Interested Article - Изотопы урана

Изото́пы ура́на — разновидности атомов (и ядер ) химического элемента урана , имеющие разное содержание нейтронов в ядре. На данный момент известны 26 изотопов урана и еще 6 возбуждённых изомерных состояний некоторых его нуклидов . В природе встречаются три изотопа урана: ²³⁴ U ( изотопная распространенность 0,0054 %), ²³⁵ U (0,7204 %), ²³⁸ U (99,2742 %) .

Наиболее долгоживущие из изотопов урана ²³⁸ U ( период полураспада 4,47 млрд лет), ²³⁵ U (период полураспада 704 млн лет), ²³⁶ U (период полураспада 23,4 млн лет), ²³⁴ U (период полураспада 245 тыс. лет) и ²³³ U (период полураспада 159 тыс. лет). Прочие изотопы имеют период полураспада менее 70 лет.

Нуклиды ²³⁵ U и ²³⁸ U являются родоначальниками радиоактивных рядов — ряда актиния и ряда радия соответственно. Нуклид ²³⁵ U используется как топливо в ядерных реакторах , а также в ядерном оружии (благодаря тому, что в нём возможна самоподдерживающаяся цепная ядерная реакция ). Нуклид ²³⁸ U используется для производства плутония-239 , который также имеет чрезвычайно большое значение как в качестве топлива для ядерных реакторов, так и в производстве ядерного оружия.

Таблица изотопов урана

Символ нуклида	Историческое название	Z ( p )	N( n )	Масса изотопа ( а. е. м. )	Период полураспада (T _1/2 )	Канал распада	Продукт распада	Спин и чётность ядра	Распространённость изотопа в природе	Диапазон изменения изотопной распространённости в природе
Символ нуклида	Историческое название	Энергия возбуждения			Период полураспада (T _1/2 )	Канал распада	Продукт распада	Спин и чётность ядра	Распространённость изотопа в природе	Диапазон изменения изотопной распространённости в природе
²¹⁵ U		92	123	215,026760(90)	1,4(0,9) мс	α	²¹¹ Th	5/2−#
²¹⁶ U		92	124	216,024760(30)	6,9(2,9) мс	α	²¹² Th	0+
^216m U					1,4(0,9) мс			8+
²¹⁷ U		92	125	217,02437(9)	0,85(0,71) мс	α	²¹³ Th	1/2−#
²¹⁸ U		92	126	218,02354(3)	0,35(0,09) мс	α	²¹⁴ Th	0+
²¹⁹ U		92	127	219,02492(6)	60(7) мкс	α	²¹⁵ Th	9/2+#
²²⁰ U		92	128	220,02472(22)#	60# нс	α	²¹⁶ Th	0+
²²⁰ U		92	128	220,02472(22)#	60# нс	β ⁺ (редко)	²²⁰ Pa	0+
²²¹ U		92	129	221,02640(11)#	0,66(14) мкс	α	²¹⁷ Th	(9/2+)
²²² U		92	130	222,02609(11)#	4,7(0,7) мкс	α	²¹⁸ Th	0+
²²² U		92	130	222,02609(11)#	4,7(0,7) мкс	β ⁺ (10 ⁻⁶ %)	²²² Pa	0+
²²³ U		92	131	223,02774(8)	65(12) мкс	α	²¹⁹ Th	7/2+#
²²⁴ U		92	132	224,027605(27)	396(17) мкс	α	²²⁰ Th	0+
²²⁵ U		92	133	225,02939#	62(4) мс	α	²²¹ Th	(5/2+)#
²²⁶ U		92	134	226,029339(14)	269(6) мс	α	²²² Th	0+
²²⁷ U		92	135	227,031156(18)	1,1(0,1) мин	α	²²³ Th	(3/2+)
²²⁷ U		92	135	227,031156(18)	1,1(0,1) мин	β ⁺ (0,001%)	²²⁷ Pa	(3/2+)
²²⁸ U		92	136	228,031374(16)	9,1(0,2) мин	α (95%)	²²⁴ Th	0+
²²⁸ U		92	136	228,031374(16)	9,1(0,2) мин	ЭЗ (5%)	²²⁸ Pa	0+
²²⁹ U		92	137	229,033506(6)	57,8(0,5) мин	β ⁺ (80%)	²²⁹ Pa	(3/2+)
²²⁹ U		92	137	229,033506(6)	57,8(0,5) мин	α (20%)	²²⁵ Th	(3/2+)
²³⁰ U		92	138	230,033940(5)	20,23(0,02) сут	α	²²⁶ Th	0+
						СД (1,4⋅10 ⁻¹⁰ %)	(разные)
						β ⁺ β ⁺ (редко)	²³⁰ Th
²³¹ U		92	139	231,036294(3)	4,2(0,1) сут	ЭЗ	²³¹ Pa	(5/2)(+#)
²³¹ U		92	139	231,036294(3)	4,2(0,1) сут	α (0,004%)	²²⁷ Th	(5/2)(+#)
²³² U		92	140	232,0371562(24)	68,9(0,4) года	α	²²⁸ Th	0+
						КР (8,9⋅10 ⁻¹⁰ %)	²⁰⁸ Pb ²⁴ Ne
						КР (5⋅10 ⁻¹² %)	²⁰⁴ Hg ²⁸ Mg
						СД (10 ⁻¹² %)	(разные)
²³³ U		92	141	233,0396352(29)	1,592(2)⋅10 ⁵ лет	α	²²⁹ Th	5/2+
						СД (6⋅10 ⁻⁹ %)	(разные)
						КР (7,2⋅10 ⁻¹¹ %)	²⁰⁹ Pb ²⁴ Ne
						КР (1,3⋅10 ⁻¹³ %)	²⁰⁵ Hg ²⁸ Mg
²³⁴ U	Уран II	92	142	234,0409521(20)	2,455(6)⋅10 ⁵ лет	α	²³⁰ Th	0+	0,000054(5)	0,000050– 0,000059
						СД (1,73⋅10 ⁻⁹ %)	(разные)
						КР (1,4⋅10 ⁻¹¹ %)	²⁰⁶ Hg ²⁸ Mg
						КР (9⋅10 ⁻¹² %)	¹⁸⁴ Hf ²⁶ Ne ²⁴ Ne
^234m U		1421,32(10) кэВ			33,5(2,0) мс			6−
²³⁵ U	Актин уран Актино-уран	92	143	235,0439299(20)	7,038(1)⋅10 ⁸ лет	α	²³¹ Th	7/2−	0,007204(6)	0,007198– 0,007207
						СД (7⋅10 ⁻⁹ %)	(разные)
						КР (8⋅10 ⁻¹⁰ %)	¹⁸⁶ Hf ²⁵ Ne ²⁴ Ne
^235m U		0,0765(4) кэВ			~26 мин	ИП	²³⁵ U	1/2+
²³⁶ U		92	144	236,045568	2,342(3)⋅10 ⁷ лет	α	²³² Th	0+
²³⁶ U		92	144	236,045568	2,342(3)⋅10 ⁷ лет	СД (9,6⋅10 ⁻⁸ %)	(разные)	0+
^236m1 U		1052,89(19) кэВ			100(4) нс			(4)−
^236m2 U		2750(10) кэВ			120(2) нс			(0+)
²³⁷ U		92	145	237,0487302(20)	6,752(0,002) сут	β ⁻	²³⁷ Np	1/2+
²³⁸ U	Уран I	92	146	238,0507882(20)	4,468(3)⋅10 ⁹ лет	α	²³⁴ Th	0+	0,992742(10)	0,992739– 0,992752
						СД (5,45⋅10 ⁻⁵ %)	(разные)
						β ⁻ β ⁻ (2,19⋅10 ⁻¹⁰ %)	²³⁸ Pu
^238m U		2557,9(5) кэВ			280(6) нс			0+
²³⁹ U		92	147	239,0542933(21)	23,45(0,02) мин	β ⁻	²³⁹ Np	5/2+
^239m1 U		20(20)# кэВ			>250 нс			(5/2+)
^239m2 U		133,7990(10) кэВ			780(40) нс			1/2+
²⁴⁰ U		92	148	240,056592(6)	14,1(0,1) ч	β ⁻	²⁴⁰ Np	0+
²⁴⁰ U		92	148	240,056592(6)	14,1(0,1) ч	α (10 ⁻¹⁰ %)	²³⁶ Th	0+
²⁴¹ U		92	149	241,06031(5)	~40 мин	β ⁻	²⁴¹ Np	7/2+#
²⁴² U		92	150	242,06293(22)#	16,8(0,5) мин	β ⁻	²⁴² Np	0+

