A neptúnium (Np) mesterségesen előállított elem, így standard atomtömege nem adható meg. A többi mesterséges elemhez hasonlóan a neptúniumnak sincs stabil izotópja. Elsőként a 239Np-et szintetizálták 1940-ben, 238U-at bombáztak neutronokkal, az így keletkező 239U-ből béta-bomlás során keletkezett 239Np.
A természetben nyomokban kimutatható jelenléte a természetes urán neutronbefogásának köszönhetően.
Húsz radioizotópját írták le, közülük a legstabilabbak a 237Np (felezési ideje 2,14 millió év), 237Np (154000 év) és a 235Np (396,1 nap). A többi izotóp felezési ideje 4,5 napnál rövidebb, a többsége az 50 percet sem éri el. 4 magizomerje ismert, közülük a legstabilabb a 236mNp (t1/2 22,5 óra).
A neptúniumizotópok atomtömege a 225,0339–244,068 u tartományba esik (225Np és 244Np). A legstabilabb izotópnál (237Np) könnyebbek elsősorban elektronbefogással (jó néhány alfa-bomlással) bomlanak, míg a nehezebb izotópok főként béta-bomlóak. Előbbiek esetén a bomlástermék többnyire protaktínium, az utóbbiaknál főként plutónium.
Neptúnium-235
A neptúnium-235 142 neutront tartalmaz, felezési ideje 400 nap, atomtömege 235,0440633 gramm/mol. Lehetséges bomlási módjai:
- alfe-részecske kibocsátása - a bomlási energia 5,2 MeV, a bomlástermék Pr-231;
- Elektronbefogás - a bomlási energia 0,125 MeV, a leánymag U-235.
Neptúnium-236
A neptúnium-236 143 neutront tartalmaz, felezési ideje 154 000 év, atomtömege 236,04657 gramm/mol. Lehetséges bomlási módjai:
- elektronbefogás - a bomlási energia 0,93 MeV, a leánymag U-236;
- béta-emisszió - a bomlási energia 0,48 MeV, a bomlástermék Pu-236;
- alfa-bomlás - a bomlási energia 5,007 MeV, a termék Pr-232.
Hasadóanyag, kritikus tömege 6,79 kg.[1]
Kis mennyiségű 236Np keletkezik 237Np-ből (n,2n) és (γ,n) reakció révén,[2] azonban szinte lehetetlen jelentős mennyiségben elkülöníteni az anyaelem 237Np-től.[3] Ez az oka annak, hogy kis kritikus tömege és nagy neutronbefogási hatáskeresztmetszete ellenére nem tanulmányozták atomfegyverekben vagy atomreaktorokban hasadóanyagként történő felhasználását.
Neptúnium-237
Míg a legtöbb aktinoida végül stabil ólomizotópra bomlik, a 237Np a neptúnium bomlási soron át végül a tallium stabil 205-ös izotópjává alakul.
2002-ben kimutatták, hogy a 237Np képes nukleáris láncreakciót fenntartani gyors neutronokkal – ilyen folyamat megy végbe az atomfegyverekben is –, kritikus tömege körülbelül 60 kg.[4] Termikus neutronok hatására viszont csak kis valószínűséggel hasad, emiatt nem alkalmas hagyományos atomerőművek fűtőanyagának.
A 237Np az egyetlen olyan neptúniumizotóp, mely jelentős mennyiségben keletkezik a fűtőanyagciklusban, részben az urán-235 és -236 sorozatos neutronbefogása révén vagy (n,2n) reakcióban, ha egy gyors neutron neutront lök ki urán-238-ból vagy a plutónium valamelyik izotópjából. Hosszabb távon – az amerícium-241 bomlásatermékeként – a kimerült fűtőanyagban is keletkezik 237Np.
A Yucca Mountain mélységi nukleáris hulladéktározóban a 237Np várhatóan az egyik legmobilisabb izotóp lenne.
