Актиниды Актиний Применение тория Химически уран Изотоп уран-233 Нептуний Плутоний

Химические свойства радиоактивных элементов

Радиоактивное облучение организма разделяется на внешнее и внутреннее. Внешнее облучение вызывается внешними по отношению к организму источниками излучения. Внутреннее облучение проявляется при воздействии ионизирующих излучений попадающих внутрь организма радиоактивных веществ (радиоактивные загрязнения кожного покрова человека относятся к смешанному типу воздействия). Для каждой группы особо чувствительных к облучению органов человека устанавливаются допустимые дозы внешнего и внутреннего облучения, отдельно для работающего персонала и населения.

Короткий период полураспада у U делает его очень активным источником а-частиц. U с 1% 232U имеет в три раза более сильную а-активность, чем оружейный плутоний и, соответственно, большую радиотоксичность. Эта а-активность вызывает рождение нейтронов в легких элементах заряда, представляя даже более серьезную проблему, чем реакция бериллия с у-квантами. Для минимизации этой проблемы присутствие таких элементов как бериллий, бор, фтор, литий должно
быть как можно меньшим. Наличие нейтронного фона совершенно не влияет на имплозионные системы, так как он все равно меньше, чем у плутония. Для пушечных проектов требуемый уровень чистоты по легким материалам - одна часть к миллиону. Хотя такая очистка урана нетривиальная задача, она не выходит за рамки стандартных химических методов очистки. (Электронная промышленность изготавливает кремний даже более высокой чистоты).

U имеет интенсивность спонтанного деления 0.47 делений/с*кг, U - 720 делений/с*кг. Удельная радиоактивность 233U 9.636 милликюри/г, давая а-активность (и радиотоксичность) примерно 15% от плутония. Всего 1% 233U увеличивает радиоактивность до 212 милликюри/г. Несмотря на недостаток в виде сильной у- и нейтронной радиоактивности, 233U - прекрасный делящийся материал для ядра атомной бомбы. Он обладает меньшей критической массой, чем 235U и его ядерные характеристики сходны с плутонием. Индия придает большое значение 233U как части исследования и производства оружия, и включила производство изотопа в свою ядерную программу. Обедненный уран.

После извлечения U из природного урана, оставшийся материал носит название "обедненный уран", т.к. он обеднен 235-ым изотопом. В США хранится около 560000 тонн обедненного гексафторида урана (UF6) на трех газодиффузионных обогатительных производствах. Обедненный уран в два раза менее радиоактивен, чем природный уран, в основном за счет удаления из него U-234. Из-за того, что основное использование урана - производство энергии, обедненный уран бесполезный продукт с низкой экономическое ценностью. Нахождение путей использования обедненного урана представляет собой большую проблему для обогатительных предприятий. В основном его использование связано с большой плотностью урана и относительно низкой его стоимостью. Две важнейшие сферы использования обедненного урана: использование его для радиационной защиты (как это не странно) и как балластная масса в аэрокосмических применениях, таких как рулевые поверхности летательных аппаратов. В каждом самолете Боинг- 747 содержится 1500 кг обедненного урана для этих целей. Обедненный уран в значительной степени применяется при бурении нефтяных скважин в виде ударных штанг (при канатном бурении), его вес погружает инструмент в скважины, наполненные буровым раствором. Еще этот материал применяется в высокоскоростных роторах гироскопов, больших маховиках, как балласт в космических спускаемых аппаратах и гоночных яхтах.

Но самое известное применение урана - в качестве сердечников для американских бронебойных снарядов. При определенном сплаве с другими металлами и термической обработке (сплавление с 2% Mo или 0.75% Ti, быстрая закалка разогретого до 850°С металла в воде или масле, дальнейшее выдерживание при 450°С 5 часов) металлический уран становиться тверже и прочнее стали (прочность на разрыв > 1600 МПа). В сочетании с большой плотностью, это делает закаленный уран чрезвычайно эффективным для пробивания брони, аналогичным по эффективности много более дорогому монокристаллическому вольфраму. Процесс разрушения брони сопровождается измельчением в пыль большинства урана, проникновением пыли внутрь защищенного объекта и воспламенением ее на воздухе с другой стороны. Около 300 тонн обедненного урана остались на поле боя во время Бури в Пустыне (по большей части это остатки снарядов 30-мм пушки GAU-8 штурмовых самолетов A-10, каждый снаряд содержит 272 г уранового сплава). Обедненный уран используется в современной танковой броне, например, танка M-1 "Абрамс".

Захват маловероятен

Табл.2 демонстрирует эффективность захвата нейтронов основными изотопами урана. Табл.2 Захват нейтронов U-235 и U-238

Скорость нейтронов U-238 U-235 Быстрые нейтроны, энергияПроисходит деление, захватПроисходит деление, захват (>1 МэВ) маловероятен маловероятен Промежуточные нейтроны,Происходит захват энергия (<10 эВ) U238 + n -> Ur" Тепловые нейтроны, энергия Захват происходит очень редко (если Происходит захват, ведущий к (< 0.5 эВ) происходит, образуется U239) делению

Под воздействием ионизирующего излучения, испускаемого радиоактивными элементами, происходят изменения в жизнедеятельности и структуре живых организмов. Радиоактивные вещества загрязняют окружающее пространство, оборудование, рабочие помещения и воздух в них. Загрязнённость радиоактивными веществами воздуха и воды выражают в единицах кюри, а загрязнённость поверхностей - числом частиц (?- или ?-), испускаемых с единицы поверхности в минуту, или числом импульсов, регистрируемых радиометрическими приборами в мин/см2.
Химические свойства радиоактивных элементов