Il tempo di dimezzamento dell'uranio 235 è il numero di anni. Armi atomiche

(β −)
235 Np()
239Pu()

A differenza dell'altro isotopo più comune dell'uranio 238 U, nel 235 U è possibile una reazione nucleare a catena autosufficiente. Pertanto, questo isotopo viene utilizzato come combustibile nei reattori nucleari e nelle armi nucleari.

Formazione e decadimento

L'uranio-235 si forma come risultato dei seguenti decadimenti:

Il decadimento dell'uranio-235 avviene nelle seguenti direzioni:

Divisione forzata

Nei prodotti di fissione dell'uranio-235 furono scoperti circa 300 isotopi di vari elementi: da =30 (zinco) a Z=64 (gadolinio). La curva della resa relativa degli isotopi formati durante l'irradiazione dell'uranio-235 con neutroni lenti sul numero di massa è simmetrica e ricorda la forma della lettera "M". I due massimi pronunciati di questa curva corrispondono ai numeri di massa 95 e 134, e il minimo si verifica nell'intervallo dei numeri di massa da 110 a 125. Pertanto, la fissione dell'uranio in frammenti di uguale massa (con numeri di massa 115-119) avviene con meno probabilità della fissione asimmetrica.Questa tendenza è osservata in tutti gli isotopi fissili e non è associata ad alcuna proprietà individuale di nuclei o particelle, ma è inerente al meccanismo della fissione nucleare stessa. Tuttavia, l'asimmetria diminuisce all'aumentare dell'energia di eccitazione del nucleo fissile e quando l'energia dei neutroni è superiore a 100 MeV, la distribuzione di massa dei frammenti di fissione ha un massimo, corrispondente alla fissione simmetrica del nucleo. I frammenti formati durante la fissione di un nucleo di uranio sono, a loro volta, radioattivi e subiscono una catena di decadimenti β − durante i quali viene rilasciata gradualmente ulteriore energia in un lungo periodo. L'energia media rilasciata durante il decadimento di un nucleo di uranio-235, tenendo conto del decadimento dei frammenti, è di circa 202,5 ​​MeV = 3,244·10 −11 J, o 19,54 TJ/mol = 83,14 TJ/kg.

La fissione nucleare è solo uno dei tanti processi possibili durante l'interazione dei neutroni con i nuclei; è quello che è alla base del funzionamento di qualsiasi reattore nucleare.

Reazione a catena nucleare

Durante il decadimento di un nucleo da 235 U, vengono solitamente emessi da 1 a 8 (in media 2.416) neutroni liberi. Ogni neutrone prodotto durante il decadimento del nucleo di 235 U, soggetto ad interazione con un altro nucleo di 235 U, può provocare un nuovo evento di decadimento, questo fenomeno è chiamato Reazione a catena della fissione nucleare.

Ipoteticamente, il numero di neutroni di seconda generazione (dopo il secondo stadio del decadimento nucleare) può superare 3² = 9. Con ogni fase successiva della reazione di fissione, il numero di neutroni prodotti può aumentare come una valanga. In condizioni reali, i neutroni liberi potrebbero non generare un nuovo evento di fissione, lasciando il campione prima di catturare 235 U, o essere catturati dallo stesso isotopo 235 U, trasformandolo in 236 U, o da altri materiali (ad esempio, 238 U, o i frammenti risultanti dalla fissione nucleare, come 149 Sm o 135 Xe).

In condizioni reali, raggiungere uno stato critico dell'uranio non è così facile, poiché numerosi fattori influenzano il corso della reazione. Ad esempio, l'uranio naturale è composto solo per lo 0,72% da 235 U, il 99,2745% è 238 U, che assorbe i neutroni prodotti durante la fissione dei nuclei da 235 U. Ciò porta al fatto che nell'uranio naturale la reazione a catena di fissione attualmente svanisce molto rapidamente. Una reazione a catena di fissione continua può essere effettuata in diversi modi principali:

• Aumentare il volume del campione (per l'uranio isolato dal minerale è possibile raggiungere una massa critica aumentando il volume);
• Eseguire la separazione isotopica aumentando la concentrazione di 235 U nel campione;
• Ridurre la perdita di neutroni liberi attraverso la superficie del campione utilizzando vari tipi di riflettori;
• Utilizzare una sostanza moderatrice di neutroni per aumentare la concentrazione di neutroni termici.

Isomeri

• Massa in eccesso: 40.920,6 (1,8) keV
• Energia di eccitazione: 76,5(4) eV
• Emivita: 26 minuti
• Spin nucleare e parità: 1/2 +

La decomposizione dello stato isomerico avviene attraverso una transizione isomerica allo stato fondamentale.

Applicazione

• L'uranio-235 è utilizzato come combustibile per i reattori nucleari in cui gestito reazione a catena della fissione nucleare;
• L'uranio altamente arricchito viene utilizzato per creare armi nucleari. In questo caso, per liberare una grande quantità di energia (esplosione), incontrollabile reazione a catena nucleare.

Guarda anche

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Appunti

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Un estratto che caratterizza l'uranio-235

In 12 e 13, Kutuzov è stato direttamente accusato di errori. L'imperatore era insoddisfatto di lui. E nella storia, scritta di recente per ordine dei più alti, si dice che Kutuzov fosse un astuto bugiardo di corte che aveva paura del nome di Napoleone e con i suoi errori a Krasnoe e vicino a Beresina privò le truppe russe della gloria: una vittoria completa su il francese. [La storia di Bogdanovich nel 1812: caratteristiche di Kutuzov e ragionamento sui risultati insoddisfacenti delle battaglie di Krasnensky. (Nota di L.N. Tolstoj.)]
Questo non è il destino delle grandi persone, non del grand homme, che la mente russa non riconosce, ma il destino di quelle persone rare, sempre sole, che, comprendendo la volontà della Provvidenza, le subordinano la propria volontà personale. L'odio e il disprezzo della folla puniscono queste persone per la loro comprensione delle leggi superiori.
Per gli storici russi - è strano e spaventoso dirlo - Napoleone è lo strumento più insignificante della storia - mai e da nessuna parte, anche in esilio, che non ha mostrato dignità umana - Napoleone è oggetto di ammirazione e delizia; è grandioso. Kutuzov, l'uomo che, dall'inizio alla fine della sua attività nel 1812, da Borodin a Vilna, senza mai cambiare un gesto o una parola, mostra uno straordinario esempio nella storia di abnegazione e di consapevolezza nel presente del significato futuro dell'evento, – Kutuzov sembra loro qualcosa di vago e pietoso, e quando parlano di Kutuzov e del 12esimo anno sembrano sempre vergognarsi un po'.
Nel frattempo, è difficile immaginare un personaggio storico la cui attività sarebbe così invariabilmente e costantemente diretta allo stesso obiettivo. È difficile immaginare un obiettivo più degno e più coerente con la volontà dell’intero popolo. È ancora più difficile trovare un altro esempio nella storia in cui l'obiettivo che una figura storica si era prefissata sarebbe stato raggiunto in modo così completo come l'obiettivo verso il quale erano dirette tutte le attività di Kutuzov nel 1812.
Kutuzov non ha mai parlato dei quaranta secoli che si affacciano dalle piramidi, dei sacrifici che fa per la patria, di ciò che intende fare o ha fatto: non ha detto assolutamente nulla di sé, non ha avuto alcun ruolo , sembrava sempre la persona più semplice e ordinaria e diceva le cose più semplici e ordinarie. Scriveva lettere alle figlie e a me Stael, leggeva romanzi, amava la compagnia delle belle donne, scherzava con generali, ufficiali e soldati e non contraddiceva mai coloro che volevano dimostrargli qualcosa. Quando il conte Rastopchin sul ponte Yauzsky si avvicinò a Kutuzov con rimproveri personali su chi fosse responsabile della morte di Mosca, e disse: "Come hai promesso di non lasciare Mosca senza combattere?" - Kutuzov ha risposto: "Non lascerò Mosca senza combattere", nonostante Mosca fosse già stata abbandonata. Quando Arakcheev, venuto da lui dal sovrano, disse che Yermolov avrebbe dovuto essere nominato capo dell'artiglieria, Kutuzov rispose: "Sì, l'ho appena detto io stesso", anche se un minuto dopo disse qualcosa di completamente diverso. Cosa gli importava, l'unico che allora capiva tutto l'enorme significato dell'evento, tra la stupida folla che lo circondava, cosa gli importava se il conte Rostopchin attribuiva a se stesso o a lui il disastro della capitale? Potrebbe essere ancora meno interessato a chi sarà nominato capo dell'artiglieria.
Non solo in questi casi, ma costantemente, questo vecchio, che attraverso l'esperienza della vita era giunto alla convinzione che i pensieri e le parole che servono come loro espressione non sono le forze motrici delle persone, pronunciò parole completamente prive di significato - le prime che gli vennero in mente La sua mente.
Ma quest'uomo, che tanto trascurava le sue parole, mai una volta in tutta la sua attività pronunciò una sola parola che non fosse in accordo con l'unico obiettivo a cui tendeva durante tutta la guerra. Ovviamente, involontariamente, con la forte certezza che non lo avrebbero capito, ha ripetutamente espresso i suoi pensieri in un'ampia varietà di circostanze. Partendo dalla battaglia di Borodino, da cui iniziò la sua discordia con coloro che lo circondavano, solo lui disse che la battaglia di Borodino fu una vittoria, e lo ripeté oralmente, e in rapporti e rapporti fino alla sua morte. Solo lui ha detto che la perdita di Mosca non è la perdita della Russia. In risposta alla proposta di pace di Lauriston, egli rispose che la pace non poteva esserci, perché tale era la volontà del popolo; lui solo, durante la ritirata francese, disse che tutte le nostre manovre non erano necessarie, che tutto sarebbe andato meglio da solo di quanto avremmo voluto, che al nemico bisognava dare un ponte d'oro, che né il Tarutino, né il Vjazemskij, né il Erano necessarie battaglie a Krasnenskoye, con cosa Un giorno dovrai venire al confine, in modo che non rinunci a un russo per dieci francesi.
E solo lui, questo uomo di corte, come ci viene rappresentato, l'uomo che mente ad Arakcheev per compiacere il sovrano - lui solo, questo uomo di corte, a Vilna, guadagnandosi così il disfavore del sovrano, dice che un'ulteriore guerra all’estero è dannoso e inutile.
Ma le parole da sole non avrebbero dimostrato che avesse compreso il significato dell'evento. Le sue azioni, tutte senza la minima ritirata, erano tutte dirette verso lo stesso obiettivo, espresso in tre azioni: 1) mettere a dura prova tutte le sue forze per scontrarsi con i francesi, 2) sconfiggerli e 3) espellerli dalla Russia, rendendolo il più semplice possibile. come possibili disastri del popolo e delle truppe.
Lui, quel lento Kutuzov, il cui motto è pazienza e tempo, è nemico dell'azione decisiva, dà la battaglia di Borodino, vestendo i preparativi con una solennità senza precedenti. Lui, quel Kutuzov, che nella battaglia di Austerlitz, prima che iniziasse, disse che sarebbe stata perduta, a Borodino, nonostante le assicurazioni dei generali che la battaglia era perduta, nonostante l'esempio senza precedenti nella storia che dopo una battaglia vinta il L'esercito deve ritirarsi, lui solo, contrariamente a tutti, sostiene fino alla morte che la battaglia di Borodino è una vittoria. Lui solo, durante tutta la ritirata, insiste a non combattere battaglie ormai inutili, a non iniziare una nuova guerra e a non varcare i confini della Russia.
Ora è facile comprendere il significato di un evento, a meno che non applichiamo alle attività di masse gli obiettivi che erano nella mente di una dozzina di persone, poiché l'intero evento con le sue conseguenze è davanti a noi.
Ma come poteva allora questo vecchio, da solo, contrariamente alle opinioni di tutti, indovinare, e poi indovinare così correttamente il significato del significato popolare dell'evento, da non averlo mai tradito in tutte le sue attività?
La fonte di questo straordinario potere di comprensione del significato dei fenomeni che si verificavano risiedeva nel sentimento nazionale che portava dentro di sé in tutta la sua purezza e forza.
Solo il riconoscimento di questo sentimento in lui fece sì che il popolo, in modi così strani, dalla disgrazia di un vecchio, lo scegliesse contro la volontà dello zar come rappresentante della guerra popolare. E solo questo sentimento lo ha portato alla massima altezza umana dalla quale lui, il comandante in capo, ha diretto tutte le sue forze non per uccidere e sterminare le persone, ma per salvarle e avere pietà di loro.

