鈾的同位素

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是一個天然放射性元素,沒有任何穩定的同位素,但是有兩個同位素擁有非常長的半衰期,分別是鈾-235鈾-238,其與衰變產物鈾-234分布在地殼中,其數量也不少。存於自然界的鈾其相對原子質量為238.02891(3)。

主要的鈾同位素
同位素衰變
丰度半衰期 (t1/2)方式能量
MeV
產物
230U人造20.23 α5.993226Th
232U人造68.9 α5.414228Th
CD62.309208Pb
233U痕量1.5919×105 α4.909229Th
234U0.0054%2.455×105 α4.858230Th
SF
235U0.7204%7.04×108 α4.678231Th
SF
236U痕量2.342×107 α4.572232Th
SF
237U痕量6.752 β0.519237Np
238U99.2742%4.463×109 α4.270234Th
SF
ββ1.145238Pu
239U痕量23.45 分钟β1.262239Np
標準原子質量英语Standard atomic weight (Ar, 標準)
  • 238.02891(3)[1]
←Pa91Np93

鈾-215與鈾-216编辑

鈾-215與鈾-216都是鈾放射性同位素,是日本理化學研究所的團隊在2014年嘗試合成重元素鈽的同位素時所發現的新的鈾同位素。

2014年日本理研在應合成鈽-220,然後發現鈾-216是鈽-220的衰變產物,接著理研究開始研究鈾-216,並且嘗試利用氪撞擊鋇靶合成鈾-216,反應方程式如下:

然後又發現了鈾-215。


鈾-215的半衰期約為2.24毫秒、鈾-216的半衰期較長,約為4.3毫秒,兩者都會通過α衰變衰變成釷。

鈾-232编辑

鈾的同位素,232U
基本
符號232U
名稱鈾的同位素、U-232、U-232
原子序92
中子數140
核素数据
半衰期68.9 年
母同位素236Pu (α)
232Np (β+)
232Pa
衰变产物228Th
鈾的同位素
完整核素表

鈾-232(232
92
U
140
232
U
、U-232)是鈾的一種同位素,具有68年10個月又24天的半衰期,是釷循環英语Thorium fuel cycle的副產物。由於鈾-232可以製成使用鈾-233裂變核武器,而且鈾-232的衰變產物會放出強烈的γ輻射,也使得鈾-233的污染十分難以處理,因此它已被列為核武器擴散的管制物品。

透過釷-232照射中子而合成的鈾-233必會有少量的鈾232雜質,因為鈾-233與鏷-233本身會有(n,2n)的寄生反應:

232Th (n,γ) 233Th (β−) 233Pa (β−) 233U (n,2n) 232U
232Th (n,γ) 233Th (β−) 233Pa (n,2n) 232Pa (β−) 232U

鈾-232的衰變鏈會迅速產生強烈的伽瑪射線,可以做為伽瑪射線源:

232U (α衰變, 68.9 年)
228Th (α衰變, 1.9 年)
224Ra (α衰變, 3.6 天 , 0.24 MeV) (到了這個同位素後,衰變鏈與232Th相同)
220Rn (α衰變, 55 秒, 0.54 MeV)
216Po (α衰變, 0.15 秒)
212Pb (β衰變, 10.64 小時)
212Bi (α衰變, 61 分鐘, 0.78 MeV)
208Tl (β−衰變, 3 分鐘, 2.6 MeV) (分支比例35.94%)
208Pb (稳定)

因此只用處理鈽用的遮光手套箱进行人工處理是十分危險的。

圖表编辑

符號歷史
名稱
Z(
p
N(
n
同位素質量(u半衰期衰變
方式
[2]

[n 1]

