Neptunium-237

Neptunium-237 je radioaktivní nuklid chemického prvku neptunia s atomovým číslem 93 a hmotnostním číslem 237. Nejdéle žijící izotop neptunia, poločas rozpadu je 2,144(7)⋅10 6 let . Byl objeven v roce 1942 Glennem Seaborgem a Arthurem Wahlem [3] v důsledku neutronového bombardování uranu-238 [4] :

Poločas rozpadu tohoto nuklidu je ve srovnání se stářím Země malý, takže neptunium se v přírodních minerálech vyskytuje jen ve stopovém množství; primární (existující v době vzniku Země) neptunium-237 se již dávno rozpadlo a v současnosti existuje v přírodě pouze radiogenní neptunium. Zdrojem izotopů neptunia v přírodě jsou jaderné reakce probíhající v uranových rudách pod vlivem neutronů kosmického záření a samovolné štěpení uranu-238 [5] . Maximální poměr 237 Np k uranu v přírodě je 1,2⋅10 −12 [4] .

Je to předchůdce zaniklé radioaktivní rodiny 4 n +1, nazývané neptuniová řada ; všichni členové této rodiny (kromě předposledního, vizmutu -209) se již dávno rozpadli (nejdéle žijící z nich - uran-233 má poločas rozpadu 159 tisíc let).

Aktivita jednoho gramu tohoto nuklidu je přibližně 26,03 MBq .

Vznik a rozpad

Neptunium-237 se tvoří v důsledku následujících rozpadů:

• β - rozpad nuklidu 237 U (poločas rozpadu je 6,75(1) [2] dnů):

• Implementace e-capture nuklidem 237 Pu (poločas rozpadu je 45,2(1) [2] dnů):

• α-rozpad nuklidu 241 Am (poločas rozpadu je 432,2(7) [2] let):

Z možných kanálů pro rozpad neptunia-237 byl experimentálně detekován pouze α-rozpad v 233 Pa (pravděpodobnost 100% [2] , energie rozpadu 4958,3(12) keV [1] ):

Spektrum alfa částic emitovaných během rozpadu je komplexní a skládá se z více než 20 monoenergetických čar [4] , nejpravděpodobnějších rozpadových kanálů s energiemi alfa částic 4788,0, 4771,4 a 4766,5 keV (odpovídající pravděpodobnosti jsou 47,64 %, 293,2 %, 293,2 %, %) [6] . Rozpad je také doprovázen emisí gama záření (a konverzních elektronů ) o energiích od 5,5 do 279,7 keV [7] (nejcharakterističtější čáry jsou 29,37 a 86,48 keV s odpovídajícími pravděpodobnostmi 14,12 % a 12,4 % ) [6] a rentgenová kvanta dceřinou 233 Pa.

Jiné kanály rozkladu

Spontánní štěpení je teoreticky možné, ale v experimentu nebylo pozorováno (pravděpodobnost ≤ 2⋅10 −10  %) [2] . Totéž platí pro rozpad klastru ; experimentálně stanovená horní hranice pravděpodobnosti rozpadu klastru s emisí jádra 30 Mg podle reakce

je ≤4⋅10 −12  % [2] .

Získání

Neptunium-237 vzniká v uranových reaktorech jako výsledek stejné reakce, která vedla k objevu tohoto nuklidu. Obsah 237 Np v ozářeném uranovém palivu je přibližně 500 g na tunu uranu, neboli 0,05 % [8] . Při použití uranového paliva obohaceného izotopy 235 U a 236 U vzniká neptunium-237 především následující jadernou reakcí [4] [5] :

Hlavní surovinou pro získávání neptunia je tedy odpad z výroby plutonia získaný při zpracování ozářeného uranového paliva.

Vysoce čisté neptunium-237 se získává z přípravků americia-241 [5] .

Izolace izotopů neptunia se provádí precipitací, iontovou výměnou, extrakcí a extrakční chromatografickou metodou [5] .

Aplikace

Ozářením neptunia-237 neutrony se získá hmotnostní množství izotopicky čistého plutonia-238 , které se používá v malých radioizotopových zdrojích energie (například v RTG , kardiostimulátorech ) [9] .

Viz také

• Izotopy neptunia

Poznámky

1. ↑ 1 2 3 4 5 Audi G. , Wapstra AH , Thibault C. Hodnocení atomové hmotnosti AME2003 (II). Tabulky, grafy a odkazy  (anglicky)  // Nuclear Physics A . - 2003. - Sv. 729 . - str. 337-676 . - doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003 . - .
2. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Audi G. , Bersillon O. , Blachot J. , Wapstra AH Hodnocení jaderných a rozpadových vlastností NUBASE  // Nuclear Physics A. - 2003. - T. 729 . - S. 3-128 . - doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001 . - .
3. ↑ Volkov V. A., Vonsky E. V., Kuzněcovová G. I. Vynikající chemici světa. - M . : Vyšší škola, 1991. - S. 603. - 656 s.
4. ↑ 1 2 3 4 Michajlov V. A. Analytická chemie neptunia. - M .: "Nauka", 1971. - S. 5-12. — 218 s. — (Analytická chemie prvků). - 1700 výtisků.
5. ↑ 1 2 3 4 Chemická encyklopedie: v 5 dílech / Ed.: Knunyants I. L. (hlavní redaktor). - M . : Sovětská encyklopedie, 1992. - T. 3. - S. 216-217. — 639 s. — 50 000 výtisků.  — ISBN 5-85270-039-8 .
6. ↑ 1 2 Vlastnosti 237 Np na webu MAAE (Mezinárodní agentura pro atomovou energii)  (nepřístupný odkaz)
7. ↑ WWW Tabulka radioaktivních izotopů  . — Vlastnosti 237 Np. Získáno 2. dubna 2011. Archivováno z originálu 27. července 2012.
8. ↑ Vyhořelé jaderné palivo z tepelných reaktorů . Získáno 30. března 2021. Archivováno z originálu dne 15. května 2021. (neurčitý)
9. ↑ Chemická encyklopedie, 1992 , s. 581.