operation Teapot". Nuclear Weapon Archive. 15 October 1997. Retrieved 9 December 2008.
  12. ^ "Operation Buster-Jangle". Nuclear Weapon Archive. 15 October 1997. Retrieved 18 March 2012.
  13. ^ Stephen F. Ashley. "Thorium and its role in the nuclear fuel cycle". Retrieved 16 April 2014. PDF 페이지 8, 인용: D.할로웨이, "소련 열핵 개발", 국제 안보 4:3(1979-80) 192-197.
  14. ^ Rajat Pandit (28 August 2009). "Forces gung-ho on N-arsenal". The Times of India. Retrieved 20 July 2012.
  15. ^ "India's Nuclear Weapons Program – Operation Shakti: 1998". 30 March 2001. Retrieved 21 July 2012.
  16. ^ "Historical use of thorium at Hanford" (PDF). hanfordchallenge.org. Archived from the original (PDF) on 12 May 2013. Retrieved 21 April 2018.
  17. ^ "Chronology of Important FOIA Documents: Hanford's Semi-Secret Thorium to U-233 Production Campaign" (PDF). hanfordchallenge.org. Archived from the original (PDF) on 15 October 2012. Retrieved 21 April 2018.
  18. ^ "Questions and Answers on Uranium-233 at Hanford" (PDF). radioactivist.org. Retrieved 21 April 2018.
  19. ^ "Hanford Radioactivity in Salmon Spawning Grounds" (PDF). clarku.edu. Retrieved 21 April 2018.
  20. ^ a b Robert Alvarez "미국의 우라늄-233 비축 관리" http://scienceandglobalsecurity.org/archive/sgs21alvarez.pdf
  21. ^ 핵물질 FAQ
  22. ^ 미국 특허 4393510
  23. ^ [1] (PDF 페이지 10 참조)
  24. ^ "Abundance in Earth's Crust: periodicity". WebElements.com. Archived from the original on 23 May 2008. Retrieved 12 April 2014.
  25. ^ "It's Elemental — The Periodic Table of Elements". Jefferson Lab. Archived from the original on 29 April 2007. Retrieved 14 April 2007.


경량화:
우라늄-232
우라늄 233은
우라늄 동위원소
중량:
우라늄-234
붕괴 생성물:
플루토늄-237(α)
넵투늄-233 (β+)
프로탁티늄-233(β-)
붕괴사슬
우라늄-233의
데코:
토륨-229(α)