衰變
產物
[n 2]
原子核
自旋
相對豐度
莫耳分率)
相對豐度
莫耳分率)
激發能量
214
U
[3]
921220.52 毫秒[3]:3α210Th
215
U
[4]
921232.24 毫秒α211Th5/2−#
216
U
[4][5]
921244.3 毫秒α212Th0+
217
U
92125217.02437(9)26(14) 毫秒
[16(+21−6) 毫秒]
α213Th1/2−#
218
U
92126218.02354(3)6(5) 毫秒α214Th0+
219
U
92127219.02492(6)55(25) 微秒
[42(+34−13) 微秒]
α215Th9/2+#
221
U
92129221.02640(11)#700# 奈秒α217Th9/2+#
β+ (不常見)221Pa
222
U
92130222.02609(11)#1.4(7) 微秒
[1.0(+10−4) 微秒]
α218Th0+
β+ (10−6%)222Pa
223
U
92131223.02774(8)21(8) 微秒
[18(+10−5) 微秒]
α219Th7/2+#
224
U
92132224.027605(27)940(270) 微秒α220Th0+
225
U
92133225.02939#61(4) 毫秒α221Th(5/2+)#
226U92134226.029339(14)269(6) 毫秒α222Th0+
227U92135227.031156(18)1.1(1) 分鐘α223Th(3/2+)
β+ (.001%)227Pa
228U92136228.031374(16)9.1(2) 分鐘α (95%)224Th0+
ε (5%)228Pa
229U92137229.033506(6)58(3) 分鐘β+ (80%)229Pa(3/2+)
α (20%)225Th
230U92138230.033940(5)20.8 α226Th0+
SF (1.4×10−10%)(不確定)
231U92139231.036294(3)4.2(1) ε231Pa(5/2)(+#)
α (.004%)227Th
232
U
92140232.0371562(24)68.9(4) α228Th0+
CD英语Cluster decay (8.9×10−10%)208Pb
24Ne
CD英语Cluster decay (5×10−12%)204Hg
28Mg
SF (10−12%)(不確定)
233
U
92141233.0396352(29)1.592(2)×105 α229Th5/2+
SF (6×10−9%)(不確定)
CD英语Cluster decay (7.2×10−11%)209Pb
24Ne
CD英语Cluster decay (1.3×10−13%)205Hg
28Mg
234
U
[n 3][n 4]
Uranium II92142234.0409521(20)2.455(6)×105 α230Th0+[0.000054(5)][n 5]0.000050–
0.000059
SF (1.73×10−9%)(不確定)
CD英语Cluster decay (1.4×10−11%)206Hg
28Mg
CD英语Cluster decay (9×10−12%)184Hf
26Ne
24Ne
234mU1421.32(10) keV33.5(20) 毫秒6−
235
U
[n 6][n 7][n 8]
Actin Uranium
Actino-Uranium
92143235.0439299(20)7.04(1)×108 α231Th7/2−[0.007204(6)]0.007198–
0.007207
SF (7×10−9%)(不確定)
CD英语Cluster decay (8×10−10%)186Hf
25Ne
24Ne
235mU0.0765(4) keV~26 分鐘IT235U1/2+
236
U
92144236.045568(2)2.342(3)×107 α232Th0+<10-11
SF (9.6×10−8%)(不確定)
236m1U1052.89(19) keV100(4) 奈秒(4)−
236m2U2750(10) keV120(2) 奈秒(0+)
237U92145237.0487302(20)6.75(1) β237Np1/2+
238U[n 4][n 6][n 7]Uranium I92146238.0507882(20)4.468(3)×109 α234Th0+[0.992742(10)]0.992739–
0.992752
SF (5.45×10−5%)(不確定)
ββ (2.19×10−10%)238Pu
238mU2557.9(5) keV280(6) 奈秒0+
239U92147239.0542933(21)23.45(2) 分鐘β239Np5/2+
239m1U20(20)# keV>250 奈秒(5/2+)
239m2U133.7990(10) keV780(40) 奈秒1/2+
240U92148240.056592(6)14.1(1) 小時β240Np0+
α (10−10%)236Th
241U[6]92149241.06031(5)~40 分钟[7][8]β241Np7/2+#
242U92150242.06293(22)#16.8(5) 分鐘β242Np0+

備註:畫上#號的數據代表沒有經過實驗的證明,只是理論推測而已,而用括號括起來的代表數據不確定性。


同位素列表
鏷的同位素鈾的同位素錼的同位素

註釋编辑

  1. ^ 各縮寫分別代表:
    CD集团衰变
    ε: 電子捕獲
    IT: 核異構轉變
    SF: 自發分裂
  2. ^ 穩定的衰變產物以粗體表示,接近穩定的衰變產物以粗斜體表示。 (通常代表半衰期長於宇宙年齡)
  3. ^ 可用於鈾-釷定年英语uranium-thorium dating
  4. ^ 4.0 4.1 可用於鈾-鈾定年
  5. ^ 238U衰變的中等衰變產物
  6. ^ 6.0 6.1 原始英语Primordial nuclide放射性核素
  7. ^ 7.0 7.1 可用於鈾-鉛定年
  8. ^ 在核反應堆中是十分重要的燃料

参考文獻编辑

  1. ^ Meija, Juris; et al. Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report). Pure and Applied Chemistry. 2016, 88 (3): 265–91. doi:10.1515/pac-2015-0305. 
  2. ^ Universal Nuclide Chart . nucleonica. [2016-02-19]. (原始内容存档于2017-02-19). 
  3. ^ 3.0 3.1 张志远, 杨华彬, 黄明辉; et al. New α-Emitting Isotope 214
    U
    and Abnormal Enhancement of α-Particle Clustering in Lightest Uranium Isotopes
    . Phys. Rev. Lett. (American Physical Society). 2021, 126 (15): 152502. doi:10.1103/PhysRevLett.126.152502.
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  4. ^ 4.0 4.1 "New Isotope Candidates, 215U and 216U" http://www.nishina.riken.jp/researcher/APR/APR047/pdf/xxii.pdf页面存档备份,存于互联网档案馆
  5. ^ "Observation of new neutron-deficient isotopes with Z ≥ 92in multinucleon transfer reactions" http://inspirehep.net/record/1383747/files/scoap3-fulltext.pdf页面存档备份,存于互联网档案馆
  6. ^ Niwase, T.; Watanabe, Y. X.; Hirayama, Y.; et al. Discovery of New Isotope 241U and Systematic High-Precision Atomic Mass Measurements of Neutron-Rich Pa-Pu Nuclei Produced via Multinucleon Transfer Reactions (PDF). Physical Review Letters. 2023, 130 (13): 132502–1–132502–6 [2023-06-28]. S2CID 257976576. doi:10.1103/PhysRevLett.130.132502. (原始内容存档 (PDF)于2023-08-03). 
  7. ^ Mukunth, Vasudevan. In pursuit of a 'magic number', physicists discover new uranium isotope. The Hindu. 2023-04-05 [2023-04-12]. ISSN 0971-751X. (原始内容存档于2023-06-03) (印度英语). 
  8. ^ Yirka, Bob. Previously unknown isotope of uranium discovered. Phys.org. April 5, 2023 [2023-04-12]. (原始内容存档于2023-06-21) (英语).