L’uranium 233, noté U, est l'isotope de l'uranium dont le nombre de masse est égal à 233 : son noyau atomique compte et , a un spin 5/2+, pour une masse atomique de . Il est caractérisé par un excès de masse de et une énergie de liaison nucléaire par nucléon de . Il possède une demi-vie d'environ .
C'est un isotope fissile issu du thorium 232 au cours du cycle du thorium. L' a fait l'objet de recherches pour usages militaire et civil, mais il n'a jamais été utilisé hors expérimentation pour l'un ou pour l'autre., même s'il a été utilisé avec succès dans des réacteurs nucléaires expérimentaux.
Production
L'uranium 233 est produit par irradiation neutronique du ; lorsque le absorbe un neutron, il se transforme en , qui a une demi-vie de . Le se désintègre ensuite en par . Ce dernier a une demi-vie de et se désintègre à son tour par en . + ⟶ .
Certains ont proposé des modèles de réacteur nucléaire à sels fondus pour isoler physiquement le protactinium afin d'empêcher une capture neutronique supplémentaire parasite avant cette .
Propriétés
L'uranium 233 se fissionne généralement par capture neutronique, mais il arrive qu'il conserve ce neutron et se transforme en uranium 234. Le ratio capture sur fission est à ce titre plus petit que ceux des deux autres isotopes fissiles majeurs, l'uranium 235 et le ; il est aussi plus bas que celui du plutonium 241, un isotope à vie courte, mais plus grand que celui du neptunium 236, un isotope très difficile à produire.
Historique
vignette|Réacteur nucléaire expérimental à sels fondus. vignette|Réacteur nucléaire de Shippingport. vignette|Centrale allemande THTR-300.
Le public a été informé pour la première fois en 1946 que de l' produit à partir du thorium était « une troisième source disponible d'énergie nucléaire et de bombe atomique » (de même que U et Pu), par un rapport de l'ONU est un discours de Glenn T. Seaborg..
Pendant la guerre froide, les États-Unis ont produit environ deux tonnes d', de puretés chimiques et isotopiques variées. Elles ont été produites au complexe nucléaire de Hanford et au Savannah River Site, dans des réacteurs prévus pour produire du .. Les coûts de production, estimés à partir de ceux de production de plutonium, furent d'environ deux à quatre millions de dollars US par kilogramme. Il existe à l'heure actuelle très peu de réacteurs dans le monde capables de produire de façon significative de l'.
Utilisation comme combustible nucléaire
L'uranium 233 a été utilisé comme combustible dans différents types de réacteurs et est proposé comme combustible pour plusieurs nouveaux modèles (voir le cycle du combustible nucléaire au thorium), toujours produit à partir du thorium. L' peut être produit soit dans des réacteurs à neutrons rapides, soit dans des réacteurs à neutrons thermiques, contrairement aux cycles à base d' qui requièrent un réacteur à neutrons rapides pour produire du plutonium afin de produire plus de matériau fissile que de matériau consommé.
La stratégie à long terme du programme nucléaire de l'Inde, qui possède des réserves importantes de thorium, est de passer à un programme nucléaire à base d' produit à partir du thorium.
Énergie dégagée
La fission d'un atome d'uranium 233 produit , soit , qui correspond à ou ..
Source Énergie dégagée moyenne (MeV)Énergie dégagée instantanément Énergie cinétique des produits de fission 168,2Énergie cinétique des neutrons prompts 4,9Énergie des rayons γ prompts 7,7Énergie de désintégration des produits de fissionÉnergie des particules β− 5,2Énergie des anti-neutrinos 6,9Énergie des rayons γ retardés 5,0Somme, moins les anti-neutrinos échappés 191,0Énergie relâchée lorsque les neutrons prompts qui ne (re)produisent pas de fission sont capturés 9,1Énergie convertie en chaleur dans un réacteur nucléaire thermique 200,1
Notes et références
Articles connexes
Uranium Isotopes de l'uranium Réacteurs nucléaires au thorium
Catégorie:Radioisotope Catégorie:Isotope fissile Catégorie:Isotope de l'uranium