우라늄-235
Uranium-235 우라늄-235 고농축 우라늄 금속 | |
| 일반 | |
|---|---|
| 기호. | 235U |
| 이름 | 우라늄-235, U-235 |
| 양성자 (Z) | 92 |
| 중성자 (N) | 143 |
| 핵종 데이터 | |
| 자연 풍족도 | 0.72% |
| 반감기 (t1/2) | 703800000년 |
| 동위원소 질량 | 235.0439299 Da |
| 스핀 | 7/2− |
| 과잉 에너지 | 40914.062±1.970 keV |
| 결합 에너지 | 1783870.285±1.996keV |
| 부모 동위원소 | 235빠 235Np 239푸 |
| 부패 제품 | 231Th(Th) |
| 붕괴 모드 | |
| 붕괴 모드 | 붕괴 에너지(MeV) |
| 알파 | 4.679 |
| 우라늄 동위 원소 핵종 전체 표 | |
우라늄-235(235U 또는 U-235)는 천연 우라늄의 약 0.72%를 차지하는 우라늄의 동위원소이다.주요 동위원소인 우라늄-238과는 달리 핵분열성이며, 즉 핵 연쇄 반응을 지속할 수 있다.그것은 원시 핵종으로서 자연에 존재하는 유일한 핵분열성 동위원소이다.
우라늄-235의 반감기는 7억380만 년이다.그것은 1935년에 Arthur Jeffrey Dempster에 의해 발견되었다.느린 열 중성자의 핵분열 단면은 약 584.3±[1]1 축사이다.고속 중성자의 경우 축사 [2]1개 정도 됩니다.모든 중성자 흡수가 핵분열을 일으키는 것은 아니지만, 중성자 포획이 우라늄-236을 [citation needed]형성하는 것은 소수이다.
자연 붕괴 연쇄
![{\displaystyle {\begin{array}{r}{\ce {^{235}_{92}U->[\alpha ][7.038\times 10^{8}\ {\ce {y}}]{^{231}_{90}Th}->[\beta ^{-}][25.52\ {\ce {h}}]{^{231}_{91}Pa}->[\alpha ][3.276\times 10^{4}\ {\ce {y}}]{^{227}_{89}Ac}}}{\begin{Bmatrix}{\ce {->[98.62\%\beta ^{-}][21.773\ {\ce {y}}]{^{227}_{90}Th}->[\alpha ][18.718\ {\ce {d}}]}}\\{\ce {->[1.38\%\alpha ][21.773\ {\ce {y}}]{^{223}_{87}Fr}->[\beta ^{-}][21.8\ {\ce {min}}]}}\end{Bmatrix}}{\ce {^{223}_{88}Ra->[\alpha ][11.434\ {\ce {d}}]{^{219}_{86}Rn}}}\\{\ce {^{219}_{86}Rn->[\alpha ][3.96\ {\ce {s}}]{^{215}_{84}Po}->[\alpha ][1.778\ {\ce {ms}}]{^{211}_{82}Pb}->[\beta ^{-}][36.1\ {\ce {min}}]{^{211}_{83}Bi}}}{\begin{Bmatrix}{\ce {->[99.73\%\alpha ][2.13\ {\ce {min}}]{^{207}_{81}Tl}->[\beta ^{-}][4.77\ {\ce {min}}]}}\\{\ce {->[0.27\%\beta ^{-}][2.13\ {\ce {min}}]{^{211}_{84}Po}->[\alpha ][0.516\ {\ce {s}}]}}\end{Bmatrix}}{\ce {^{207}_{82}Pb_{(stable)}}}\end{array}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/3fe53a75c7554594e8520390bcb8eb01317f6939)
핵분열 특성
우라늄-235 원자 1개의 핵분열은 원자로 내부에서 202.5MeV(3.24×10J−11)를 방출한다.이는 19.54TJ/mol 또는 83.14TJ/[3]kg에 해당합니다.또 다른 8.8MeV는 반중성미자로 원자로를 빠져나간다.U핵종이 중성자의 충격을 받을 때, U핵종이 겪을 수 있는 많은 핵분열 반응 중 하나는 다음과 같다(인접 이미지 참조).
0n + U → Ba + Kr + 3 n
중수로와 흑연 감속로는 천연 우라늄을 사용할 수 있지만 경수로의 중성자 흡수율이 높기 때문에 저농축 우라늄을 사용해야 한다.우라늄 농축은 우라늄-238의 일부를 제거하고 우라늄-235의 비율을 증가시킨다.우라늄-235의 훨씬 더 많은 비율을 포함하는 고농축우라늄(HEU)은 때때로 핵잠수함, 연구용 원자로, 핵무기의 원자로에 사용된다.