Da dove viene l'uranio? Molto probabilmente, appare durante le esplosioni di supernova. Il fatto è che per la nucleosintesi di elementi più pesanti del ferro, deve esserci un potente flusso di neutroni, che avviene proprio durante un'esplosione di supernova. Sembrerebbe che quindi, durante la condensazione dalla nuvola di nuovi sistemi stellari da essa formati, l'uranio, essendosi raccolto in una nuvola protoplanetaria ed essendo molto pesante, dovrebbe affondare nelle profondità dei pianeti. Ma non è vero. L'uranio è un elemento radioattivo e quando decade rilascia calore. I calcoli mostrano che se l'uranio fosse distribuito uniformemente su tutto lo spessore del pianeta, almeno con la stessa concentrazione della superficie, emetterebbe troppo calore. Inoltre, il suo flusso dovrebbe indebolirsi man mano che l’uranio viene consumato. Poiché non è stato osservato nulla di simile, i geologi ritengono che almeno un terzo dell’uranio, e forse tutto, sia concentrato nella crosta terrestre, dove il suo contenuto è del 2,5∙10 –4%. Perché ciò sia accaduto non è discusso.

Dove viene estratto l'uranio? Non c'è così poco uranio sulla Terra: è al 38 ° posto in termini di abbondanza. E la maggior parte di questo elemento si trova nelle rocce sedimentarie: scisti carboniosi e fosforiti: rispettivamente fino a 8∙10 –3 e 2,5∙10 –2%. In totale, la crosta terrestre contiene 10 14 tonnellate di uranio, ma il problema principale è che è molto disperso e non forma depositi potenti. Circa 15 minerali di uranio sono di importanza industriale. Questo è catrame di uranio - la sua base è ossido di uranio tetravalente, mica di uranio - vari silicati, fosfati e composti più complessi con vanadio o titanio a base di uranio esavalente.

Cosa sono i raggi di Becquerel? Dopo la scoperta dei raggi X da parte di Wolfgang Roentgen, il fisico francese Antoine-Henri Becquerel si interessò al bagliore dei sali di uranio, che si verifica sotto l'influenza della luce solare. Voleva capire se anche qui c'erano i raggi X. Effettivamente erano presenti: il sale illuminava la lastra fotografica attraverso la carta nera. In uno degli esperimenti, tuttavia, il sale non è stato illuminato, ma la lastra fotografica si è comunque oscurata. Quando si metteva un oggetto metallico tra il sale e la lastra fotografica, l'oscuramento sottostante era minore. Pertanto, nuovi raggi non si sono formati a causa dell'eccitazione dell'uranio da parte della luce e non sono passati parzialmente attraverso il metallo. Inizialmente furono chiamati “raggi di Becquerel”. Successivamente si è scoperto che si tratta principalmente di raggi alfa con una piccola aggiunta di raggi beta: il fatto è che i principali isotopi dell'uranio emettono una particella alfa durante il decadimento, e anche i prodotti figli subiscono un decadimento beta.

Quanto è radioattivo l'uranio? L'uranio non ha isotopi stabili; sono tutti radioattivi. Il più longevo è l'uranio-238 con un tempo di dimezzamento di 4,4 miliardi di anni. Poi arriva l'uranio-235: 0,7 miliardi di anni. Entrambi subiscono un decadimento alfa e diventano i corrispondenti isotopi del torio. L'uranio-238 costituisce oltre il 99% di tutto l'uranio naturale. A causa della sua enorme emivita, la radioattività di questo elemento è bassa e, inoltre, le particelle alfa non sono in grado di penetrare nello strato corneo sulla superficie del corpo umano. Dicono che dopo aver lavorato con l'uranio, I.V. Kurchatov si è semplicemente asciugato le mani con un fazzoletto e non ha sofferto di malattie associate alla radioattività.

I ricercatori si sono ripetutamente rivolti alle statistiche sulle malattie dei lavoratori nelle miniere di uranio e negli impianti di lavorazione. Ecco, ad esempio, un recente articolo di specialisti canadesi e americani che hanno analizzato i dati sanitari di oltre 17mila lavoratori della miniera Eldorado, nella provincia canadese del Saskatchewan, negli anni 1950-1999 ( Ricerca ambientale, 2014, 130, 43–50, DOI:10.1016/j.envres.2014.01.002). Sono partiti dal fatto che le radiazioni hanno l'effetto più forte sulla rapida moltiplicazione delle cellule del sangue, portando ai corrispondenti tipi di cancro. Le statistiche hanno dimostrato che i lavoratori minerari hanno un’incidenza inferiore di vari tipi di cancro del sangue rispetto alla popolazione media canadese. In questo caso, la principale fonte di radiazioni non è considerata l'uranio stesso, ma il radon gassoso che genera e i suoi prodotti di decadimento, che possono entrare nel corpo attraverso i polmoni.

