Uranio-233 torio-232-tik torio- erregai zikloaren barruan sortzen den uranioaren isotopo fisil bat da. Uranio-233 ikertu zuten arma nuklearretan eta jet erregai gisa erabiltzeko. [1] Erreaktore nuklear esperimentaletan arrakastaz erabili da eta erregai nuklear gisa askoz ere erabilera zabalagoetarako proposatu da. 160.000 urteko bizitza erdia du.

Uranio-233 torio-232- tik sortzen da neutroien erradiazioaren bidez . Torio-232 neutroia xurgatzen duenean torio-233 bihurtzen da, eta horrek 22 minutuko bizitza erdia du. Torio-233 beta-desintegrazioaren bidez protaktinio bihurtzen da -233. Protactinium-233-k 27 eguneko bizitza erdia du eta bere beta desintegrazioak uranioa-233 sortzen du. Gatz urtuaren erreaktoreen diseinu batzuk protaktinio fisikoa isolatzen saiatzen dira neutroi gehiago harrapatzeko bere beta desintegrazioa gertatu baino lehen, neutroien ekonomia mantentzeko (U-233-rekin lortzen ez bada, hurrengo helburu fisible U-235 da, eta horrek esan nahi du guztira 4 neutroi fisioa eragiteko).

U-233 normalean neutroiak harrapatzeko fisioa sortzen da, baina batzuetan neutroia mantentzen du, uranio-234 bihurtuz. 233 uranioaren harrapaketa-fisio ratioa beste erregai fisil nagusi bi, uranio-235 eta plutonio-239 baino txikiagoa da.

Material fisikoaAldatu

 
Gatz Urtuaren Erreaktorea
 
Shippingport Zentral Nuklearra
 
THTR-300 erreaktore alemaniarra

1946an, iritzi publikoa ikasi uranio-233 izan dira torio bezala (uranio-235 eta gain "hirugarren energia nuklearra eta bonba atomikoa iturburu erabilgarri bat" garatu Plutonio-239 ), txosten baten arabera. Du Nazio Batuen eta Glenn T. Seaborg-en hitzaldia. [2] [3]

Estatu Batuek 233 uranio 233 tona metriko inguru ekoiztu zituzten Gerra Hotzean, garbitasun kimiko eta isotopiko maila desberdinetan. [1] Hanford gunean eta Savannah River gunean ekoiztu ziren, plutonio-239 ekoizteko diseinatutako erreaktoreetan. [4] Plutonio ekoizpenaren kostuen arabera kalkulatutako produkzio kostu historikoak 2 eta 4 milioi USD / kg ziren. Munduan uranio-233 gehiago ekoizteko ahalmen handiak dituzten erreaktore gutxi daude.

Uranio-233 erregai gisa erabili da hainbat erreaktore-motatan eta erregai gisa proposatzen da hainbat diseinu berrietarako (ikus Torioaren erregai-zikloa ), eta horiek guztiak toriotik sortzen dute. Uranioa-233 erreaktore azkarretan edo erreaktore termikoetan sor daiteke, 238an oinarritutako erregai-zikloetan, plutonioa ekoizteko erreaktore azkarraren neutroi-ekonomia bikaina behar dutenak, hau da, behar baino material fisible gehiago ekoizteko.

Torioaren erreserba nabarmenak dituen Indiako energia nuklearraren programaren epe luzeko estrategia da torioaren materiatik uranioa-233 sortzen duen programa nuklear batera joatea.

Energia askatutaAldatu

Uranio-233 atomoaren fisioak 197,9 MeV = 3.171 · 10−11 J sortzen ditu (hau da, 19,09 TJ / mol = 81,95 TJ / kg). [5]

Iturria Batez besteko energia



</br> ekoiztua (MeV)
Berehala askatutako energia
Fisio zatien energia zinetikoa 168.2
Neutroi energia zinetiko azkarra 4.8
Γ izpi azkarrek eramandako energia 7.7
Fisio produktu deskonposatzaileen energia
Partikulen energia β 5.2
Energia antineutrinoa 6.9
Γ izpien energia atzeratua 5.0
Zenbatekoa (ihes egiten duten antineutrinoak izan ezik) 191.0
(Berriz) fisio egiten ez duten neutroi azkarrak harrapatzean askatzen den energia 9.1
Lan egiten duen erreaktore nuklear termikoan bero bihurtutako energia 200.1

Arma materialaAldatu

 
U-233 barne zuen bonba nuklear baten lehen detonazioa, 1955eko apirilaren 15ean.

Balizko arma material gisa, uranio-233 hutsa plutonio-239ren antzekoa da uranioa-235 baino iturri (artifizialki eratorritakoa naturalki), erdi-bizitza eta masa kritikoari dagokionez, nahiz eta bere masa kritikoa gutxi gorabehera% 50 handiagoa izan. plutonioa -239. Desberdintasun nagusia uranio-232 ko-presentzia saihestezina da, eta horrek uranioa-233 lantzeko oso arriskutsua eta antzemateko nahiko erraza izan daiteke (gamma igorpenaren ondorioz).

