Uranium-238

Le Uranium-238 (U-238), est l'isotope le plus commun de l'uranium trouvé en nature. Une fois frappé par un neutron , ce devient le Uranium-239 (U-239), un élément instable que le délabre dans le neptunium -239 (Np-239) de , qu'alors lui-même délabre, avec une demi vie de 2.355 jours, dans le Plutonium-239 (Pu-239).284% d'uranium normal est uranium-238, qui ont une demi vie de 1.41 ; × ; ; le 10¹⁷ seconde (4.46 ; × ; ; années 10⁹, ou 4. L'uranium épuisé consiste principalement en isotope 238, et l'uranium enrichi a une quantité haut-que-normale de l'isotope du Uranium-235 . L'uranium retraité par est également principalement U-238, mais contient des quantités significatives de Uranium-236 , et en fait tous les isotopes d'uranium entre le Uranium-232 et uranium-238 excepté uranium-237.

Applications d'énergétique nucléaire

Dans un réacteur nucléaire , uranium-238 peut être employé pour multiplier plutonium-239, que lui-même peut être employé dans une arme nucléaire ou comme source de combustible de réacteur. En fait, dans un réacteur nucléaire typique, jusqu'à un tiers de la puissance développée vient de la fission de plutonium-239, qui n'est pas fourni comme carburant au réacteur, mais le a converti d'uranium-238.

Réacteurs autorégénérateurs

Uranium-238 n'est pas utilisable directement comme carburant nucléaire ; cependant, il peut être employé comme matériau de base pour créer le plutonium de l'élément . Les réacteurs autorégénérateurs suivent un tel processus de transmutation pour convertir les isotopes fertiles du tels qu'uranium-238 en plutonium fissile. On l'a estimé qu'il y a n'importe où de 10.000 à cinq milliards d'ans de valeur d'uranium-238 pour l'usage à ces centrales . La technologie de sélectionneur a été employée dans des plusieurs réacteurs.

En date du décembre 2005, le seul réacteur autorégénérateur produisant la puissance est 600 le réacteur du BN-600 de mégawatts à la centrale nucléaire de Beloyarsk dans le Russie . La Russie a prévu d'établir une autre unité, BN-800, à la centrale nucléaire de Beloyarsk. En outre, le le réacteur autorégénérateur de Monju de s du Japon 'est prévu pour le relancement, après avoir été arrêté depuis 1995, et le Chine et le Inde ont annoncé des intentions de construire des réacteurs autorégénérateurs.

Le réacteur de technologie avancée propre et ambiant sûr (CÉSAR) du , un concept de réacteur nucléaire qui emploierait la vapeur pendant qu'un modérateur pour commander le retardait les neutrons pourra potentiellement brûler uranium-238 comme carburant une fois que le réacteur est démarré par du carburant de LEU de . Cette conception est toujours aux parties du développement.

Blindage antirayonnement

Uranium-238 est également employé comme &mdash du bouclier de rayonnement de ; son alpha rayonnement est facilement arrêté par l'enveloppe radioactive du non- de l'armature et le poids atomique et nombre élevé du élevé de l'uranium des électrons est fortement - efficace dans les rayons gamma absorbants et les rayons X cependant, il n'est pas aussi efficace que l'eau ordinaire pour arrêter l'uranium épuisé métallique rapide et le bioxyde en uranium épuisé des neutrons de sont employées comme matériaux pour le blindage antirayonnement. L'uranium est environ cinq fois meilleur comme bouclier de rayon gamma que le fil , ainsi un bouclier avec la même efficacité peut être emballé dans une couche plus mince.

Le DUCRETE , un béton fait avec l'agrégat en uranium de bioxyde au lieu du gravier, est étudié comme un matériel pour que des systèmes secs de l'entreposage en tonneau de stockent les déchets radioactifs .

Downblending

L'opposé de l'enrichissement est downblending . L'uranium haut-enrichi par excédent peut downblended avec de l'uranium épuisé ou l'uranium normal pour le transformer en approprié en uranium légèrement enrichi pour l'usage en carburant nucléaire commercial.

Uranium-238 d'uranium épuisé et d'uranium normal est également employé avec le plutonium réutilisé des réserves d'armes pour faire à le combustible oxyde mixte (MOX) qui maintenant est réorienté pour devenir combustible de réacteur. Cette dilution, également appelée downblending, signifie que n'importe quelle nation ou groupe qui ont acquis le carburant de finition devrait répéter les processus très chers et complexes d'enrichissement et de séparation avant d'assembler une arme.