Perché l'uranio è dannoso?? Come altri metalli pesanti, è altamente tossico e può causare insufficienza renale ed epatica. D'altronde l'uranio, essendo un elemento disperso, è inevitabilmente presente nell'acqua, nel suolo e, concentrandosi nella catena alimentare, entra nel corpo umano. È ragionevole supporre che nel processo di evoluzione gli esseri viventi abbiano imparato a neutralizzare l'uranio in concentrazioni naturali. L'uranio è il più pericoloso presente nell'acqua, per questo l'OMS ha fissato un limite: inizialmente era di 15 µg/l, ma nel 2011 lo standard è stato aumentato a 30 µg/g. Di norma nell'acqua c'è molto meno uranio: negli Stati Uniti in media 6,7 ​​µg/l, in Cina e Francia - 2,2 µg/l. Ma ci sono anche forti deviazioni. Quindi in alcune zone della California è cento volte superiore allo standard: 2,5 mg/l, e nella Finlandia meridionale raggiunge i 7,8 mg/l. I ricercatori stanno cercando di capire se lo standard dell'Oms è troppo severo studiando l'effetto dell'uranio sugli animali. Ecco un lavoro tipico ( BioMed Ricerca Internazionale, 2014, ID 181989; DOI:10.1155/2014/181989). Scienziati francesi hanno nutrito i ratti con acqua per nove mesi con additivi di uranio impoverito e in concentrazioni relativamente elevate, da 0,2 a 120 mg/l. Il valore più basso è l'acqua vicino alla miniera, mentre il valore più alto non si trova da nessuna parte: la concentrazione massima di uranio, misurata in Finlandia, è di 20 mg/l. Con sorpresa degli autori - l'articolo si intitola: "L'inaspettata assenza di un effetto evidente dell'uranio sui sistemi fisiologici ..." - l'uranio non ha avuto praticamente alcun effetto sulla salute dei ratti. Gli animali mangiavano bene, ingrassavano adeguatamente, non lamentavano malattie e non morivano di cancro. L'uranio, come dovrebbe essere, si depositava principalmente nei reni e nelle ossa e in quantità cento volte minori nel fegato, e il suo accumulo dipendeva presumibilmente dal contenuto dell'acqua. Tuttavia, ciò non ha portato ad insufficienza renale e nemmeno alla comparsa evidente di marcatori molecolari di infiammazione. Gli autori hanno suggerito che dovrebbe iniziare una revisione delle rigide linee guida dell'OMS. Tuttavia, c’è un avvertimento: l’effetto sul cervello. Nel cervello dei ratti c'era meno uranio che nel fegato, ma il suo contenuto non dipendeva dalla quantità presente nell'acqua. Ma l’uranio ha influenzato il funzionamento del sistema antiossidante del cervello: l’attività della catalasi è aumentata del 20%, la glutatione perossidasi del 68-90% e l’attività della superossido dismutasi è diminuita del 50%, indipendentemente dalla dose. Ciò significa che l’uranio ha chiaramente causato stress ossidativo nel cervello e il corpo ha risposto ad esso. Questo effetto - il forte effetto dell'uranio sul cervello in assenza del suo accumulo in esso, così come nei genitali - era stato notato prima. Inoltre, l’acqua con uranio in una concentrazione di 75-150 mg/l, che i ricercatori dell’Università del Nebraska hanno nutrito con ratti per sei mesi ( Neurotossicologia e teratologia, 2005, 27, 1, 135–144; DOI:10.1016/j.ntt.2004.09.001), ha influenzato il comportamento degli animali, principalmente maschi, rilasciati nei campi: attraversavano le linee, si alzavano sulle zampe posteriori e si lisciavano il pelo in modo diverso rispetto a quelli di controllo. Ci sono prove che l'uranio porta anche a disturbi della memoria negli animali. I cambiamenti comportamentali erano correlati ai livelli di ossidazione dei lipidi nel cervello. Si scopre che l'acqua all'uranio ha reso i ratti sani, ma piuttosto stupidi. Questi dati ci saranno utili nell’analisi della cosiddetta Sindrome della Guerra del Golfo.

L’uranio contamina i siti di sviluppo dello shale gas? Dipende da quanto uranio è presente nelle rocce contenenti gas e da come è associato ad esse. Ad esempio, la professoressa associata Tracy Bank dell'Università di Buffalo ha studiato il Marcellus Shale, che si estende dalla parte occidentale di New York attraverso la Pennsylvania e l'Ohio fino alla Virginia occidentale. Si è scoperto che l'uranio è chimicamente correlato proprio alla fonte di idrocarburi (ricordate che gli scisti carboniosi correlati hanno il più alto contenuto di uranio). Gli esperimenti hanno dimostrato che la soluzione utilizzata durante la fratturazione dissolve perfettamente l'uranio. “Quando l’uranio presente in queste acque raggiunge la superficie, può causare la contaminazione dell’area circostante. Ciò non comporta un rischio di radiazioni, ma l’uranio è un elemento velenoso”, osserva Tracy Bank in un comunicato stampa universitario datato 25 ottobre 2010. Non sono stati ancora preparati articoli dettagliati sul rischio di contaminazione ambientale con uranio o torio durante la produzione di gas di scisto.

Perché è necessario l’uranio? In precedenza veniva utilizzato come pigmento per la produzione di ceramiche e vetri colorati. Ora l'uranio è la base dell'energia nucleare e delle armi atomiche. In questo caso viene utilizzata la sua proprietà unica: la capacità del nucleo di dividersi.

Cos'è la fissione nucleare? Decadimento di un nucleo in due pezzi grandi e disuguali. È a causa di questa proprietà che durante la nucleosintesi dovuta all'irradiazione di neutroni, si formano con grande difficoltà nuclei più pesanti dell'uranio. L'essenza del fenomeno è la seguente. Se il rapporto tra il numero di neutroni e di protoni nel nucleo non è ottimale, diventa instabile. Tipicamente, un tale nucleo emette una particella alfa - due protoni e due neutroni, o una particella beta - un positrone, che è accompagnata dalla trasformazione di uno dei neutroni in un protone. Nel primo caso, si ottiene un elemento della tavola periodica, distanziato di due celle indietro, nel secondo - una cella in avanti. Tuttavia, oltre a emettere particelle alfa e beta, il nucleo dell'uranio è capace di fissione, decadendo nei nuclei di due elementi al centro della tavola periodica, ad esempio bario e kripton, cosa che fa, avendo ricevuto un nuovo neutrone. Questo fenomeno è stato scoperto poco dopo la scoperta della radioattività, quando i fisici hanno esposto la radiazione appena scoperta a tutto ciò che potevano. Ecco come scrive a riguardo Otto Frisch, un partecipante agli eventi (“Advances in Physical Sciences”, 1968, 96, 4). Dopo la scoperta dei raggi del berillio - i neutroni - Enrico Fermi irradiò con essi l'uranio, in particolare, per provocare il decadimento beta - sperava di usarlo per ottenere il successivo, 93esimo elemento, ora chiamato nettunio. Fu lui a scoprire un nuovo tipo di radioattività nell'uranio irradiato, che associò alla comparsa degli elementi transuranici. Allo stesso tempo, il rallentamento dei neutroni, per i quali la sorgente di berillio era ricoperta da uno strato di paraffina, aumentava questa radioattività indotta. Il radiochimico americano Aristide von Grosse suggerì che uno di questi elementi fosse il protoattinio, ma si sbagliava. Ma Otto Hahn, che allora lavorava all'Università di Vienna e considerava il protoattinio scoperto nel 1917 come il suo frutto, decise che era obbligato a scoprire quali elementi fossero stati ottenuti. Insieme a Lise Meitner, all'inizio del 1938, Hahn suggerì, sulla base dei risultati sperimentali, che intere catene di elementi radioattivi si formano a causa di molteplici decadimenti beta dei nuclei che assorbono neutroni dell'uranio-238 e dei suoi elementi figli. Ben presto Lise Meitner fu costretta a fuggire in Svezia, temendo possibili rappresaglie da parte dei nazisti dopo l'Anschluss dell'Austria. Hahn, continuando i suoi esperimenti con Fritz Strassmann, scoprì che tra i prodotti c'era anche il bario, elemento numero 56, che non si poteva in alcun modo ottenere dall'uranio: tutte le catene di decadimenti alfa dell'uranio terminano con piombo molto più pesante. I ricercatori furono così sorpresi dal risultato che non lo pubblicarono; scrissero solo lettere agli amici, in particolare a Lise Meitner a Göteborg. Lì, nel Natale del 1938, suo nipote Otto Frisch andò a trovarla e, passeggiando nei dintorni della città invernale - lui con gli sci, la zia a piedi - discussero della possibilità della comparsa di bario durante l'irradiazione dell'uranio come un risultato della fissione nucleare (per ulteriori informazioni su Lise Meitner, vedere “Chemistry and Life”, 2013, n. 4). Ritornato a Copenaghen, Frisch catturò letteralmente Niels Bohr sulla passerella di una nave in partenza per gli Stati Uniti e gli parlò dell'idea della fissione. Bohr, dandosi una pacca sulla fronte, disse: “Oh, che sciocchi siamo stati! Avremmo dovuto notarlo prima." Nel gennaio 1939 Frisch e Meitner pubblicarono un articolo sulla fissione dei nuclei di uranio sotto l'influenza dei neutroni. A quel tempo Otto Frisch aveva già effettuato un esperimento di controllo, così come molti gruppi americani che ricevettero il messaggio di Bohr. Dicono che i fisici iniziarono a disperdersi nei loro laboratori proprio durante la sua relazione il 26 gennaio 1939 a Washington alla conferenza annuale di fisica teorica, quando colsero l'essenza dell'idea. Dopo la scoperta della fissione, Hahn e Strassmann revisionarono i loro esperimenti e scoprirono, proprio come i loro colleghi, che la radioattività dell'uranio irradiato non è associata ai transurani, ma al decadimento degli elementi radioattivi formati durante la fissione dal centro della tavola periodica.

Come avviene una reazione a catena nell'uranio? Subito dopo che la possibilità della fissione dei nuclei di uranio e di torio fu dimostrata sperimentalmente (e non ci sono altri elementi fissili sulla Terra in quantità significative), Niels Bohr e John Wheeler, che lavorarono a Princeton, così come, indipendentemente da loro, il Il fisico teorico sovietico Ya. I. Frenkel e i tedeschi Siegfried Flügge e Gottfried von Droste crearono la teoria della fissione nucleare. Ne seguirono due meccanismi. Uno è associato alla soglia di assorbimento dei neutroni veloci. Secondo esso, per avviare la fissione, un neutrone deve avere un'energia sufficientemente elevata, superiore a 1 MeV per i nuclei dei principali isotopi: uranio-238 e torio-232. A energie più basse, l'assorbimento di neutroni da parte dell'uranio-238 ha un carattere risonante. Pertanto, un neutrone con un'energia di 25 eV ha un'area della sezione trasversale di cattura migliaia di volte più grande rispetto ad altre energie. In questo caso non ci sarà alcuna fissione: l'uranio-238 diventerà uranio-239, che con un tempo di dimezzamento di 23,54 minuti si trasformerà in nettunio-239, che con un tempo di dimezzamento di 2,33 giorni si trasformerà in un composto a vita lunga plutonio-239. Il torio-232 diventerà uranio-233.

