Ура́н-234 ( англ. uranium-234 ), историческое название ура́н два ( лат. Uranium II , обозначается символом U _II ) — радиоактивный нуклид химического элемента урана с атомным номером 92 и массовым числом 234. Изотопная распространённость урана-234 в природе составляет 0,0055(2) % . Является членом радиоактивного семейства 4n+2, называемого рядом урана-радия . Был открыт в 1939 году .

Период полураспада — 245 тыс. лет. Активность одного грамма этого нуклида составляет приблизительно 230,22 МБк .

Образование и распад

Уран-234 образуется в результате следующих распадов:

• β ⁺ -распад нуклида (период полураспада составляет 4,4(1) суток):

${\displaystyle \mathrm {^{234}_{93}Np} \rightarrow \mathrm {~_{92}^{234}U} +e^{+}+{\nu }_{e};}$

• β ⁻ -распад нуклида ²³⁴ Pa (период полураспада составляет 6,70(5) ч):

${\displaystyle \mathrm {^{234}_{91}Pa} \rightarrow \mathrm {^{234}_{92}U} +e^{-}+{\bar {\nu }}_{e};}$

• α-распад нуклида ²³⁸ Pu (период полураспада составляет 87,7(1) года):

${\displaystyle \mathrm {^{238}_{94}Pu} \rightarrow \mathrm {^{234}_{92}U} +\mathrm {^{4}_{2}He} .}$

Распад урана-234 происходит по следующим направлениям:

• α-распад в ²³⁰ Th (вероятность 100 % , энергия распада 4 857,7(7) кэВ ):

${\displaystyle \mathrm {^{234}_{92}U} \rightarrow \mathrm {^{230}_{90}Th} +\mathrm {^{4}_{2}He} ;}$

энергия испускаемых α-частиц 4 722,4 кэВ (в 28,42 % случаев) и 4 774,6 кэВ (в 71,38 % случаев) .

• Спонтанное деление (вероятность 1,73(10)⋅10 ⁻⁹ %) .
• Кластерный распад с образованием нуклида (вероятность распада 1,4(3)⋅10 ⁻¹¹ % , по другим данным 3,9(10)⋅10 ⁻¹¹ % ):

${\displaystyle \mathrm {^{234}_{92}U} \rightarrow \mathrm {^{206}_{80}Hg} +\mathrm {^{28}_{12}Mg} .}$

• Кластерный распад с образованием нуклидов и (вероятность распада 9(7)⋅10 ⁻¹² % , по другим данным 2,3(7)⋅10 ⁻¹¹ % ):

${\displaystyle \mathrm {^{234}_{92}U} \rightarrow \mathrm {^{210}_{82}Pb} +\mathrm {^{24}_{10}Ne} ;}$

${\displaystyle \mathrm {^{234}_{92}U} \rightarrow \mathrm {^{208}_{82}Pb} +\mathrm {^{26}_{10}Ne} .}$

Изомеры

Известен единственный изомер ²³⁴ U ^m со следующими характеристиками :

• Избыток массы: 39 567,9(18) кэВ
• Энергия возбуждения: 1 421,32(10) кэВ
• Период полураспада: 33,5(20) мкc
• Спин и чётность ядра: 6 ⁻

Применение

Несмотря на крайне низкое массовое содержание, активность урана-234 в природном уране практически равна активности его долгоживущего предшественника по цепочке распада, урана-238 , составляющего более 99 % массы природного урана, поскольку уран-234 и уран-238 находятся в равновесии. Соответственно уран-234 и уран-238 вносят каждый более 49 % в общую активность урана природного происхождения. При изготовлении топлива для ядерных установок ( АЭС и т. п.) природный уран претерпевает процесс обогащения с целью повысить содержание урана-235 . При этом относительное содержание урана-234, как ещё более лёгкого изотопа, повышается в ещё большей степени. Хотя массовое содержание урана-234 остаётся на уровне сотых долей процента, его активность становится преобладающей. Именно поэтому обогащённый уран с санитарно-гигиенической точки зрения рассматривается как уран-234.

Самостоятельное применение урана-234 весьма ограничено и связано в основном с его отмеченной выше особенностью. Главным образом он используется в контрольных радиоактивных источниках для калибровки радиометров , применяемых при радиационном мониторинге обогащённого урана.

В 1953 году В. В. Чердынцев и П. И. Чалов обнаружили увеличения отношения активностей изотопов ²³⁴ U к ²³⁸ U при переходе из твердой фазы в жидкую. Это открытие зарегистрировано в Государственном реестре открытий как эффект Чердынцева-Чалова . Неравновесность отношений четных изотопов урана широко используется в гидрогеологии .

См. также

• Изотопы урана

Примечания

Литература

• Чердынцев В.В. Уран-234.. — М. : Атомиздат , 1969. — 307 с.

В другом языковом разделе есть более полная статья (англ.) . Вы можете помочь проекту, расширив текущую статью с помощью перевода