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
  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.