Il secondo meccanismo è l'assorbimento senza soglia di un neutrone, seguito dal terzo isotopo fissile più o meno comune: l'uranio-235 (così come il plutonio-239 e l'uranio-233, che non si trovano in natura): da assorbendo qualsiasi neutrone, anche lento, cosiddetto termico, con energia come per le molecole che partecipano al movimento termico - 0,025 eV, tale nucleo si dividerà. E questo è molto positivo: i neutroni termici hanno un'area della sezione trasversale di cattura quattro volte superiore a quella dei neutroni veloci, megaelettronvolt. Questo è il significato dell'uranio-235 per tutta la storia successiva dell'energia nucleare: è lui che garantisce la moltiplicazione dei neutroni nell'uranio naturale. Dopo essere stato colpito da un neutrone, il nucleo dell'uranio-235 diventa instabile e si divide rapidamente in due parti disuguali. Lungo il percorso vengono emessi diversi (in media 2,75) nuovi neutroni. Se colpiscono i nuclei dello stesso uranio, causeranno una moltiplicazione esponenziale dei neutroni: si verificherà una reazione a catena che porterà a un'esplosione a causa del rapido rilascio di un'enorme quantità di calore. Né l'uranio-238 né il torio-232 possono funzionare in questo modo: dopo tutto, durante la fissione, i neutroni vengono emessi con un'energia media di 1–3 MeV, cioè se esiste una soglia energetica di 1 MeV, una parte significativa del i neutroni non saranno certamente in grado di provocare una reazione e non ci sarà riproduzione. Ciò significa che questi isotopi dovranno essere dimenticati e che i neutroni dovranno essere rallentati fino all'energia termica in modo che possano interagire nel modo più efficiente possibile con i nuclei dell'uranio-235. Allo stesso tempo, il loro assorbimento risonante da parte dell'uranio-238 non può essere consentito: dopo tutto, nell'uranio naturale questo isotopo è leggermente inferiore al 99,3% e i neutroni si scontrano più spesso con esso, e non con l'uranio-235 bersaglio. E agendo come moderatore, è possibile mantenere la moltiplicazione dei neutroni a un livello costante e prevenire un'esplosione - controllare la reazione a catena.

Un calcolo effettuato da Ya. B. Zeldovich e Yu. B. Khariton nello stesso fatidico anno 1939 ha mostrato che per questo è necessario utilizzare un moderatore di neutroni sotto forma di acqua pesante o grafite e arricchire l'uranio naturale con uranio- 235 almeno 1,83 volte. Allora questa idea sembrò loro pura fantasia: “Va notato che circa il doppio dell’arricchimento di quelle quantità piuttosto significative di uranio necessarie per effettuare un’esplosione a catena,<...>è un compito estremamente ingombrante, vicino all’impossibilità pratica”. Ora questo problema è stato risolto e l'industria nucleare sta producendo in serie uranio arricchito con uranio-235 al 3,5% per le centrali elettriche.

Cos'è la fissione nucleare spontanea? Nel 1940, G. N. Flerov e K. A. Petrzhak scoprirono che la fissione dell'uranio può avvenire spontaneamente, senza alcuna influenza esterna, sebbene il tempo di dimezzamento sia molto più lungo rispetto al normale decadimento alfa. Poiché tale fissione produce anche neutroni, se non viene loro permesso di fuggire dalla zona di reazione, fungeranno da iniziatori della reazione a catena. È questo fenomeno che viene utilizzato nella creazione di reattori nucleari.

Perché è necessaria l’energia nucleare? Zeldovich e Khariton furono tra i primi a calcolare l'effetto economico dell'energia nucleare (Uspekhi Fizicheskikh Nauk, 1940, 23, 4). “...Al momento è ancora impossibile trarre conclusioni definitive sulla possibilità o impossibilità di effettuare una reazione di fissione nucleare con catene infinitamente ramificate nell'uranio. Se una tale reazione è fattibile, la velocità della reazione viene automaticamente regolata per garantirne il regolare svolgimento, nonostante l’enorme quantità di energia a disposizione dello sperimentatore. Questa circostanza è estremamente favorevole per l'utilizzo energetico della reazione. Presentiamo quindi - anche se si tratta di una divisione della pelle di un orso inesperto - alcuni numeri che caratterizzano le possibilità di utilizzo energetico dell'uranio. Se il processo di fissione procede con neutroni veloci, quindi, la reazione cattura il principale isotopo dell'uranio (U238), allora<исходя из соотношения теплотворных способностей и цен на уголь и уран>il costo di una caloria dell'isotopo principale dell'uranio risulta essere circa 4000 volte più economico di quello del carbone (a meno che, ovviamente, i processi di "combustione" e rimozione del calore non risultino molto più costosi nel caso dell'uranio rispetto a nel caso del carbone). Nel caso dei neutroni lenti, il costo di una caloria di “uranio” (sulla base delle cifre sopra riportate) sarà, tenendo conto che l’abbondanza dell’isotopo U235 è 0,007, già solo 30 volte più economico di una caloria di “carbone”, a parità di tutte le altre cose.

La prima reazione a catena controllata fu effettuata nel 1942 da Enrico Fermi presso l'Università di Chicago, e il reattore era controllato manualmente, spingendo dentro e fuori le barre di grafite al variare del flusso di neutroni. La prima centrale elettrica fu costruita a Obninsk nel 1954. Oltre a generare energia, i primi reattori funzionavano anche per produrre plutonio per uso militare.

Come funziona una centrale nucleare? Al giorno d'oggi, la maggior parte dei reattori funziona con neutroni lenti. L'uranio arricchito sotto forma di metallo, lega come l'alluminio o ossido viene posto in lunghi cilindri chiamati elementi combustibili. Sono installati in un certo modo nel reattore e tra di loro sono inserite aste moderatrici che controllano la reazione a catena. Nel corso del tempo, i veleni del reattore si accumulano nell'elemento combustibile: i prodotti di fissione dell'uranio, che sono anche in grado di assorbire i neutroni. Quando la concentrazione di uranio-235 scende al di sotto di un livello critico, l'elemento viene messo fuori servizio. Tuttavia, contiene molti frammenti di fissione con una forte radioattività, che diminuisce nel corso degli anni, facendo sì che gli elementi emettano una quantità significativa di calore per lungo tempo. Vengono tenuti in vasche di raffreddamento e poi sepolti o tentati di essere lavorati per estrarre l'uranio-235 incombusto, produrre plutonio (era usato per fabbricare bombe atomiche) e altri isotopi che possono essere utilizzati. La parte non utilizzata viene inviata ai cimiteri.

Nei cosiddetti reattori veloci, o reattori autofertilizzanti, attorno agli elementi sono installati riflettori in uranio-238 o torio-232. Rallentano e rimandano nella zona di reazione i neutroni troppo veloci. I neutroni rallentati a velocità di risonanza assorbono questi isotopi, trasformandosi rispettivamente in plutonio-239 o uranio-233, che possono servire come combustibile per una centrale nucleare. Poiché i neutroni veloci reagiscono male con l'uranio-235, la sua concentrazione deve essere aumentata in modo significativo, ma ciò si ripaga con un flusso di neutroni più forte. Nonostante i reattori autofertilizzanti siano considerati il ​​futuro dell’energia nucleare, poiché producono più combustibile nucleare di quanto ne consumano, gli esperimenti hanno dimostrato che sono difficili da gestire. Ora al mondo è rimasto un solo reattore di questo tipo: nella quarta unità di potenza della centrale nucleare di Beloyarsk.

Come viene criticata l’energia nucleare? Se non parliamo di incidenti, il punto principale nelle argomentazioni degli oppositori dell'energia nucleare oggi è la proposta di aggiungere al calcolo della sua efficienza i costi di protezione dell'ambiente dopo lo smantellamento della centrale e quando si lavora con il carburante. In entrambi i casi si pone la sfida di uno smaltimento affidabile dei rifiuti radioattivi, i cui costi sono a carico dello Stato. C'è un'opinione secondo cui se li trasferisci al costo dell'energia, la sua attrattiva economica scomparirà.

C'è opposizione anche tra i sostenitori dell'energia nucleare. I suoi rappresentanti sottolineano l'unicità dell'uranio-235, che non ha alcun sostituto, perché gli isotopi alternativi fissili dai neutroni termici - plutonio-239 e uranio-233 - a causa della loro emivita di migliaia di anni, non si trovano in natura. E si ottengono proprio a seguito della fissione dell'uranio-235. Se si esaurisce, scomparirà una meravigliosa fonte naturale di neutroni per una reazione nucleare a catena. Come risultato di tale spreco, l'umanità perderà in futuro l'opportunità di coinvolgere il torio-232, le cui riserve sono molte volte più grandi dell'uranio, nel ciclo energetico.

Teoricamente, gli acceleratori di particelle possono essere utilizzati per produrre un flusso di neutroni veloci con energie di megaelettronvolt. Tuttavia, se parliamo, ad esempio, di voli interplanetari su un motore nucleare, l'implementazione di uno schema con un acceleratore ingombrante sarà molto difficile. L’esaurimento dell’uranio-235 mette fine a tali progetti.

Cos’è l’uranio per uso militare? Questo è uranio-235 altamente arricchito. La sua massa critica - corrisponde alla dimensione di un pezzo di sostanza in cui avviene spontaneamente una reazione a catena - è abbastanza piccola da produrre munizioni. Tale uranio può essere utilizzato per realizzare una bomba atomica e anche come miccia per una bomba termonucleare.

