Uranio-235 | |||||||||
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nombre, símbolo | Uranio-235, 235 U | ||||||||
Títulos alternativos | actinouranio, ACU | ||||||||
neutrones | 143 | ||||||||
Propiedades de nucleidos | |||||||||
Masa atomica | 235.0439299(20) [1] a. comer. | ||||||||
defecto de masa | 40 920,5(18) [1] k eV | ||||||||
Energía de enlace específica (por nucleón) | 7 590.907(8) [1] keV | ||||||||
abundancia isotópica | 0.7200(51)% [2] | ||||||||
Media vida | 7.04(1)⋅10 8 [2] años | ||||||||
Productos de descomposición | 231th _ | ||||||||
Isótopos padres |
235 Pa ( β − ) 235 Np ( ε ) 239 Pu ( α ) |
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Spin y paridad del núcleo | 7/2 - [2] | ||||||||
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Tabla de nucleidos | |||||||||
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El uranio-235 ( en inglés uranium-235 ), el nombre histórico actinouran ( en latín Actin Uranium , denotado por el símbolo AcU ) es un nucleido radiactivo del elemento químico uranio con número atómico 92 y número de masa 235. La abundancia isotópica del uranio-235 en la naturaleza es 0.7200 (51) % [2] . Es el antepasado de la familia radiactiva 4n+3, denominada serie del actinio . Inaugurado en 1935 en los EE . UU. por Arthur Dempster ( ing. Arthur Jeffrey Dempster ) [3] [4] .
A diferencia de otro, el isótopo más común del uranio 238 U , la reacción en cadena nuclear autosostenida es posible en 235 U. Por ello, este isótopo se utiliza como combustible en reactores nucleares , así como en armas nucleares .
La actividad de un gramo de este nucleido es de aproximadamente 80 kBq .
Fue este uranio el que se usó en el bombardeo nuclear de Hiroshima , en la bomba " Kid " .
El uranio-235 se forma como resultado de las siguientes desintegraciones:
La desintegración del uranio-235 se produce de las siguientes formas:
A principios de la década de 1930, Enrico Fermi llevó a cabo la irradiación de uranio con neutrones , con el objetivo de obtener de esta forma elementos transuránicos . Pero en 1939, O. Hahn y F. Strassmann pudieron demostrar que cuando un núcleo de uranio absorbe un neutrón, se produce una reacción de fisión forzada. Como regla general, el núcleo se divide en dos fragmentos, con la liberación de 2-3 neutrones (ver diagrama) [5] .
Se han encontrado alrededor de 300 isótopos de varios elementos en los productos de fisión del uranio-235, que van desde Z =30 ( cinc ) hasta Z =64 ( gadolinio ). La curva de dependencia del rendimiento relativo de los isótopos formados durante la irradiación de uranio-235 con neutrones lentos en el número de masa es simétrica y se asemeja a la letra "M" en forma. Los dos máximos pronunciados de esta curva corresponden a los números de masa 95 y 134, y el mínimo cae en el rango de números de masa de 110 a 125. Por lo tanto, se produce la fisión del uranio en fragmentos de igual masa (con números de masa 115–119). con una probabilidad menor que la fisión asimétrica [5] , tal tendencia se observa en todos los isótopos fisionables y no está asociada con ninguna propiedad individual de los núcleos o partículas, sino que es inherente al mecanismo mismo de la fisión nuclear. Sin embargo, la asimetría disminuye con el aumento de la energía de excitación del núcleo fisionable, ya una energía de neutrones de más de 100 MeV , la distribución de masa de los fragmentos de fisión tiene un máximo correspondiente a la fisión simétrica del núcleo.
Los fragmentos formados durante la fisión del núcleo de uranio, a su vez, son radiactivos y sufren una cadena de desintegraciones β , en las que se libera gradualmente energía adicional durante un largo tiempo. La energía promedio liberada durante la descomposición de un núcleo de uranio-235, teniendo en cuenta la descomposición de los fragmentos, es de aproximadamente 202,5 MeV = 3,244⋅10 −11 J , o 19,54 TJ/ mol = 83,14 TJ/kg [6] .
La fisión nuclear es solo uno de los muchos procesos que son posibles durante la interacción de los neutrones con los núcleos; es este proceso el que subyace a la operación de cualquier reactor nuclear [7] .
Durante la desintegración de un núcleo de 235 U, normalmente se emiten de 1 a 8 (en promedio - 2.416) neutrones libres. Cada neutrón formado durante la desintegración del núcleo de 235 U, sujeto a la interacción con otro núcleo de 235 U, puede causar un nuevo evento de desintegración, este fenómeno se denomina reacción en cadena de fisión nuclear .
Hipotéticamente, la cantidad de neutrones de la segunda generación (después de la segunda etapa de la descomposición nuclear) puede exceder 3² = 9. Con cada etapa subsiguiente de la reacción de fisión, la cantidad de neutrones producidos puede crecer como una avalancha. En condiciones reales, los neutrones libres pueden no generar un nuevo evento de fisión, saliendo de la muestra antes de la captura de 235 U, o siendo capturados tanto por el propio isótopo de 235 U con su transformación en 236 U, como por otros materiales (por ejemplo, 238 U U, o por los fragmentos de fisión nuclear resultantes, como 149 Sm o 135 Xe).
Si, en promedio, cada fisión genera otra nueva fisión, entonces la reacción se vuelve autosuficiente; este estado se llama crítico (ver también Factor de multiplicación de neutrones ).
En condiciones reales, alcanzar el estado crítico del uranio no es tan fácil, ya que una serie de factores afectan el curso de la reacción. Por ejemplo, el uranio natural consta de solo 0,72 % de 235 U, 99,2745 % es 238 U [2] , que absorbe los neutrones producidos durante la fisión de los núcleos de 235 U. La reacción de fisión decae muy rápidamente. Hay varias formas principales de llevar a cabo una reacción en cadena de fisión continua [5] :
Se conoce el único isómero 235m U con las siguientes características [2] :
El decaimiento del estado isomérico se lleva a cabo por transición isomérica al estado fundamental.