Пояснения к таблице

Распространённость изотопов приведена для большинства природных образцов. Для других источников значения могут сильно отличаться.

Индексами 'm', 'n', 'p' (рядом с символом) обозначены возбужденные изомерные состояния нуклида.

Символами, выделенными жирным шрифтом , обозначены стабильные продукты распада. Символами, выделенными жирным курсивом , обозначены радиоактивные продукты распада, имеющие периоды полураспада, сравнимые с возрастом Земли или превосходящие его и вследствие этого присутствующие в природной смеси.

Значения, помеченные решёткой (#), получены не из одних лишь экспериментальных данных, а (хотя бы частично) оценены из систематических трендов у соседних нуклидов (с такими же соотношениями Z и N ). Неуверенно определённые значения спина и/или чётности заключены в скобки.

Погрешность приводится в виде числа в скобках, выраженного в единицах последней значащей цифры, означает одно стандартное отклонение (за исключением распространённости и стандартной атомной массы изотопа по данным ИЮПАК , для которых используется более сложное определение погрешности). Примеры: 29770,6(5) означает 29770,6 ± 0,5; 21,48(15) означает 21,48 ± 0,15; −2200,2(18) означает −2200,2 ± 1,8.

Примечания

↑ Kondev F. G. , Wang M. , Huang W. J. , Naimi S. , Audi G. (англ.) // . — 2021. — Vol. 45 , iss. 3 . — P. 030001-1—030001-180 . — doi : .
Данные приведены по Huang W. J. , Meng Wang , Kondev F. G. , Audi G. , Naimi S. (англ.) // Chinese Physics C. — 2021. — Vol. 43 , iss. 3 . — P. 030002-1—030002-342 . — doi : .
↑ Niwase T. et al. (англ.) // Physical Review Letters. — 2023. — Vol. 130 , no. 13 . — P. 132502 . — ISSN . — doi : . [ ]
Изотоп был открыт косвенными методами (по наблюдению продуктов его бета-распада — ²⁴¹ Am и ²⁴¹ Pu) в 1960 при изучении радиоактивных осадков после испытания термоядерного взрывного устройства Ivy Mike (1952); ²⁴¹ U образовывался при термоядерном взрыве в условиях высокого нейтронного потока в результате трёх последовательных захватов нейтронов ядрами ²³⁸ U, см. Diamond H. et al. (англ.) // Physical Review. — 1960. — Vol. 119 , no. 6 . — P. 2000—2004 . — ISSN . — doi : . [ ]