Quali disastri sono associati all’uso dell’uranio? L'energia immagazzinata nei nuclei degli elementi fissili è enorme. Se sfugge al controllo a causa di una svista o intenzionalmente, questa energia può causare molti problemi. I due peggiori disastri nucleari si verificarono il 6 e l’8 agosto 1945, quando l’aeronautica americana sganciò bombe atomiche su Hiroshima e Nagasaki, uccidendo e ferendo centinaia di migliaia di civili. Disastri su scala minore sono associati a incidenti nelle centrali nucleari e nelle imprese del ciclo nucleare. Il primo grave incidente avvenne nel 1949 in URSS nello stabilimento Mayak vicino a Chelyabinsk, dove veniva prodotto il plutonio; I rifiuti radioattivi liquidi sono finiti nel fiume Techa. Nel settembre del 1957 vi si verificò un'esplosione che liberò una grande quantità di materiale radioattivo. Undici giorni dopo, il reattore britannico per la produzione di plutonio a Windscale bruciò e la nube con i prodotti dell'esplosione si disperse sull'Europa occidentale. Nel 1979 bruciò il reattore della centrale nucleare di Three Mail Island in Pennsylvania. Le conseguenze più diffuse sono state causate dagli incidenti alla centrale nucleare di Chernobyl (1986) e alla centrale nucleare di Fukushima (2011), quando milioni di persone sono state esposte alle radiazioni. La prima ha ricoperto vaste aree, rilasciando 8 tonnellate di combustibile di uranio e prodotti di decadimento a seguito dell'esplosione, che si è diffusa in tutta Europa. Il secondo ha inquinato e, tre anni dopo l'incidente, continua a inquinare l'Oceano Pacifico nelle zone di pesca. Eliminare le conseguenze di questi incidenti era molto costoso e se questi costi fossero suddivisi nel costo dell’elettricità, aumenterebbe notevolmente.

Una questione separata riguarda le conseguenze per la salute umana. Secondo le statistiche ufficiali, molte persone sopravvissute ai bombardamenti o che vivono in aree contaminate hanno beneficiato delle radiazioni: i primi hanno un'aspettativa di vita più elevata, i secondi hanno meno cancro e gli esperti attribuiscono un certo aumento della mortalità allo stress sociale. Il numero delle persone decedute proprio a causa di incidenti o in seguito alla loro liquidazione ammonta a centinaia di persone. Gli oppositori delle centrali nucleari sottolineano che gli incidenti hanno causato diversi milioni di morti premature nel continente europeo, ma che sono semplicemente invisibili nel contesto statistico.

La sottrazione di terreni all’uso umano nelle zone colpite da incidenti porta a un risultato interessante: diventano una sorta di riserve naturali dove cresce la biodiversità. È vero che alcuni animali soffrono di malattie legate alle radiazioni. Resta aperta la questione di quanto velocemente si adatteranno al contesto accresciuto. C'è anche un'opinione secondo cui la conseguenza dell'irradiazione cronica è la "selezione degli sciocchi" (vedi "Chimica e vita", 2010, n. 5): anche allo stadio embrionale sopravvivono organismi più primitivi. In particolare, per quanto riguarda le persone, ciò dovrebbe portare a una diminuzione delle capacità mentali nella generazione nata nelle aree contaminate subito dopo l'incidente.

Cos’è l’uranio impoverito? Questo è l'uranio-238, rimasto dopo la separazione dell'uranio-235 da esso. I volumi di rifiuti derivanti dalla produzione di uranio e di elementi combustibili per armi sono grandi: solo negli Stati Uniti si sono accumulate 600mila tonnellate di tale esafluoruro di uranio (per problemi con esso, vedere Chemistry and Life, 2008, n. 5). . Il contenuto di uranio-235 in esso contenuto è dello 0,2%. Questi rifiuti dovranno essere immagazzinati fino a tempi migliori, quando verranno creati reattori a neutroni veloci e sarà possibile trasformare l'uranio-238 in plutonio, oppure utilizzati in qualche modo.

Hanno trovato un uso per questo. L'uranio, come altri elementi di transizione, viene utilizzato come catalizzatore. Ad esempio, gli autori dell'articolo in ACS Nano del 30 giugno 2014, scrivono che un catalizzatore di uranio o torio con grafene per la riduzione dell’ossigeno e del perossido di idrogeno “ha un enorme potenziale per l’uso nel settore energetico”. Poiché l'uranio ha un'alta densità, funge da zavorra per le navi e da contrappeso per gli aerei. Questo metallo è adatto anche per la radioprotezione nei dispositivi medici con sorgenti di radiazioni.

Quali armi possono essere fabbricate con l’uranio impoverito? Proiettili e nuclei per proiettili perforanti. Il calcolo qui è il seguente. Più pesante è il proiettile, maggiore è la sua energia cinetica. Ma più grande è il proiettile, meno concentrato sarà il suo impatto. Ciò significa che sono necessari metalli pesanti ad alta densità. I proiettili sono fatti di piombo (i cacciatori degli Urali un tempo usavano anche il platino nativo, finché non si resero conto che si trattava di un metallo prezioso), mentre i nuclei dei proiettili sono fatti di lega di tungsteno. Gli ambientalisti sottolineano che il piombo contamina il suolo nei luoghi di operazioni militari o di caccia e sarebbe meglio sostituirlo con qualcosa di meno dannoso, ad esempio il tungsteno. Ma il tungsteno non è economico e l’uranio, di densità simile, è un rifiuto nocivo. Allo stesso tempo, la contaminazione ammissibile del suolo e dell'acqua con l'uranio è circa il doppio di quella del piombo. Ciò accade perché si trascura la debole radioattività dell'uranio impoverito (ed è anche il 40% inferiore a quella dell'uranio naturale) e si tiene conto di un fattore chimico davvero pericoloso: l'uranio, come ricordiamo, è velenoso. Allo stesso tempo, la sua densità è 1,7 volte maggiore di quella del piombo, il che significa che la dimensione dei proiettili di uranio può essere ridotta della metà; L'uranio è molto più refrattario e duro del piombo: evapora meno quando viene sparato e quando colpisce un bersaglio produce meno microparticelle. In generale, un proiettile all'uranio è meno inquinante di uno al piombo, sebbene non sia noto con certezza tale utilizzo dell'uranio.

Ma è noto che le piastre di uranio impoverito vengono utilizzate per rafforzare l'armatura dei carri armati americani (ciò è facilitato dalla sua alta densità e punto di fusione), e anche al posto della lega di tungsteno nei nuclei per proiettili perforanti. Il nucleo di uranio è buono anche perché l'uranio è piroforico: le sue piccole particelle calde formatesi all'impatto con l'armatura divampano e danno fuoco a tutto ciò che lo circonda. Entrambe le applicazioni sono considerate sicure dalle radiazioni. Pertanto, il calcolo ha mostrato che anche dopo essere rimasto per un anno in un carro armato con un'armatura all'uranio caricata con munizioni all'uranio, l'equipaggio avrebbe ricevuto solo un quarto della dose consentita. E per ottenere la dose annuale consentita, è necessario avvitare tali munizioni sulla superficie della pelle per 250 ore.

Proiettili con nuclei di uranio – per cannoni aerei da 30 mm o sottocalibri di artiglieria – sono stati utilizzati dagli americani nelle guerre recenti, a partire dalla campagna in Iraq del 1991. Quell'anno piovvero sulle unità corazzate irachene in Kuwait e durante la loro ritirata 300 tonnellate di uranio impoverito, di cui 250 tonnellate, ovvero 780mila colpi, furono sparate contro i cannoni degli aerei. In Bosnia ed Erzegovina, durante il bombardamento dell'esercito della non riconosciuta Republika Srpska, furono spese 2,75 tonnellate di uranio, e durante il bombardamento dell'esercito jugoslavo nella regione del Kosovo e Metohija - 8,5 tonnellate, ovvero 31mila colpi. Poiché l'OMS era ormai preoccupata per le conseguenze dell'uso dell'uranio, è stato effettuato un monitoraggio. Ha dimostrato che una salva consisteva di circa 300 colpi, di cui l'80% conteneva uranio impoverito. Il 10% ha colpito bersagli e l'82% è caduto entro 100 metri da essi. Il resto si è disperso nel raggio di 1,85 km. Un proiettile che colpì un carro armato bruciò e si trasformò in un aerosol; il proiettile di uranio trapassò bersagli leggeri come veicoli corazzati. Pertanto, in Iraq, al massimo una tonnellata e mezza di proiettili potrebbe trasformarsi in polvere di uranio. Secondo gli esperti del centro americano di ricerca strategica RAND Corporation, una percentuale maggiore, dal 10 al 35%, dell'uranio utilizzato si è trasformato in aerosol. L'attivista croato per le munizioni anti-uranio Asaf Durakovic, che ha lavorato in diverse organizzazioni dall'ospedale King Faisal di Riyad al Washington Uranium Medical Research Center, stima che nel solo sud dell'Iraq nel 1991 si siano formate 3-6 tonnellate di particelle di uranio submicroniche, che erano sparsi su una vasta area, cioè la contaminazione da uranio è paragonabile a quella di Chernobyl.

A differenza dell'altro isotopo più comune dell'uranio 238U, nel 235U è possibile una reazione nucleare a catena autosufficiente. Pertanto, questo isotopo viene utilizzato come combustibile nei reattori nucleari e nelle armi nucleari.

L'attività di un grammo di questo nuclide è di circa 80 kBq.