Armes nucléaires

La plupart des armes nucléaires moderne utilisent uranium-238 comme " ; tamper" ; matériel (voir l'arme nucléaire de concevoir ). Un bourreur qui entoure un noyau fissile travaille au reflète les neutrons et ajoutent l'inertie à la compression de la charge du plutonium . En soi, elle augmente l'efficacité de l'arme et réduit la quantité de la masse critique exigée. Dans le cas d'une arme thermonucléaire uranium-238 peut être employé pour emballer le carburant de fusion, le flux élevé des neutrons très énergiques des causes résulter de réaction de la fusion l'uranium-238 à la fission et ajoute l'énergie au rendement de l'arme. De telles armes désigné sous le nom des armes de la Fission-fusion-fission de après les trois étapes consécutives de l'explosion .

La partie plus grande de tout le rendement explosif dans cette conception vient de l'étape finale de fission alimentée par uranium-238, fabriquant d'énormes quantités de produits radioactifs de fission de par exemple, 77% du rendement de 10.4 megaton du lierre Mike l'essai que thermonucléaire dans 1952 est venu de la fission rapide du bourreur d'uranium épuisé. Puisque l'uranium épuisé n'a aucune masse critique, il peut s'ajouter aux bombes thermonucléaires dans la quantité presque illimitée. L'essai de 1961 Soviétiques du Tsar Bomba a produit le " ; only" ; 50 megatons, plus de 90% de la fusion, parce que l'étape uranium-238 finale a été remplacée par le fil. Uranium-238 avait été employé, le rendement pourrait avoir été pas moins de 100 megatons, et aurait produit les retombées radioactives équivalentes à un tiers du total global à ce moment-là.

Radioactivité et affaiblissement

< ! -- Le paragraphe n'est pas écrit clairement, légèrement imprécis, et reproduit ce qui est montré plus clair dans la table de chaîne d'affaiblissement Tandis qu'uranium-238 est d'une façon minimum radioactif, son thorium -234 de des produits d'affaiblissement et Protactinium -234 de , sont des émetteurs de la particule bêta avec les demi vies environ pendant 20 jours et une minute respectivement. Protactinium-234 ( Pa-234 ) se délabre à uranium-234 ( U-234 ), qui a une demi vie des centaines de milléniums, et à cet isotope ne construit pas à la concentration d'équilibre pendant un temps très long. Quand les deux premiers isotopes dans la chaîne d'affaiblissement atteignent leurs concentrations relativement petites d'équilibre, un échantillon d'uranium-238 au commencement pur émettra trois fois le rayonnement dû à uranium-238 lui-même, et les la plupart de ceci seront des rayonnements bêta. Après que toutes les rayonnements bêta soient terminées presque, le sous-produit d'uranium-238 serait lead-206 ( Pb-206 ). -->

Le Uranium-234 de produit d'affaiblissement d'Uranium-238 a une demi vie de 246.000 ans et ainsi est utile pour déterminer l'âge des sédiments qui ont lieu entre 100.

série d'adium

La vie de moyen de d'uranium-238 est 1.41 ; × ; ; les secondes 10¹⁷ se sont divisées par 0.693 (ou s'est multiplié par 1. CA 2 ; × ; ; les secondes 10¹⁷, ainsi 1 taupe d'uranium-238 émet 3 ; × ; ; les particules ALPHA 10⁶ par seconde, produisant le même nombre d'atomes du thorium-234 (Th-234) dans un système fermé un équilibre seraient atteintes, avec toutes les quantités excepté lead-206 et uranium-238 dans des rapports fixes, dans des montants lentement décroissants. La quantité de Pb-206 augmentera en conséquence tandis qu'U-238 diminue ; toutes les étapes dans la chaîne d'affaiblissement ont ce même taux de 3 ; × ; ; 10⁶ a délabré des particules par seconde par mole uranium-238.

Thorium-234 a une vie moyenne de 3 ; × ; ; les secondes 10⁶, tellement il y a d'équilibre si 1 mole d'uranium-238 contient 9 ; × ; ; atomes 10¹² de thorium-234, qui est 1.5 ; × ; ; taupe 10^-11 (le rapport des deux demi vies). De même, dans un équilibre dans un système fermé la quantité de chaque produit d'affaiblissement, à moins que le fil de produit final, est proportionnelle à sa demi vie.

Comme déjà évoqué ci-dessus, en commençant par uranium-238 pur, dans un calendrier humain l'équilibre s'applique pour les trois premières étapes dans la chaîne d'affaiblissement seulement. Ainsi, par mole d'uranium-238, 3 ; × ; ; les temps 10⁶ par alpha second et deux rayons gamma de particule bêta et sont produits, ensemble 6.7 mev, un taux du µW 3. Extrapolé au-dessus de 2 ; × ; ; 10¹⁷ seconde ceci est 600 GJ, toute l'énergie libérée dans les trois premières étapes dans la chaîne d'affaiblissement

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