Ураниум-235

Ураниум-235 (<sup>235</sup>U или U-235) — изотоп на ураниумот. Тоа е единственото атомско гориво кое се сретнува на Земјата во природен вид. Ураниумот-235 го има во наоѓалиштата со уште два природни изотопа - 238U и 234U во следниот сооднос:
*w (<sup>238</sup>U) = 99,275% (период на полураспаѓање 4,5 милијарди години)
*w (<sup>235</sup>U) = 0,72% (период на полураспаѓање 700 милиони години)
*w (<sup>234</sup>U) = 0,006% (период на полураспаѓање 245.500 години)
Постојат наоѓалишта со понизок состав на <sup>235</sup>U во Габон, Африка.
1 Потекло
Се претпоставува дека ураниумот, како и другите тешки елементи на Земјата се образувале при експлозијата на една или повеќе ѕвезди, коо создале првично гасни облаци пред формирање на Сончевиот Систем.
Современиот однос на двата изотопи <sup>235</sup>U и <sup>238</sup>U и мерењата на односите на производите од распаѓањето дозволуваат да се пресмета староста на Сончевиот Систем и времето на експлозијата на ѕвездата.
2 Јадрени својства
2.1 Радиоактивно распаѓање
Основната реакција на радиоактивен распад на <sup>235</sup>U е алфа-распад. Јадрото се распаѓа на алфа-честички (јадро на хелиум-4) и <sup>231</sup>Th.
За разлика од тешкиот изотоп веројатноста за спонтано радвојување (радвојување на две тешки јадра и одвојување на 2-3 неутрони) е многу мала. Поради тоа во силно збогатен ураниум емитувањето на неутрони е многу мало. Тоа дозволува создавање на атомска бомба.
2.2 Неутронски реакции
Кога неутронот потпаѓа во кернелот на 235U, тој се распаѓа на две лесни јадра и се одделуваат и 2 до 3 неутрона со енергија од околу 1 MеV. Двете тешки јадра имаат случајна маса, така едното има атомска маса околу од 90 до 100, а другото е поголемо. Енергијата, која се одделува при таа реакција е голема - околу 200 MеV- а. Основен дел од неа се трансформира во кинетичка енергија.
Веројатноста за таа реакција зависи од енергијата за раздвојувањето на неутронот. Таа се мери со единицата барни, а функцијата се нарекува неутронски пресек. За брзи неутрони (со енергија од 0,1 до 10 MеV) таа веројатност е околу 1 барни, додека за термалните неутрони (енергија од 0 до 10 еV) достигнува до 1000 барни.
3 Значење
Како единствен природен материјал, кој може да учествува во верижна реакција, <sup>235</sup>U има клучно значење за сите процеси поврзани со употребата на атомската енергија, а најмногу при создавањето на јадрени оружја и атомска енергија.
Во природниот ураниум верижната реакција не протекува. Тоа се должи на тоа дека дел од брзите неутрони се апсорбираат од тешкиот изотоп <sup>238</sup>U и го трансформира во плутониум.
Има два можни начина за постигнување на критична состојба:
:1. Поради удобните својства на <sup>235</sup>U да се распаѓаат многу лесно до термални неутрони, може да се сврзе со природен ураниум со средство кое ги забавува неутроните без да ги апсорбира. Има две технолошки супстанци за таа цел, хемиски чист графит и тешка вода.
:2. Да се зголеми процентуалната содржина на <sup>235</sup>U преку збогатување на природниот ураниум. Кога содржина на <sup>235</sup>U достигне 1,@5%, како забавител на неутроните може да се искористи и обична вода, а ако е над @20% може да се достигне критична маса и без забавител.
4 Користење
Кога една држава или институција сака да добие атомска бомба, таа има три релативно практични начини да ја постигне таа цел:
1. Прочистување на графит и изградба на графитен реактор, а при тоа се користи ураниум како гориво. Тоа е технолошки најлесниот начин за усвојување на атомската енергија. Како резултат може да се добива енергија од реактори и плутониум од искористеното гориво. Тоа е почетната технологија во САД, СССР, Велика Британија и Франција.
2. Развој на технологии за добивање на тешка вода - изотопно збогатување на водород или друг елемент и изградба на реактор, а при тоа користејќи природен ураниум и тешка вода како забавител. Канада гради реакторите на тој начин, додека Индија произведува плутониум за бомбите. Израел исто добива плутониум за бомбите од сопствениот реактор во Димона.
3. Збогатување ураниум, односно, поделба на изотопите на ураниумот. Тој начин изгледа најмногу примамлив, бидејќи слабо збогатениот ураниум може да се „гори“ во технолошки едноставен и удобен реактор. Од силно збогатен ураниум (над @90% 235U) може лесно да се направи едноставна атомска бомба од артилериски тип. Ова е технолошки најсложено од сите три начина.
5 Збогатување
Хемиските својства на различните изотопи на едно средство се практично еднакви, а некои физички одлики се разликуваат поради разликата во тежината. Таа тенка разлика (при изотопите <sup>235</sup>U и <sup>238</sup>U е само 1,@26%) е заснована на повеќето техники за промена на концентрацијата на одделните изотопи, или таканаречено изотопно збогатување или едноставно збогатување.
Повеќето методи за збогатување се користат како работен материјал за спој на ураниум кој при нормални услови е гас, ураниум хексафлуорид UF<sub>6</sub>. Се создаваат услови при кои молекулите на тој гас се подложени на големи забрзани, при кои полесните молекули, кои содржат <sup>235</sup>U се забрзуваат до повисока брзина и просторно се одделуваат од потешките. Извесните методи за збогатување на UF<sub>6</sub> се:
:1. центрифугирање
:2. гасна дифузија
:3. аеродинамичен метод (Јужна Африка)
Други методи:
:4. Електромагнетен метод (Калутрон - САД)
:5. Ласерска поделба (САД)
:6. Хемиски методи (Франција, Јапонија)
6 Поврзано
* Ураниум
* Изотоп
* Изотопно збогатување
* Плутониум
* Атомска бомба