• 1 Formazione e collasso
• 2 Divisione forzata
  • 2.1 Reazione nucleare a catena
• 3 isomeri
• 4 Applicazione
• 5 Vedi anche
• 6 Note

Formazione e decadimento

L'uranio-235 si forma come risultato dei seguenti decadimenti:

• Decadimento β del nuclide 235Pa (il tempo di dimezzamento è 24,44 (11) min):

• Cattura K effettuata dal nuclide 235Np (il tempo di dimezzamento è 396,1 (12) giorni):

• Decadimento α del nuclide 239Pu (il tempo di dimezzamento è 2.411(3)·104 anni):

Il decadimento dell'uranio-235 avviene nelle seguenti direzioni:

• Decadimento α nel 231Th (probabilità del 100%, energia di decadimento 4.678,3 (7) keV):

• Fissione spontanea (probabilità 7(2)·10−9%);
• Decadimento degli ammassi con formazione dei nuclidi 20Ne, 25Ne e 28Mg (le probabilità sono rispettivamente 8(4)·10−10%, 8·10−10%, 8·10−10%):

Divisione forzata

All'inizio degli anni '30. Enrico Fermi irradiò l'uranio con neutroni per ottenere elementi transuranici. Ma nel 1939 O. Hahn e F. Strassmann riuscirono a dimostrare che quando un neutrone viene assorbito da un nucleo di uranio, avviene una reazione di fissione forzata. Di norma, il nucleo si divide in due frammenti e vengono rilasciati 2-3 neutroni (vedi diagramma).

Nei prodotti di fissione dell'uranio-235 furono scoperti circa 300 isotopi di vari elementi: da Z=30 (zinco) a Z=64 (gadolinio). La curva della resa relativa degli isotopi formati durante l'irradiazione dell'uranio-235 con neutroni lenti sul numero di massa è simmetrica e ricorda la forma della lettera "M". I due massimi pronunciati di questa curva corrispondono ai numeri di massa 95 e 134, mentre il minimo si verifica nell'intervallo dei numeri di massa da 110 a 125. Pertanto, si verifica la fissione dell'uranio in frammenti di massa uguale (con numeri di massa 115-119). con meno probabilità della fissione asimmetrica. Questa tendenza è osservata in tutti gli isotopi fissili e non è associata ad alcuna proprietà individuale di nuclei o particelle, ma è inerente al meccanismo della fissione nucleare stessa. Tuttavia, l'asimmetria diminuisce all'aumentare dell'energia di eccitazione del nucleo fissile e quando l'energia dei neutroni è superiore a 100 MeV, la distribuzione di massa dei frammenti di fissione ha un massimo, corrispondente alla fissione simmetrica del nucleo.

Una delle opzioni per la fissione forzata dell'uranio-235 dopo l'assorbimento di un neutrone (diagramma)

I frammenti formati durante la fissione di un nucleo di uranio sono, a loro volta, radioattivi e subiscono una catena di decadimenti β−, durante i quali ulteriore energia viene gradualmente rilasciata in un lungo periodo di tempo. L'energia media rilasciata durante il decadimento di un nucleo di uranio-235, tenendo conto del decadimento dei frammenti, è di circa 202,5 ​​MeV = 3,244·10−11 J, o 19,54 TJ/mol = 83,14 TJ/kg.

La fissione nucleare è solo uno dei tanti processi possibili durante l'interazione dei neutroni con i nuclei; è quello che è alla base del funzionamento di qualsiasi reattore nucleare.

Reazione a catena nucleare

Durante il decadimento di un nucleo di 235U vengono solitamente emessi da 1 a 8 (in media 2,5) neutroni liberi. Ogni neutrone prodotto durante il decadimento di un nucleo di 235U, soggetto all'interazione con un altro nucleo di 235U, può provocare un nuovo atto di decadimento; questo fenomeno è chiamato reazione a catena di fissione nucleare.

Ipoteticamente, il numero di neutroni di seconda generazione (dopo il secondo stadio del decadimento nucleare) può superare 3² = 9. Con ogni fase successiva della reazione di fissione, il numero di neutroni prodotti può aumentare come una valanga. In condizioni reali, i neutroni liberi potrebbero non generare un nuovo evento di fissione, lasciando il campione prima di catturare 235U, o essere catturati dallo stesso isotopo 235U, trasformandolo in 236U, o da altri materiali (ad esempio, 238U, o il risultante nucleo nucleare). frammenti di fissione, come 149Sm o 135Xe).

Se, in media, ogni atto di fissione genera un altro nuovo atto di fissione, allora la reazione diventa autosufficiente; questa condizione è chiamata critica. (vedi anche Fattore di moltiplicazione dei neutroni)

In condizioni reali, raggiungere uno stato critico dell'uranio non è così facile, poiché numerosi fattori influenzano il corso della reazione. Ad esempio, l'uranio naturale è costituito solo dallo 0,72% di 235U, il 99,2745% è 238U, che assorbe i neutroni prodotti durante la fissione dei nuclei di 235U. Ciò porta al fatto che la reazione a catena di fissione nell'uranio naturale attualmente decade molto rapidamente. Una reazione a catena di fissione continua può essere effettuata in diversi modi principali:

• Aumentare il volume del campione (per l'uranio isolato dal minerale è possibile raggiungere una massa critica aumentando il volume);
• Effettuare la separazione isotopica aumentando la concentrazione di 235U nel campione;
• Ridurre la perdita di neutroni liberi attraverso la superficie del campione utilizzando vari tipi di riflettori;
• Utilizzare una sostanza moderatrice di neutroni per aumentare la concentrazione di neutroni termici.

Isomeri

L'unico isomero conosciuto è il 235Um con le seguenti caratteristiche:

• Massa in eccesso: 40.920,6 (1,8) keV
• Energia di eccitazione: 76,5(4) eV
• Emivita: 26 minuti
• Spin nucleare e parità: 1/2+

La decomposizione dello stato isomerico avviene attraverso una transizione isomerica allo stato fondamentale.

Applicazione

• L'uranio-235 è utilizzato come combustibile per i reattori nucleari, che effettuano una reazione a catena di fissione nucleare controllata;
• L'uranio altamente arricchito viene utilizzato per creare armi nucleari. In questo caso viene utilizzata una reazione nucleare a catena incontrollata per liberare una grande quantità di energia (esplosione).

Guarda anche

• Isotopi dell'uranio
• Separazione isotopica

Appunti

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uranio 235 50, uranio 235 75, area uranio 235, uranio 235/75r15

L'uranio è un elemento chimico della famiglia degli attinidi con numero atomico 92. È il combustibile nucleare più importante. La sua concentrazione nella crosta terrestre è di circa 2 parti per milione. Importanti minerali di uranio includono l'ossido di uranio (U 3 O 8), l'uraninite (UO 2), la carnotite (uranile vanadato di potassio), l'otenite (uranile fosfato di potassio) e la torbernite (uranile fosfato di rame idrato). Questi e altri minerali di uranio sono fonti di combustibile nucleare e contengono molte volte più energia di tutti i depositi di combustibili fossili recuperabili conosciuti. 1 kg di uranio 92 U fornisce la stessa energia di 3 milioni di kg di carbone.

Storia della scoperta

L'elemento chimico uranio è un metallo denso e duro di colore bianco-argenteo. È duttile, malleabile e lucidabile. Nell'aria, il metallo si ossida e, se schiacciato, si accende. Conduce l'elettricità relativamente male. La formula elettronica dell'uranio è 7s2 6d1 5f3.

Sebbene l'elemento sia stato scoperto nel 1789 dal chimico tedesco Martin Heinrich Klaproth, che gli diede il nome del pianeta Urano recentemente scoperto, il metallo stesso fu isolato nel 1841 dal chimico francese Eugene-Melchior Peligot mediante riduzione dal tetracloruro di uranio (UCl 4) con potassio.

Radioattività

La creazione della tavola periodica da parte del chimico russo Dmitri Mendeleev nel 1869 focalizzò l'attenzione sull'uranio come l'elemento più pesante conosciuto, che rimase fino alla scoperta del nettunio nel 1940. Nel 1896, il fisico francese Henri Becquerel scoprì in esso il fenomeno della radioattività. Questa proprietà è stata successivamente riscontrata in molte altre sostanze. È ormai noto che l'uranio, radioattivo in tutti i suoi isotopi, è costituito da una miscela di 238 U (99,27%, emivita - 4.510.000.000 di anni), 235 U (0,72%, emivita - 713.000.000 di anni) e 234 U (0,006 %, emivita - 247.000 anni). Ciò consente, ad esempio, di determinare l'età delle rocce e dei minerali per studiare i processi geologici e l'età della Terra. Per fare ciò, misurano la quantità di piombo, che è il prodotto finale del decadimento radioattivo dell'uranio. In questo caso 238 U è l'elemento iniziale e 234 U è uno dei prodotti. 235 U dà origine alla serie di decadimento dell'attinio.

Scoperta di una reazione a catena

L'elemento chimico uranio divenne oggetto di vasto interesse e di studi intensivi dopo che i chimici tedeschi Otto Hahn e Fritz Strassmann scoprirono in esso la fissione nucleare alla fine del 1938 quando fu bombardato con neutroni lenti. All'inizio del 1939, il fisico italo-americano Enrico Fermi suggerì che tra i prodotti della fissione atomica potessero esserci particelle elementari capaci di generare una reazione a catena. Nel 1939, i fisici americani Leo Szilard e Herbert Anderson, così come il chimico francese Frederic Joliot-Curie e i loro colleghi confermarono questa previsione. Studi successivi hanno dimostrato che, in media, vengono rilasciati 2,5 neutroni durante la fissione di un atomo. Queste scoperte portarono alla prima reazione nucleare a catena autosufficiente (02/12/1942), alla prima bomba atomica (16/07/1945), al suo primo utilizzo in guerra (06/08/1945), al primo sottomarino nucleare ( 1955) e la prima centrale nucleare su vasta scala (1957).