Uranioa-233 arma nuklearreko material fisible gisa erabiltzea posible bada ere, espekulazioa alde batera utzita, publikoki eskuragarri dagoen informazio gutxi dago isotopo honi buruz, benetan armetarako erabili dela erakusteko:

  • Estatu Batuek 1955eko Operation Teapot "MET" proban gailu esperimentala leherrarazi zuten, plutonioa / U-233 konposatua erabiltzen zuena; bere diseinua TX-7Eren plutonio / U-235 oinarritzen zen, 1951ko Buster-Jangle "Erraza" proban erabilitako Mark 7 bonba nuklearraren diseinu prototipoan. Guztizko porrota izan ez bada ere, 22 kilotoi METren benetako errendimendua aurreikusitako 33 kt baino txikiagoa izan da, bildutako informazioak balio mugatua baitzuen. [6] [7]
  • Sobietar Batasunak urte hartan bere lehen hidrogeno bonba leherrarazi zuen, RDS-37, U-235 eta U-233 nukleo fisil bat zituena.
  • 1998an, Pokhran-II proben barruan, Indiak errendimendu baxuko (0,2 kt) Shakti V. izeneko U-233 gailu esperimentala lehertu zuen

B erreaktorea eta Hanford Guneko beste erreaktore batzuk arma-materiala ekoizteko optimizatuta ere erabili dira U-233 [8] [9]

Ezpurutasuna U-232Aldatu

232 Th (n, γ) 233 Th (β−) 233 Pa (β−) 233 U (n, 2n) 232 U
232 Th (n, γ) 233 Th (β−) 233 Pa (n, 2n) 232 Pa (β−) 232 U
232 Th (n, 2n) 231 Th (β−) 231 Pa (n, γ) 232 Pa (β−) 232 U

Beste kanal batek neutroiak harrapatzeko erreakzioa dakar torio-230 kopuru txikietan, hau da, uranio-238 deskonposizioaren ondorioz dagoen torio naturalaren zati txiki bat:

230 Th (n, γ) 231 Th (β−) 231 Pa (n, γ) 232 Pa (β−) 232 U

232 U desintegrazio kateak gamma erradiazio igorle indartsuak sortzen ditu azkar. Talioa-208 da indartsuena 2,6 MeV-rekin.

232 U (α, 68,9 urte)
228 Th (α, 1,9 urte)
224 Ra (α, 5,44 MeV, 3,6 egun, 0,24 MeV γ-rekin)
220 Rn (α, 6,29 MeV, 56 s, 0,54 MeV-ko γ-rekin)
216 Po (α, 0,15 s)
212 Pb (β−, 10,64 h)
212 Bi (α, 61 m, 0,78 MeV)
208 Tl (β−, 1,8 MeV, 3 min, γ 2,6 MeV-rekin)
208 Pb (egonkorra)

Horrek eskuzko manipulazioa eskuzko kaxa batean argi estaldura soilik duena (normalean plutonioarekin egiten den moduan) arriskutsu bihurtzen du (baliteke uranioa deskonposizio produktuetatik kimikoki banandu eta berehala epe laburrean izan ezik) eta urruneko manipulazio konplexua behar du. erregaia.

Arriskuak garrantzitsuak dira milioiko 5 zatitan ere . Inplosioaren arma nuklearrek 50 ppm-tik beherako U-232 maila behar dute. Pistola motako fisio armek ere ezpurutasun argi maila baxua (1 ppm bitartekoa) behar dute neutroien sorrera baxua izan dadin. [10]

Informazio gehiagoAldatu

U-233 lortzen den torioa gutxi gorabehera Lurrazalean uranioa baino hiru edo lau aldiz ugariagoa da. [11] [12] 233U-ren desintegrazio-katea bere aurreko 237 Np- ren desintegrazio-katearen parte da.

Uranio-233 erabileren artean aktinio-225 eta bismuto-213 isotopo medikoak ekoizten dira, horien deribatuen artean daudenak, masa txikiko erreaktore nuklearretan espaziora bidaiatzeko aplikazioetarako, hala nola , jarraitzaile isotopikoa, arma nuklearrak ikertzea eta arma nuklearrak ikertzea. hegazkin erregaia torio erregai zikloa barne. [1]

Bismuto -213 erradioisotopoa uranio-233aren deskonposizio produktua da; minbizi mota batzuen tratamendurako itxaropentsu materiala da, besteak beste, leuzemia mieloide akutua eta pankreako, giltzurrunetako eta beste organo batzuetako minbiziak.

ErreferentziakAldatu

Ikus, gaineraAldatu