Uranium-235

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Uranium-235
Een schijf uranium, verrijkt met uranium-235
Een schijf uranium, verrijkt met uranium-235
Algemeen
Element uranium (U)
Nuclide 235U
Aantal protonen 92
Aantal neutronen 143
Nuclidische gegevens
Nuclidenmassa 235,043929918 u
Spin 7/2
Bindingsenergie 7,590907 MeV
Massa-overschot 40,920456 MeV
Vervalgegevens
Type verval alfaverval
Halveringstijd 7,038 × 108 jaar
Vervalenergie 4,67826 MeV
Vervalproduct thorium-231
Isotopen van uranium
Portaal  Portaalicoon   Scheikunde
Natuurkunde

Uranium-235 of 235U is een radioactieve isotoop van uranium, een actinide. De abundantie op Aarde is laag en bedraagt 0,72%. Het overgrote deel van het natuurlijk voorkomend uranium op Aarde bestaat uit uranium-238; daarnaast worden sporen aangetroffen van uranium-234.

Uranium-235 werd in 1935 ontdekt door de Canadees-Amerikaanse natuurkundige Arthur Jeffrey Dempster.

Vorming[bewerken]

Uranium-235 kan ontstaan door radioactief verval van de instabiele isotopen protactinium-235, neptunium-235 en plutonium-239, die echter niet in de natuur voorkomen. Het uranium-235 dat op Aarde voorkomt is gevormd door nucleosynthese in supernova's.

Kernsplijting[bewerken]

In tegenstelling tot uranium-238 is uranium-235 wel splijtbaar en dat maakt het een uiterst geschikt nuclide om te gebruiken in kernreactoren ter opwekking van kernenergie en in kernwapens zoals Little Boy. Isotopen met een oneven aantal baryonen (zoals 235) zijn makkelijker splijtbaar dan isotopen met een even aantal baryonen zoals 238 of 234, doordat er paarvorming optreedt vanwege de spin. Uranium-235 bevat drie neutronen minder dan het stabielere uranium-238 en is daarom meer splijtbaar: er zijn drie neutronen minder die door sterke kernkracht de 92 elkaar afstotende positief geladen protonen bij elkaar houden.

Omdat het gehalte uranium-235 in natuurlijk voorkomend uranium zo laag ligt, dient het uranium verrijkt te worden voor toepassing in de meest voorkomende reactoren, lichtwaterreactoren zoals de drukwaterreactor of de ABWR. Er bestaan kernreactoren die met natuurlijk uranium kunnen werken. Deze maken meestal gebruik van zwaar water als moderator (zoals de CANDU-reactor en daarop gebaseerde typen).

De splijting van 1 uranium-235-kern maakt 202,5 MeV of 3,244 × 10−11 J aan energie vrij, hetgeen overeenkomt met 83,14 × 1012 J/kg.[1] Mogelijke splijtingsreacties die kunnen optreden zijn (waarbij {}^1_0\mathrm{n} staat voor een neutron):

\mathrm{{}^{235}_{92}U\ +\ {}^1_0\mathrm{n}\ \longrightarrow\ {}^{92}_{36}Kr\ +\ {}^{142}_{56}Ba\ +\ 2\ {}^1_0\mathrm{n}}
\mathrm{{}^{235}_{92}U\ +\ {}^1_0\mathrm{n}\ \longrightarrow\ {}^{94}_{38}Sr\ +\ {}^{140}_{54}Xe\ +\ 2\ {}^1_0\mathrm{n}}
\mathrm{{}^{235}_{92}U\ +\ {}^1_0\mathrm{n}\ \longrightarrow\ {}^{90}_{36}Kr\ +\ {}^{143}_{56}Ba\ +\ 3\ {}^1_0\mathrm{n}}

In een intermediaire toestand wordt daarbij uranium-236 gevormd (door opname van een neutron), dat onder deze omstandigheden een levensduur van slechts luttele ogenblikken heeft.

Radioactief verval[bewerken]

Uranium-235 bezit een halveringstijd van ongeveer 703,8 miljoen jaar. Het vervalt vrijwel geheel naar de radio-isotoop thorium-231, onder uitzending van alfastraling:

\mathrm{{}^{235}_{92}U\ \longrightarrow\ {}^{231}_{90}Th\ +\ \alpha}

De vervalenergie hiervan bedraagt bijna 5 MeV.

Bronnen, noten en/of referenties
  1. (en) Nuclear fission and fusion, and neutron interactions, National Physical Laboratory