鈾的同位素

鈾是一個天然放射性元素，沒有任何穩定的同位素，但是有兩個同位素擁有非常長的半衰期，分別是鈾-235和鈾-238，其與衰變產物鈾-234分布在地殼中，其數量也不少。存於自然界的鈾其相對原子質量為238.02891(3)。 鈾-215與鈾-216都是鈾放射性同位素，是日本理化學研究所的團隊在2014年嘗試合成重元素鈽的同位素時所發現的新的鈾同位素。 2014年日本理研在應合成鈽-220，然後發現鈾-216是鈽-220的衰變產物，接著理研究開始研究鈾-216，並且嘗試利用氪撞擊鋇靶合成鈾-216，反應方程式如下： 36 82 K r + 56 136 , 137 , 138 B a → 92 216 U ∗   {\displaystyle \,_{36}^{82}\mathrm {Kr} +\,_{56}^{136,137,138}\mathrm {Ba} \to \,_{92}^{216}\mathrm {U} ^{*}\ } 然後又發現了鈾-215。 36 82 K r + 56 137 B a → 92 216 U + 3 0 1 n 0.19 − 0.16 + 0.44 n b {\displaystyle \,_{36}^{82}\mathrm {Kr} +\,_{56}^{137}\mathrm {Ba} \to \,_{92}^{216}\mathrm {U} +\,{3}_{0}^{1}\mathrm {n} \,\qquad {0.19}_{-0.16}^{+0.44}\mathrm {nb} \,} 36 82 K r + 56 136 B a → 92 215 U + 3 0 1 n 0.34 − 0.22 + 0.49 n b {\displaystyle \,_{36}^{82}\mathrm {Kr} +\,_{56}^{136}\mathrm {Ba} \to \,_{92}^{215}\mathrm {U} +\,{3}_{0}^{1}\mathrm {n} \,\qquad {0.34}_{-0.22}^{+0.49}\mathrm {nb} \,} 鈾-215的半衰期約為2.24毫秒、鈾-216的半衰期較長，約為4.3毫秒，兩者都會通過α衰變衰變成釷。 鈾-232（232 92U 140、232 U 、U-232）是鈾的一種同位素，具有68年10個月又24天的半衰期，是釷循環（英语：Thorium fuel cycle）的副產物。由於鈾-232可以製成使用鈾-233裂變的核武器，而且鈾-232的衰變產物會放出強烈的γ輻射，也使得鈾-233的污染十分難以處理，因此它已被列為核武器擴散的管制物品。 透過釷-232照射中子而合成的鈾-233必會有少量的鈾232雜質，因為鈾-233與鏷-233本身會有(n,2n)的寄生反應： 232Th (n,γ) 233Th (β−) 233Pa (β−) 233U (n,2n) 232U 232Th (n,γ) 233Th (β−) 233Pa (n,2n) 232Pa (β−) 232U 鈾-232的衰變鏈會迅速產生強烈的伽瑪射線，可以做為伽瑪射線源： 232U (α衰變, 68.9 年) 228Th (α衰變, 1.9 年) 224Ra (α衰變, 3.6 天 , 0.24 MeV) (到了這個同位素後，衰變鏈與232Th相同) 220Rn (α衰變, 55 秒, 0.54 MeV) 216Po (α衰變, 0.15 秒) 212Pb (β−衰變, 10.64 小時) 212Bi (α衰變, 61 分鐘, 0.78 MeV) 208Tl (β−衰變, 3 分鐘, 2.6 MeV) (分支比例35.94%) 208Pb (稳定) 因此只用處理鈽用的遮光手套箱进行人工處理是十分危險的。 畫上#號的數據代表沒有經過實驗的証明，僅為理論推測。 用括號括起來的數據代表不確定性。 半衰期超过5亿年的同位素以粗體表示。 穩定的衰變產物以粗體表示。 半衰期超过5亿年的衰变产物以粗斜体表示。 可用於鈾-釷定年（英语：uranium-thorium dating） 可用於鈾-鈾定年 238U衰變的中等衰變產物 原始（英语：Primordial nuclide）放射性核素 可用於鈾-鉛定年 在核反應堆中是十分重要的燃料 Meija, Juris; et al. Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report). Pure and Applied Chemistry. 2016, 88 (3): 265–91. doi:10.1515/pac-2015-0305.  Universal Nuclide Chart. nucleonica. [2016-02-19]. （原始内容存档于2017-02-19）.  含有內容需登入查看的頁面 (link) 张志远; 杨华彬; 黄明辉; et al. New α-Emitting Isotope 214 U and Abnormal Enhancement of α-Particle Clustering in Lightest Uranium Isotopes. Phys. Rev. Lett. (American Physical Society). 2021-04, 126 (15): 152502–6. doi:10.1103/PhysRevLett.126.152502.  "New Isotope Candidates, 215U and 216U" http://www.nishina.riken.jp/researcher/APR/APR047/pdf/xxii.pdf （页面存档备份，存于互联网档案馆） "Observation of new neutron-deficient isotopes with Z ≥ 92 in multinucleon transfer reactions" http://inspirehep.net/record/1383747/files/scoap3-fulltext.pdf （页面存档备份，存于互联网档案馆） Niwase, T.; Watanabe, Y. X.; Hirayama, Y.; et al. Discovery of New Isotope 241U and Systematic High-Precision Atomic Mass Measurements of Neutron-Rich Pa-Pu Nuclei Produced via Multinucleon Transfer Reactions (PDF). Physical Review Letters. 2023, 130 (13): 132502–1–132502–6 [2023-06-28]. S2CID 257976576. doi:10.1103/PhysRevLett.130.132502. （原始内容存档 (PDF)于2023-08-03）.  Mukunth, Vasudevan. In pursuit of a 'magic number', physicists discover new uranium isotope. The Hindu. 2023-04-05 [2023-04-12]. ISSN 0971-751X. （原始内容存档于2023-06-03） （印度英语）.  Yirka, Bob. Previously unknown isotope of uranium discovered. Phys.org. April 5, 2023 [2023-04-12]. （原始内容存档于2023-06-21） （英语）.  Isotope masses from Ame2003 Atomic Mass Evaluation by G. Audi, A.H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon in Nuclear Physics A729 (2003). Isotopic compositions and standard atomic masses from Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report) （页面存档备份，存于互联网档案馆）. Pure Appl. Chem. Vol. 75, No. 6, pp. 683-800, (2003) and Atomic Weights Revised (2005) （页面存档备份，存于互联网档案馆）. Half-life, spin, and isomer data selected from these sources. Editing notes on this article's talk page. Audi, Bersillon, Blachot, Wapstra. The Nubase2003 evaluation of nuclear and decay properties （页面存档备份，存于互联网档案馆）, Nuc. Phys. A 729, pp. 3-128 (2003). National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory. Information extracted from the NuDat 2.1 database （页面存档备份，存于互联网档案馆） (retrieved Sept. 2005). David R. Lide (ed.), Norman E. Holden in CRC Handbook of Chemistry and Physics, 85th Edition, online version. CRC Press. Boca Raton, Florida (2005). Section 11, Table of the Isotopes.