Ура́н-233 ( англ. uranium-233 ) — радиоактивный нуклид химического элемента урана с атомным номером 92 и массовым числом 233. Является членом радиоактивного семейства 4n+1, называемого рядом нептуния . Обладает способностью делиться под воздействием нейтронов, благодаря чему используется в качестве ядерного топлива в некоторых типах ядерных реакторов . Был открыт в 1941—1942 гг. Сиборгом , и Стоутоном ( англ. R. W. Stoughton ) .

Активность одного грамма этого нуклида составляет приблизительно 356,54 МБк .

Образование и распад

Уран-233 образуется в результате следующих распадов:

• β ⁺ -распад нуклида (период полураспада составляет 36,2(1) мин):

${\displaystyle \mathrm {^{233}_{93}Np} \rightarrow \mathrm {~_{92}^{233}U} +e^{+}+{\nu }_{e};}$

• β ⁻ -распад нуклида ²³³ Pa (период полураспада составляет 26,967(2) суток):

${\displaystyle \mathrm {^{233}_{91}Pa} \rightarrow \mathrm {^{233}_{92}U} +e^{-}+{\bar {\nu }}_{e};}$

• α-распад нуклида (период полураспада составляет 45,2(1) суток):

${\displaystyle \mathrm {^{237}_{94}Pu} \rightarrow \mathrm {^{233}_{92}U} +\mathrm {^{4}_{2}He} .}$

Распад урана-233 происходит по следующим направлениям:

• α-распад в ²²⁹ Th (вероятность 100 % , энергия распада 4 908,5(12) кэВ ):

${\displaystyle \mathrm {^{233}_{92}U} \rightarrow \mathrm {^{229}_{90}Th} +\mathrm {^{4}_{2}He} ;}$

энергия испускаемых α-частиц 4 729,2 кэВ (в 1,610 % случаев), 4 783,5 кэВ (в 13,20 % случаев) и 4 824,2 кэВ (в 84,4 % случаев) .

• Спонтанное деление (вероятность менее 6⋅10 ⁻⁹ %) ;
• Кластерный распад с образованием нуклида (вероятность распада менее 1,3⋅10 ⁻¹³ %) :

${\displaystyle \mathrm {^{233}_{92}U} \rightarrow \mathrm {^{205}_{80}Hg} +\mathrm {^{28}_{12}Mg} ;}$

• Кластерный распад с образованием нуклида (вероятность распада 7,2(9)⋅10 ⁻¹¹ %) :

${\displaystyle \mathrm {^{233}_{92}U} \rightarrow \mathrm {^{209}_{82}Pb} +\mathrm {^{24}_{10}Ne} .}$

Получение

Уран-233 получают путём облучения нейтронами тория-232 . Превращение происходит по следующей цепочке:

${\displaystyle \mathrm {^{1}_{0}n} +\mathrm {^{232}_{90}Th} \rightarrow \mathrm {^{233}_{90}Th} {\xrightarrow[{22,3\ min}]{\beta ^{-}\ 1,243\ MeV}}\mathrm {^{233}_{91}Pa} {\xrightarrow[{26,967\ d}]{\beta ^{-}\ 0,5701\ MeV}}\mathrm {^{233}_{92}U} .}$

Применение

• Благодаря своей способности делиться под воздействием нейтронов, уран-233 используется в качестве ядерного топлива в некоторых типах ядерных реакторов (является основой уран-ториевого топливного цикла ). Средняя энергия, выделяющаяся при делении одного ядра урана-233 с учётом распада осколков, составляет приблизительно 197,9 МэВ = 3,171⋅10 ⁻¹¹ Дж , или 19,09 ТДж/ моль = 81,95 ТДж/кг .
• Возможно применение урана-233 в качестве делящегося компонента ядерного оружия . Во время операции Teapot была взорвана бомба с сердечником, содержащим уран-233. Примесь урана-232 в уране-233 создаёт жёсткое проникающее излучение, поэтому несмотря на меньшую критическую массу урана-233 по сравнению с ураном-235, именно последний используется при изготовлении ядерных зарядов ввиду относительно слабой радиоактивности.

См. также

• Изотопы урана
• Ториевая ядерная программа

Примечания

Это заготовка статьи об изотопе химического элемента . Помогите Википедии, дополнив её.