Felhasználása plutónium-238 előállítására
Neutronbombázás hatására a 237Np neutronbefogással 238Pu-cá alakul át, melyet űreszközök energiaforrásaként lehet felhasználni. Az ilyen alkalmazás gazdaságilag olyankor praktikus, amikor napelemekkel a szükséges teljesítményt vagy annak állandóságát nem lehetne biztosítani.
| nuklid jele |
Z(p) | N(n) | izotóptömeg (u) |
felezési idő | bomlási mód(ok)[5][m 1] |
leány- izotóp(ok) |
magspin |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| gerjesztési energia | |||||||
| 225Np | 93 | 132 | 225,03391(8) | 3# ms [>2 µs] | α | 221Pa | 9/2−# |
| 226Np | 93 | 133 | 226,03515(10)# | 35(10) ms | α | 222Pa | |
| 227Np | 93 | 134 | 227,03496(8) | 510(60) ms | α (99,95%) | 223Pa | 5/2−# |
| β+ (0,05%) | 227U | ||||||
| 228Np | 93 | 135 | 228,03618(21)# | 61,4(14) s | β+ (59%) | 228U | |
| α (41%) | 224Pa | ||||||
| β+, SF (0,012%) | (többféle) | ||||||
| 229Np | 93 | 136 | 229,03626(9) | 4,0(2) perc | α (51%) | 225Pa | 5/2+# |
| β+ (49%) | 229U | ||||||
| 230Np | 93 | 137 | 230,03783(6) | 4,6(3) perc | β+ (97%) | 230U | |
| α (3%) | 226Pa | ||||||
| 231Np | 93 | 138 | 231,03825(5) | 48,8(2) perc | β+ (98%) | 231U | (5/2)(+#) |
| α (2%) | 227Pa | ||||||
| 232Np | 93 | 139 | 232,04011(11)# | 14,7(3) perc | β+ (99,99%) | 232U | (4+) |
| α (0,003%) | 228Pa | ||||||
| 233Np | 93 | 140 | 233,04074(5) | 36,2(1) perc | β+ (99,99%) | 233U | (5/2+) |
| α (0,001%) | 229Pa | ||||||
| 234Np | 93 | 141 | 234,042895(9) | 4,4(1) nap | β+ | 234U | (0+) |
| 235Np | 93 | 142 | 235,0440633(21) | 396,1(12) nap | EC | 235U | 5/2+ |
| α (0,0026%) | 231Pa | ||||||
| 236Np | 93 | 143 | 236,04657(5) | 1,54(6)·105 év | EC (87,3%) | 236U | (6−) |
| β− (12,5%) | 236Pu | ||||||
| α (0,16%) | 232Pa | ||||||
| 236mNp | 60(50) keV | 22,5(4) óra | EC (52%) | 236U | 1 | ||
| β− (48%) | 236Pu | ||||||
| 237Np[m 2][m 3] | 93 | 144 | 237,0481734(20) | 2,144(7)·106 év | α | 233Pa | 5/2+ |
| SF (2·10−10%) | (többféle) | ||||||
| CD (4·10−12%) | 207Tl 30Mg | ||||||
| 238Np | 93 | 145 | 238,0509464(20) | 2,117(2) nap | β− | 238Pu | 2+ |
| 238mNp | 2300(200)# keV | 112(39) ns | |||||
| 239Np | 93 | 146 | 239,0529390(22) | 2,356(3) nap | β− | 239Pu | 5/2+ |
| 240Np | 93 | 147 | 240,056162(16) | 61,9(2) perc | β− | 240Pu | (5+) |
| 240mNp | 20(15) keV | 7,22(2) perc | β− (99,89%) | 240Pu | 1(+) | ||
| IT (0,11%) | 240Np | ||||||
| 241Np | 93 | 148 | 241,05825(8) | 13,9(2) perc | β− | 241Pu | (5/2+) |
| 242Np | 93 | 149 | 242,06164(21) | 2,2(2) perc | β− | 242Pu | (1+) |
| 242mNp | 0(50)# keV | 5,5(1) perc | 6+# | ||||
| 243Np | 93 | 150 | 243,06428(3)# | 1,85(15) perc | β− | 243Pu | (5/2−) |
| 244Np | 93 | 151 | 244,06785(32)# | 2,29(16) perc | β− | 244Pu | (7−) |
- Rövidítések:
CD: Klaszterbomlás
EC: Elektronbefogás
IT: Izomer átmenet
SF: Spontán maghasadás - Maghasadásra képes nuklid
- A leggyakoribb nuklid
Megjegyzések
- A # jel a nem kizárólag kísérletekből, hanem részben szisztematikus trendekből származó értéket jelöl. A nem kellő megalapozottsággal asszignált spinek zárójelben szerepelnek.
- A bizonytalanságokat rövid formában – a megfelelő utolsó számjegy után zárójelben – adjuk meg. A bizonytalanság értéke egy standard deviációnak felel meg, kivéve, ahol az izotóp-összetételt és standard atomtömeget a IUPAC nagyobb bizonytalansággal adja csak meg.
Wikiwand in your browser!
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