Stati di ossidazione

L'elemento chimico uranio, essendo un forte metallo elettropositivo, reagisce con l'acqua. Si dissolve negli acidi, ma non negli alcali. Importanti stati di ossidazione sono +4 (come nell'ossido di UO 2, nei tetraalogenuri come UCl 4 e lo ione verde dell'acqua U 4+) e +6 (come nell'ossido di UO 3, nell'esafluoruro di UF 6 e nello ione uranile UO 2 2+ ). In una soluzione acquosa, l'uranio è più stabile nella composizione dello ione uranile, che ha una struttura lineare [O = U = O] 2+. L'elemento ha anche gli stati +3 e +5, ma sono instabili. Red U 3+ si ossida lentamente in acqua, che non contiene ossigeno. Il colore dello ione UO 2+ non è noto perché subisce sproporzione (UO 2+ viene sia ridotto a U 4+ che ossidato a UO 2 2+) anche in soluzioni molto diluite.

Combustibile nucleare

Quando esposto a neutroni lenti, la fissione dell'atomo di uranio avviene nell'isotopo relativamente raro 235 U. Questo è l'unico materiale fissile presente in natura e deve essere separato dall'isotopo 238 U. Tuttavia, dopo l'assorbimento e il decadimento beta negativo, l'uranio -238 si trasforma nell'elemento sintetico plutonio, che viene diviso sotto l'influenza di neutroni lenti. Pertanto, l'uranio naturale può essere utilizzato nei reattori convertitori e autofertilizzanti, in cui la fissione è supportata dal raro 235 U e il plutonio viene prodotto contemporaneamente alla trasmutazione di 238 U. Il fissile 233 U può essere sintetizzato dall'isotopo naturale torio-232 ampiamente diffuso in natura per l'uso come combustibile nucleare. L'uranio è importante anche come materiale primario da cui si ottengono gli elementi transuranici sintetici.

Altri usi dell'uranio

I composti dell'elemento chimico erano precedentemente utilizzati come coloranti per la ceramica. L'esafluoruro (UF 6) è un solido con una pressione di vapore insolitamente elevata (0,15 atm = 15.300 Pa) a 25 °C. L'UF 6 è chimicamente molto reattivo, ma nonostante la sua natura corrosiva allo stato di vapore, l'UF 6 è ampiamente utilizzato nei metodi di diffusione gassosa e centrifugazione di gas per la produzione di uranio arricchito.

I composti organometallici sono un gruppo interessante e importante di composti in cui i legami metallo-carbonio collegano il metallo a gruppi organici. L'uranocene è un composto organouranico U(C 8 H 8) 2 in cui l'atomo di uranio è inserito tra due strati di anelli organici associati al cicloottatetraene C 8 H 8. La sua scoperta nel 1968 ha aperto un nuovo campo della chimica organometallica.

L'uranio naturale impoverito viene utilizzato come protezione dalle radiazioni, zavorra, nei proiettili perforanti e nelle armature dei carri armati.

Raccolta differenziata

L'elemento chimico, sebbene molto denso (19,1 g/cm3), è una sostanza relativamente debole e non infiammabile. In effetti, le proprietà metalliche dell'uranio sembrano collocarlo da qualche parte tra l'argento e gli altri veri metalli e non metalli, quindi non viene utilizzato come materiale strutturale. Il valore principale dell'uranio risiede nelle proprietà radioattive dei suoi isotopi e nella loro capacità di fissione. In natura, quasi tutto (99,27%) del metallo è costituito da 238 U. Il resto è 235 U (0,72%) e 234 U (0,006%). Di questi isotopi naturali, solo 235 U vengono fissi direttamente dall'irradiazione neutronica. Tuttavia, quando viene assorbito, il 238 U forma 239 U, che alla fine decade in 239 Pu, un materiale fissile di grande importanza per l'energia nucleare e le armi nucleari. Un altro isotopo fissile, 233 U, può essere formato dall'irradiazione neutronica di 232 Th.

Forme di cristallo

Le caratteristiche dell'uranio lo fanno reagire con l'ossigeno e l'azoto anche in condizioni normali. A temperature più elevate reagisce con un'ampia gamma di metalli leganti per formare composti intermetallici. La formazione di soluzioni solide con altri metalli è rara a causa delle speciali strutture cristalline formate dagli atomi dell'elemento. Tra la temperatura ambiente e il punto di fusione di 1132 °C, l'uranio metallico esiste in 3 forme cristalline note come alfa (α), beta (β) e gamma (γ). La trasformazione dallo stato α allo stato β avviene a 668 °C e da β a γ ​​a 775 °C. Il γ-uranio ha una struttura cristallina cubica a corpo centrato, mentre il β ha una struttura cristallina tetragonale. La fase α è costituita da strati di atomi in una struttura ortorombica altamente simmetrica. Questa struttura distorta anisotropa impedisce agli atomi di metallo leganti di sostituire gli atomi di uranio o di occupare lo spazio tra loro nel reticolo cristallino. Si è scoperto che solo il molibdeno e il niobio formano soluzioni solide.

Minerale

La crosta terrestre contiene circa 2 parti per milione di uranio, il che indica la sua diffusa presenza in natura. Si stima che gli oceani contengano 4,5 × 109 tonnellate di questo elemento chimico. L'uranio è un costituente importante di oltre 150 minerali diversi e un componente minore di altri 50. I minerali primari presenti nelle vene idrotermali magmatiche e nelle pegmatiti includono l'uraninite e la sua variante pechblenda. In questi minerali l'elemento si presenta sotto forma di biossido, che per ossidazione può variare da UO 2 a UO 2,67. Altri prodotti economicamente significativi provenienti dalle miniere di uranio sono l'autunite (fosfato di uranile idrato di calcio), la tobernite (fosfato di uranile idrato di rame), il coffinit (silicato di uranile idrato nero) e la carnotite (vanadato di uranile idrato di potassio).

Si stima che oltre il 90% delle riserve conosciute di uranio a basso costo si trovino in Australia, Kazakistan, Canada, Russia, Sud Africa, Niger, Namibia, Brasile, Cina, Mongolia e Uzbekistan. Grandi depositi si trovano nelle formazioni rocciose conglomerate del lago Elliot, situato a nord del lago Huron in Ontario, Canada, e nella miniera d'oro sudafricana di Witwatersrand. Anche le formazioni di sabbia nell'altopiano del Colorado e nel bacino del Wyoming negli Stati Uniti occidentali contengono significative riserve di uranio.

Produzione

I minerali di uranio si trovano sia in depositi vicini alla superficie che in profondità (300-1200 m). Nel sottosuolo, lo spessore del giacimento raggiunge i 30 m Come nel caso dei minerali di altri metalli, l'uranio viene estratto in superficie utilizzando grandi attrezzature di movimento terra e lo sviluppo di depositi profondi viene effettuato utilizzando metodi tradizionali di verticale e inclinato miniere. La produzione mondiale di concentrato di uranio è stata di 70mila tonnellate nel 2013. Le miniere di uranio più produttive si trovano in Kazakistan (32% di tutta la produzione), Canada, Australia, Niger, Namibia, Uzbekistan e Russia.

I minerali di uranio contengono tipicamente solo piccole quantità di minerali contenenti uranio e non sono fondibili con metodi pirometallurgici diretti. Invece, per estrarre e purificare l'uranio devono essere utilizzate procedure idrometallurgiche. L’aumento della concentrazione riduce significativamente il carico sui circuiti di lavorazione, ma nessuno dei metodi di arricchimento convenzionali comunemente utilizzati per la lavorazione dei minerali, come gravità, flottazione, elettrostatica e persino selezione manuale, è applicabile. Con poche eccezioni, questi metodi comportano una significativa perdita di uranio.

Bruciando

La lavorazione idrometallurgica dei minerali di uranio è spesso preceduta da una fase di calcinazione ad alta temperatura. La cottura disidrata l'argilla, rimuove i materiali carboniosi, ossida i composti dello zolfo in solfati innocui e ossida qualsiasi altro agente riducente che possa interferire con la successiva lavorazione.

Lisciviazione

L'uranio viene estratto dai minerali arrostiti mediante soluzioni acquose sia acide che alcaline. Affinché tutti i sistemi di lisciviazione funzionino con successo, l'elemento chimico deve essere inizialmente presente nella forma esavalente più stabile o essere ossidato in questo stato durante la lavorazione.

La lisciviazione acida viene solitamente effettuata agitando una miscela di minerale e lisciviante per 4-48 ore a temperatura ambiente. Salvo circostanze particolari, viene utilizzato l'acido solforico. Viene fornito in quantità sufficienti ad ottenere il bagno finale a pH 1,5. Gli schemi di lisciviazione dell'acido solforico utilizzano tipicamente biossido di manganese o clorato per ossidare l'U4+ tetravalente in uranile esavalente (UO22+). Tipicamente, circa 5 kg di biossido di manganese o 1,5 kg di clorato di sodio per tonnellata sono sufficienti per l'ossidazione dell'U 4+. In entrambi i casi, l'uranio ossidato reagisce con l'acido solforico per formare il complesso anione 4- del solfato di uranile.

Il minerale contenente quantità significative di minerali essenziali come calcite o dolomite viene lisciviato con una soluzione 0,5-1 molare di carbonato di sodio. Sebbene siano stati studiati e testati vari reagenti, il principale agente ossidante dell'uranio è l'ossigeno. Tipicamente il minerale viene lisciviato in aria a pressione atmosferica e ad una temperatura di 75-80 °C per un periodo di tempo che dipende dalla specifica composizione chimica. Gli alcali reagiscono con l'uranio per formare lo ione complesso 4- facilmente solubile.