우라늄-235 핵분열로 인한 중성자 중 적어도 하나가 다른 핵과 충돌하여 핵분열을 일으키면 연쇄반응은 계속될 것이다.그 반응이 계속되면 임계라고 하며, 임계 상태를 만드는 데 필요한 U의 질량을 임계 질량이라고 한다.핵분열로 인한 중성자가 속도를 낮추도록 감속되면 저농도의 U에서 임계 연쇄 반응이 달성될 수 있다. 왜냐하면 느린 중성자로 핵분열이 일어날 확률이 더 높기 때문이다.핵분열 연쇄 반응은 방사능이 높고 방사성 붕괴에 의해 더 많은 에너지를 생성하는 중간 질량 파편을 생성한다.그들 중 일부는 지연 중성자라고 불리는 중성자를 생산하는데, 이것은 핵분열 연쇄 반응에 기여한다.원자로의 출력은 원자로 노심 내에 있는 붕소, 카드뮴 또는 하프늄과 같이 중성자를 강하게 흡수하는 원소를 포함하는 제어봉의 위치에 따라 조정된다.핵폭탄에서는 반응이 통제되지 않고 방출되는 대량의 에너지가 핵폭발을 일으킨다.
핵무기
1945년 8월 6일 히로시마에 투하된 리틀 보이형 원자폭탄은 고농축 우라늄과 큰 변조기로 만들어졌다.변조되지 않은 U 핵무기의 공칭 구면 임계 질량은 56kg(123lb)[4]으로 직경 17.32cm(6.82인치)의 구를 형성한다.이 물질은 U의 85% 이상이 되어야 하며 무기 등급 우라늄으로 알려져 있다. 단, 조잡하고 비효율적인 무기의 경우 20% 농축은 충분하다(무기 사용 가능).더 낮은 농축을 사용할 수도 있지만, 이로 인해 필요한 임계 질량이 급격히 증가합니다.대형 변조, 내파 형상, 방아쇠 튜브, 폴로늄 트리거, 삼중수소 강화 및 중성자 반사경을 사용하면 명목 임계 질량의 1/4 이하를 사용하여 보다 작고 경제적인 무기를 만들 수 있다. 그러나 이는 이미 핵무기 엔지니어링 경험이 있는 국가에서만 가능할 것이다.대부분의 최신 핵무기 설계에서는 1차 [5][6]단계의 핵분열 성분으로 플루토늄-239를 사용하지만, 2차 단계에서 핵융합 연료의 점화기로서 고농축 우라늄(HEU, 이 경우 20% 이상의 우라늄)이 자주 사용된다.
| 원천 | 평균 에너지 발매된 [MeV][3] |
|---|---|
| 순간 방출되는 에너지 | |
| 핵분열 파편의 운동 에너지 | 169.1 |
| 순간 중성자의 운동 에너지 | 4.8 |
| 신속한 γ선에 의해 전달되는 에너지 | 7.0 |
| 핵분열 생성물의 붕괴 에너지 | |
| β 입자의 에너지 | 6.5 |
| 지연 δ선의 에너지 | 6.3 |
| 핵분열을 생성하지 않는 즉석 중성자가 포착될 때 방출되는 에너지 | 8.8 |
| 가동 중인 열원자로에서 열로 변환된 총 에너지 | 202.5 |
| 반중성미자의 에너지 | 8.8 |
| 합 | 211.3 |
사용하다
우라늄-235는 원자력 발전소와 핵폭탄과 같은 핵무기에 연료와 같은 많은 용도를 가지고 있다.SNAP-10A와 RORSAT와 같은 일부 인공위성은 우라늄-235를 [7][8]연료로 하는 원자로에 의해 작동되었다.
레퍼런스
- ^ "#Standard Reaction: 235U(n,f)". www-nds.iaea.org. IAEA. Retrieved 4 May 2020.
- ^ ""Some Physics of Uranium", UIC.com.au". Archived from the original on July 17, 2007. Retrieved 2009-01-18.
{{cite web}}: CS1 maint: bot: 원래 URL 상태를 알 수 없습니다(링크). - ^ a b 핵분열과 핵융합, 중성자 상호작용, 국립물리연구소 아카이브.
- ^ "FAS Nuclear Weapons Design FAQ". Archived from the original on 1999-05-07. Retrieved 2010-09-02.
- ^ FAS contributors (ed.). Nuclear Weapon Design. Federation of American Scientists. Archived from the original on 2008-12-26. Retrieved 2016-06-04.
{{cite book}}:editor=범용명(도움말)이 있습니다. - ^ Miner, William N.; Schonfeld, Fred W. (1968). "Plutonium". In Clifford A. Hampel (ed.). The Encyclopedia of the Chemical Elements. New York (NY): Reinhold Book Corporation. p. 541. LCCN 68029938.
- ^ Schmidt, Glen (February 2011). "SNAP Overview - radium-219 - general background" (PDF). American Nuclear Society. Retrieved 27 August 2012.
- ^ "RORSAT (Radar Ocean Reconnaissance Satellite)". daviddarling.info.
외부 링크
- 핵종 표
- DOE 기본 핸드북:핵물리 및 원자로 이론 제1, 제2권
- 우라늄 방사선 방호 프로그램 미국 EPA
- NLM 유해물질 데이터뱅크 - 우라늄, 방사능
- "U-235의 기적", Public Mechanics, 1941년 1월 - 일반인을 위한 U-235에 대한 최초의 기사 중 하나
