Uranio-234

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August 14, 2022

L'uranio-234 è un isotopo dell'uranio. Nell'uranio naturale e nei minerali di uranio, l'U-234 si presenta come un prodotto di decadimento indiretto dell'uranio-238, ma rappresenta solo lo 0,0055% (55 parti per milione) di uranio grezzo a causa del suo tempo di decadimento. è di soli 245.500 anni circa 1 / 18.000 fino all'U-238. Il principale percorso di produzione dell'U-234 attraverso la fissione nucleare è il seguente: il nucleo dell'U-238 emette particelle alfa per diventare torio-234 (Th-234). Successivamente, con una breve emivita, il nucleo Th-234 emette particelle beta per diventare protoattinio-234 (Pa-234), o più probabilmente un isomero nucleare, denominato Pa-234m. Infine, il nucleo Pa-234 o Pa-234m emette un'altra particella beta per diventare il nucleo U-234. Il nucleo dell'U-234 decade per emissione alfa al torio-230, ad eccezione della frazione (un miliardesimo) del nucleo che subisce la fissione spontanea. L'estrazione di quantità relativamente piccole di U-234 dall'uranio naturale sarebbe possibile utilizzando la separazione isotopica, simile a quella utilizzata per l'arricchimento dell'uranio convenzionale. Tuttavia, non esiste una reale necessità chimica, fisica o tecnica per isolare l'U-234. Campioni molto piccoli di U-234 puro possono essere estratti tramite scambio ionico chimico - dai campioni di plutonio-238 che sono stati in qualche modo invecchiati per consentire il decadimento in U-234 tramite emissione alfa. L'uranio arricchito contiene più U-234 dell'uranio naturale che è un sottoprodotto dell'arricchimento dell'uranio per ottenere l'U-235, una concentrazione di isotopi più leggeri che sono più forti dell'U-235. L'aumento percentuale di U-234 nell'uranio naturale arricchito è accettabile negli attuali reattori nucleari, ma l'uranio riciclato (riciclabile) può contenere frazioni più elevate di U-234, il che è indesiderabile. Questo perché l'U-234 non si fissi e tende ad assorbire lentamente i neutroni in un reattore nucleare, diventando l'U-235. L'U-234 ha una sezione d'urto di cattura dei neutroni di circa 100 fienili per i neutroni termici e di circa 700 fienili per il suo integrale di risonanza, mediata su neutroni di diverse energie intermedie. In un reattore nucleare, gli isotopi non fissili catturano un isotopo di fissione che produce neutroni. L'U-234 viene convertito in U-235 più facilmente e quindi a una velocità maggiore dell'U-238 è Pu-239 (tramite nettunio-239) perché l'U-238 ha una sezione trasversale di cattura dei neutroni molto più piccola con solo 2,7 fienili . Tuttavia, le reazioni (n, 2n) con neutroni veloci convertono anche una piccola quantità di U-235 in U-234, quindi il combustibile nucleare esaurito può contenere circa lo 0,010% di U-234, un miliardo di velocità molto più alta dell'uranio non irradiato. [1] L'uranio impoverito contiene meno di U-234 (circa lo 0,001% [2]), rendendo la radioattività dell'uranio impoverito circa la metà di quella dell'uranio naturale. L'uranio naturale ha una concentrazione di "equilibrio" di U-234 in un punto in cui si verificherà un numero uguale di decadimenti di U-238 e U-234.

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