Le soluzioni risultanti dalla lisciviazione acida o carbonatica devono essere chiarificate prima dell'ulteriore lavorazione. La separazione su larga scala di argille e altri fanghi minerali viene ottenuta mediante l'uso di efficaci agenti flocculanti, tra cui poliacrilammidi, gomma guar e colla animale.

Estrazione

Gli ioni complessi 4 e 4 possono essere assorbiti dalle rispettive soluzioni di lisciviazione della resina a scambio ionico. Queste resine speciali, caratterizzate dalla cinetica di assorbimento ed eluizione, dimensione delle particelle, stabilità e proprietà idrauliche, possono essere utilizzate in una varietà di tecnologie di lavorazione, come letto fisso, letto mobile, resina a cestello e resina continua. Tipicamente, per eluire l'uranio assorbito vengono utilizzate soluzioni di cloruro di sodio e ammoniaca o nitrati.

L'uranio può essere isolato da liquori minerali acidi mediante estrazione con solvente. Gli acidi alchilfosforici e le alchilammine secondarie e terziarie vengono utilizzati nell'industria. Generalmente, l'estrazione con solvente è preferita rispetto ai metodi di scambio ionico per filtrati acidi contenenti più di 1 g/L di uranio. Tuttavia, questo metodo non è applicabile alla lisciviazione del carbonato.

L'uranio viene quindi purificato sciogliendolo in acido nitrico per formare nitrato di uranile, estratto, cristallizzato e calcinato per formare triossido di UO 3. Il biossido ridotto UO2 reagisce con il fluoruro di idrogeno per formare il tafluoruro UF4, da cui l'uranio metallico viene ridotto mediante magnesio o calcio ad una temperatura di 1300 °C.

Il tetrafluoruro può essere fluorurato a 350 ° C per formare esafluoruro di UF 6, che viene utilizzato per separare l'uranio-235 arricchito mediante diffusione gassosa, centrifugazione di gas o diffusione termica liquida.

Urano. L'uranio naturale è costituito da una miscela di tre isotopi: uranio-234, uranio-235, uranio-238. Radioattivo artificiale - con numeri di massa 227-240. Il tempo di dimezzamento dell'uranio-235 è di 7x108 anni, quello dell'uranio-238 è di 4,5x109 anni. Durante il decadimento dell'uranio e dei suoi radionuclidi figli, vengono emesse radiazioni alfa e beta, nonché raggi gamma. L'uranio penetra nel corpo in diversi modi, anche attraverso la pelle. I composti solubili vengono rapidamente assorbiti nel sangue e distribuiti agli organi e ai tessuti, accumulandosi nei reni, nelle ossa, nel fegato e nella milza. L'emivita biologica dei polmoni è di 118-150 giorni, dello scheletro di 450 giorni. A causa dell'uranio e dei suoi prodotti di decadimento, il tasso annuo è di 1,34 mSv.

Torio. Il torio-232 è un gas inerte. I suoi prodotti di decadimento sono sostanze radioattive solide. L'emivita è 1,4x1010 anni. Durante le trasformazioni del torio e dei suoi prodotti di decadimento, vengono rilasciate particelle alfa-beta e quanti gamma. Il minerale torianite contiene fino al 45-88% di torio. Le barre di combustibile sono costituite da una lega di torio con uranio arricchito. Entra nel corpo attraverso i polmoni, il tratto gastrointestinale e la pelle. Si accumula nel midollo osseo e nella milza. L'emivita biologica dell'eliminazione dalla maggior parte degli organi è di 700 giorni, dallo scheletro - 68 anni.

Radio. Il radio-226 è il più importante prodotto di decadimento radioattivo dell'uranio-238. Emivita 1622. È un metallo bianco-argenteo. Ampiamente usato in medicina come fonte di particelle alfa per la radioterapia. Entra nel corpo attraverso il sistema respiratorio, il tratto gastrointestinale e la pelle. La maggior parte del radio in entrata si deposita nello scheletro. L'emivita biologica delle ossa è di circa 17 anni, dei polmoni - 180 giorni, degli altri organi viene eliminata nei primi due giorni. Quando entra nel corpo umano, provoca danni al tessuto osseo e al midollo osseo rosso, con conseguente interruzione dell'ematopoiesi, fratture e sviluppo di tumori. Nel corso di un giorno, 1 g di radio produce 1 mm3 di radon dopo il decadimento.

Radon. Il Radon-222 è un gas incolore e inodore. Emivita 3,83 giorni. Un prodotto di decadimento del radio-226. Il radon è un emettitore alfa. Si forma nei depositi di uranio nei minerali radioattivi, nel gas naturale, nelle acque sotterranee, ecc. Può anche fuoriuscire attraverso le fessure delle rocce; nelle miniere e nelle miniere poco ventilate la sua concentrazione può raggiungere valori elevati. Il radon si trova in molti materiali da costruzione. Entra nell'atmosfera anche durante l'attività vulcanica, durante la produzione di fosfati e durante il funzionamento delle centrali geotermiche.

Per scopi medicinali viene utilizzato sotto forma di bagni al radon nel trattamento di malattie delle articolazioni, delle ossa, del sistema nervoso periferico, malattie ginecologiche croniche, ecc. Viene utilizzato anche sotto forma di inalazioni, irrigazioni e ingestione di acqua contenenti radon. Entra nel corpo principalmente attraverso il sistema respiratorio. L'emivita dal corpo è entro 24 ore. Il radon fornisce ¾ della dose equivalente annua proveniente dalle sorgenti di radiazioni terrestri e circa la metà della dose proveniente da tutte le sorgenti di radiazioni naturali.

Potassio. Il potassio-40 è un metallo bianco-argenteo; non si trova in forma libera, poiché è molto attivo chimicamente. Metà vita
1,32 x 109 anni. Quando decade emette una particella beta. È un tipico elemento biologico. Il fabbisogno di potassio di una persona è di 2-3 mg per kg di peso corporeo al giorno. Molto potassio si trova nelle patate, nelle barbabietole e nei pomodori. Il corpo assorbe il 100% del potassio in entrata e lo distribuisce uniformemente in tutti gli organi, con una quantità relativamente maggiore nel fegato e nella milza. L'emivita è di circa 60 giorni.

Iodio. Lo iodio-131 si forma nelle reazioni di fissione dell'uranio e del plutonio, nonché durante l'irradiazione del tellurio con neutroni. Emivita 8,05 giorni. Entra nel corpo attraverso il sistema respiratorio, il tratto gastrointestinale (il 100% dello iodio in entrata viene assorbito) e la pelle. Si accumula principalmente nella ghiandola tiroidea; la sua concentrazione nella ghiandola è 200 volte superiore a quella negli altri tessuti. Quando lo iodio decade, rilascia una particella beta e 2 quanti gamma. L'emivita della ghiandola tiroidea è di 138 giorni, quella degli altri organi di 10-15 giorni. Dal corpo di una donna incinta, lo iodio passa attraverso la placenta fino al feto.

Cesio. Il cesio-137 fornisce un contributo decisivo alla dose totale di radiazioni equivalente. Il cesio è un metallo bianco-argenteo. È una fonte di radiazioni beta e gamma. Emivita del cesio-137 -
30 anni. Prima dell’incidente di Chernobyl, la principale fonte di cesio immesso nell’ambiente erano le esplosioni nucleari. La maggior parte del cesio depositato è in una forma facilmente assorbibile. Nelle piante si accumula principalmente nella paglia e nelle cime. Il 100% del cesio ingerito viene assorbito nell'intestino. Si accumula principalmente nel tessuto muscolare. L'emivita dei muscoli è di 140 giorni.

Stronzio. Stronzio-90 - emivita - 28,6 anni (per stronzio-89 - 50,5 giorni). Lo stronzio-90 è un emettitore beta. Lo stronzio viene facilmente assorbito dalle piante, dagli animali e dagli esseri umani. Il concentratore dello stronzio è il mais; il suo contenuto è 5-20 volte superiore a quello del suolo. Nel corpo umano, a seconda della dieta, dal 5% al ​​100% dello stronzio in entrata viene assorbito nel tratto gastrointestinale (in media il 30%). Si accumula principalmente nello scheletro. La concentrazione massima si osserva nei bambini di età inferiore a 1 anno. L'emivita dello stronzio dai tessuti molli è fino a 10 giorni, dalle ossa - fino a 8-10 anni.

Plutonio. Il plutonio-239 è un emettitore alfa. La sua emivita è di 24.360 anni. È un metallo bianco-argenteo. La fonte del plutonio sono le esplosioni nucleari, così come i reattori delle centrali nucleari, in particolare i rilasci di emergenza. Nel suolo si trova negli strati superficiali e nei sedimenti inferiori dei corpi idrici. Entra nel corpo attraverso i polmoni e il tratto gastrointestinale e viene assorbito dal tratto gastrointestinale - significativamente meno dell'1%. Si accumula nei polmoni, nel fegato, nel tessuto osseo. L'emivita di eliminazione dallo scheletro è di 100 anni, dal fegato - 40 anni.

Americio. L'americio-241 è un prodotto di decadimento del plutonio-241 (il tempo di dimezzamento del 241Pu è di 14,4 anni). L'emivita dell'americio-241 è di 432,2 anni e durante il decadimento rilascia una particella alfa. L'americio si dissolve in acqua molto meglio del plutonio e quindi ha una maggiore capacità di migrazione. Si accumula fino al 99% negli strati superficiali del terreno, il 10% dell'americio è in forma disciolta ed è facilmente assorbito dalle piante. Concentrato nell'uomo nello scheletro, nel fegato, nei reni. L'emivita dello scheletro arriva fino a 30 anni, dal fegato fino a 5 anni.