Уран-238

Уран-238
Название, символ	Уран-238, ^238U
Альтернативные названия	ура́н оди́н, UI
Нейтронов	146
Свойства нуклида
Атомная масса	238,0507882(20)[1] а. е. м.
Дефект массы	1801632,78[1] кэВ
Удельная энергия связи (на нуклон)	7 570,120(8)[1] кэВ
Изотопная распространённость	99,2745(106) %[2]
Период полураспада	4,468(3)⋅10^9[2] лет
Продукты распада	^234Th, ^238Pu
Родительские изотопы	^238Pa (β^−) ^242Pu (α)
Спин и чётность ядра	0^+[2]
Канал распада Энергия распада α-распад 4,2697(29)[1] МэВ SF ββ 1,1442(12)[1] МэВ
Таблица нуклидов
Медиафайлы на Викискладе

Ура́н-238 (англ. uranium-238), историческое название ура́н оди́н (лат. Uranium I, обозначается символом U_I) — слаборадиоактивный нуклид химического элемента урана с атомным номером 92 и массовым числом 238. Изотопная распространённость урана-238 в природе составляет 99,2745(106) %[2]. Является родоначальником радиоактивного семейства 4n+2, называемого рядом радия.

Активность одного грамма этого нуклида составляет приблизительно 12,5 кБк.

Образование и распад

Уран-238 образуется в результате следующих распадов:

• β^−-распад нуклида ^238Pa (период полураспада составляет 2,27(9)[2] мин):

${\displaystyle \mathrm {^{238}_{91}Pa} \rightarrow \mathrm {^{238}_{92}U} +e^{-}+{\bar {\nu }}_{e};}$

• α-распад нуклида ^242Pu (период полураспада составляет 3,75(2)⋅10^5[2] лет):

${\displaystyle \mathrm {^{242}_{94}Pu} \rightarrow \mathrm {^{238}_{92}U} +\mathrm {^{4}_{2}He} .}$

Распад урана-238 происходит по следующим направлениям:

• α-распад в ^234Th (вероятность 100 %[2], энергия распада 4 269,7(29) кэВ[1]):

${\displaystyle \mathrm {^{238}_{92}U} \rightarrow \mathrm {^{234}_{90}Th} +\mathrm {^{4}_{2}He} +2\mathrm {^{0}_{0}\gamma } ;}$

энергия испускаемых α-частиц 4 151 кэВ (в 21 % случаев) и 4 198 кэВ (в 79 % случаев)[3], а энергия одной из гамма частиц 63.3 кэВ, а второй 92.6 кэВ, но эта вторая частица на самом деле дублет энергий 92.4 и 92.8 кэВ[4].

• Спонтанное деление (вероятность 5,45(7)⋅10^−5 %)[2];
• Двойной β^−-распад в ^238Pu (вероятность 2,2(7)⋅10^−10 %[2], энергия распада 1 144,2(12) кэВ[1])

${\displaystyle \mathrm {^{238}_{92}U} \rightarrow \mathrm {^{238}_{94}Pu} +2e^{-}+2{\bar {\nu }}_{e}.}$

Изомеры

Известен единственный изомер ^238mU со следующими характеристиками[2]:

• Избыток массы: 49 866,8(20) кэВ
• Энергия возбуждения: 2 557,9(5) кэВ
• Период полураспада: 280(6) нc
• Спин и чётность ядра: 0^+

Распад изомерного состояния осуществляется путём:

• изомерного перехода в основное состояние;
• спонтанного деления (вероятность 2,6(4) %)[2];
• α-распада (вероятность менее 0,5 %)[2].

Применение

Уран-238 используется в качестве топлива для реакторов-размножителей, например, в реакторе на быстрых нейтронах БН-600, а также в производстве ядерного оружия. Благодаря высокой плотности и низкой активности распада применяется для защиты от сильного облучения гамма-излучением и от высокоэнергетических нейтронов. Его высокая твёрдость позволяет применять его в бронировании танков, бронежилетов, а также в создании боеприпасов для стрелкового оружия и артиллерии.

См. также

• Изотопы урана
• Обеднённый уран

Примечания

1. Audi G., Wapstra A. H., Thibault C. The AME2003 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references (англ.) // Nuclear Physics A. — 2003. — Vol. 729. — P. 337—676. — doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003. — Bibcode: 2003NuPhA.729..337A.
2. Audi G., Bersillon O., Blachot J., Wapstra A. H. The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties // Nuclear Physics A. — 2003. — Т. 729. — С. 3—128. — doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. — Bibcode: 2003NuPhA.729....3A.
3. Свойства ^238U на сайте IAEA (International Atomic Energy Agency) (недоступная ссылка)
4. N. Q. Huy, T. V. Luyen. A method to determine 238U activity in environmental soil samples by using 63.3-keV-photopeak-gamma HPGe spectrometer (англ.) // Applied Radiation and Isotopes. — 2004-12-01. — Vol. 61, iss. 6. — P. 1419–1424. — ISSN 0969-8043. — doi:10.1016/j.apradiso.2004.04.016.