Нептуній-237 — радіоактивний нуклід хімічного елемента нептунію з атомним номером 93 і масовим числом 237. Найдовгоживучий ізотоп нептунію, період напіврозпаду . Був відкритий в 1942 році Гленном Сіборгом і в результаті бомбардування урану-238 нейтронами:
Період напіврозпаду цього нукліду малий у порівнянні з віком Землі, тому в природних мінералах нептуній трапляється лише в незначних кількостях; примордіальний (існував у момент утворення Землі) нептуній-237 давно розпався, і нині у природі існує лише радіогенний нептуній. Джерелом ізотопів нептунію в природі є ядерні реакції, що протікають в уранових рудах під впливом нейтронів космічного випромінювання та спонтанного поділу урану-238. Максимальне співвідношення 237Np до урану в природі становить 1,2 .
Є родоначальником вимерлого радіоактивного сімейства 4n+1, що називається рядом нептунію; всі члени цього сімейства (крім передостаннього, ) давно розпалися (серед них найдовший період напіврозпаду 159 тис. років має уран-233).
Утворення та розпад Нептуній-237 утворюється внаслідок наступних розпадів:
β− -розпад нукліду 237U (період напіврозпаду становить 6,75 діб):
Захоплення електрона нуклідом (період напіврозпаду становить 45,64 діб):
α-розпад нукліду 241Am (період напіврозпаду становить 432,6 років):
З можливих каналів розпаду нептунія-237 експериментально виявлено тільки α-розпад до 233Pa (ймовірність 100 % , енергія розпаду 4958,3 (12) кеВ):
Інші канали розпаду Спонтанний поділ теоретично можливий, але в експерименті не спостерігався (імовірність ≤ 2 %). Те саме відноситься і до кластерного розпаду; експериментально встановлене верхнє обмеження на можливість кластерного розпаду з вильотом ядра по реакції
становить ≤1,5 .
Отримання Нептуній-237 утворюється в уранових реакторах внаслідок тієї ж реакції, що призвела до відкриття цього нукліду. Зміст 237Np в опроміненому урановому паливі становить приблизно 500 г на тонну урану, або 0,05 %. При використанні уранового палива, збагаченого ізотопами 235U і 236U, нептуній-237 утворюється переважно за наступною ядерною реакцією:
Нептуній-237 високої чистоти одержують із препаратів америція-241.
Виділення ізотопів нептунію здійснюється осадженням, іонним обміном, екстракцією та екстракційно-хроматографічним методом.
Застосування
Шляхом опромінення нейтронами нептунію-237 отримують вагові кількості ізотопно-чистого плутонію-238, який використовується в малогабаритних радіоізотопних джерелах енергії (наприклад, у РІТЕГах, кардіостимуляторах). Нептуній-237 може додаватись до ядерного палива цивільних ядерних реакторів щоб ускладнити . Під дією теплових нейтронів він перетворюється на , який є сильнорадіоактивним і виділяє багато тепла. Це ускладнює виділення для виробництва збройового плутонію з відпрацьованого ядерного палива.
Потенційне застосування в ядерній зброї Нептуній-237 є матеріалом, здатним до розщеплення, та може підтримувати ланцюгову реакцію, тому викликає увагу міжнародної спільноти. Вважається, що нептуній-237 може бути матеріалом для ядерної бомби. Франція та Росія досліджували такі конструкції.
Переріз реакції поділу нептунію-237 різко збільшується для нейтронів з енергіями >500 кЕв, тому критичність може бути досягнута лише з використанням швидких нейтронів. Критична маса сфери з нептунію-237 оцінюється приблизно 56 - 60 кг.
Див. також
Примітки