Actinide

*
*

↓

Tämä

Oli

*
*

Voisi

Olen

Vrt

Olla

Hei

Tuntematon kemiallinen luonne

Aktinidien ovat perhe on jaksollisen käsittää 15 alkuaineita päässä Aktinium ( n o 89) ja lawrencium ( n o 103). Nämä raskasmetallit ovat saaneet nimensä aktiniumista, perheen ensimmäisestä, johtuen niihin liittyvistä kemiallisista ominaisuuksista. Niihin viitataan joskus kollektiivisella kemiallisella symbolilla An, joka sitten edustaa mitä tahansa aktinidia. Nämä ovat kaikki f-lohkon elementtejä lukuun ottamatta lawrenciumia , joka kuuluu d-lohkoon . Toisin kuin lantanidit , jotka myös kuuluvat f-lohkoon, aktinideillä on huomattavasti enemmän vaihteleva valenssiluku . Niillä kaikilla on suuri atomisäde ja ionisäde , ja niiden fysikaaliset ominaisuudet ovat erityisen erilaisia. Näin ollen, kun taas korkea järjestysluku aktinidien käyttäytyä kemiallisesti kuten lantanidi, ne alussa perheen, jotka vaihtelevat torium ja neptunium , on kemia muistuttaa siirtymämetalleja on jollain tapaa .

Kaikki aktinidit ovat radioaktiivisia ja vapauttavat energiaa radioaktiivisen hajoamisen kautta . Ne ovat kaikki halkeamiskelpoiseen vuonna nopeiden neutronien ja osa lämpö neutroneja . Uraani , The torium ja plutonium ovat runsain aktinidien on maapallolla , kaksi ensimmäistä ollessa Peruslaitteet ja kolmas on syntetisoitu mukaan ydinteollisuus ; kaikkia kolmea käytetään ydinreaktoreissa sekä ydinaseiden tuotannossa . Amerikium on vain synteettinen elementti on siviili Kaupallisessa käytössä, ionisaatiokammioita ja palovaroitin . Aktiinien joukossa vain toriumia ja uraania on läsnä merkittävissä määrin luonnonympäristössä niiden vakaimpien isotooppien erittäin pitkän puoliintumisajan vuoksi . Torium 232: n ja uraanin 235 hajoaminen tuottaa aktiniumia ja protaktiniumia , jotka ovat itse radioaktiivisia ja ovat siksi luonnossa vain väliaikaisesti ennen niiden hajoamista. Pieniä määriä neptuniumin ja mahdollisesti myös plutoniumia muodostetaan myös transmutaation vuonna uraanimalmit . Kaikki muut aktinidit ovat yksinomaan synteettisiä; Joistakin niistä voi kuitenkin löytyä ympäristöstä ilmakehän ydinkokeiden seurauksena , kuten americium , curium , berkelium , californium , einsteinium ja fermium . Ne tuotetaan kevyemmistä elementeistä neutronin sieppauksella .

Runsaimmin tuotettu synteettinen aktinidi on plutonium , erityisesti plutonium 239 . Tätä isotooppia ei pidetä radioaktiivisena jätteenä, koska se itsessään on fissioituva isotooppi . Mutta ydinreaktorit tuottavat pienempiä määriä muita aktinideja, joita kutsutaan "pieniksi". "Pienen" luokitus heijastaa sitä, että näitä alkuaineita on paljon vähemmän kuin pääaktinideja, uraania ja plutoniumia. Pienet aktinidit, yhdessä fissiotuotteiden kanssa, ovat osa HAVL-jätettä , toisin sanoen ydinvoiman tuotannonalan radioaktiivisinta jätettä.

Esimerkkejä aktinideista
Rikastettu uraani .
Koneistetut uraanikomponentit .
Neptunium- pallo .
Plutonium- aseiden luokka.
Americium nähdään mikroskoopilla.
Berkelium (1,7 µg näyte 100 um pitkä ).
Californium (10 mg näyte noin 1 mm leveä ).

Ominaisuudet

Fyysiset ominaisuudet

Aktinideilla on samanlaisia ominaisuuksia kuin lantanideilla . Niiden elektronit jakautuvat viiden ensimmäisen aktinidin - aktinium , torium , protaktinium , uraani ja neptunium - 7- ja 6d- alikerroksiin ja täyttävät 5f-alikerroksen asteittain kolmannesta, protaktiniumista. Aktinidien ionisäteen asteittainen väheneminen havaitaan samalla tavalla kuin lantanidien supistuminen .

Aktiinien ominaisuudet ovat tyypillisiä metalleille . Nämä kaikki ovat pehmeitä materiaaleja, joissa on hopeisia heijastuksia, mutta ne pilaantuvat nopeasti ulkona. Jotkut niistä voidaan leikata veitsellä. Niillä on usein suuri tiheys ja plastisuus . Niiden resistiivisyys vaihtelee välillä 15 - 150 µΩ cm . Kovuus Toriumin on samanlainen kuin teräs, joten kuumennettiin puhdasta torium voidaan kelata levyiksi ja venytetään kaapeleita. Torium on noin 40% vähemmän tiheä kuin uraani ja plutonium, mutta se on kovempaa kuin nämä kaksi elementtiä. Kaikki aktinidien ovat radioaktiivisia , paramagneettiset ja paitsi aktinium, on useita Crystal vaiheita : uraani, neptuniumin ja kalifornium on kolme, ja plutoniumin on seitsemän. Kiderakenne on Protaktinium, uraani, neptuniumin ja plutoniumin ole selkeää vastaavaa keskuudessa Lantanidit ja enemmän kuin kuin siirtymämetallien ja 4 th aikana .

Kaikki aktinidit ovat pyroforisia , varsinkin kun ne ovat hienojakoisia, ts. Ne syttyvät spontaanisti ulkona. Niiden sulamispiste ei riipu niiden elektronien lukumäärästä 5f-alikuoressa; että neptuniumin ja plutoniumin, epätavallisen matala, noin 640 ° C: ssa , selittyy hybridisaation ja 5f ja 6d orbitaaleja muodostaen suuntaava sidosten näiden metallien.

Seuraavassa taulukossa on yhteenveto aktinidien fysikaalisista ominaisuuksista:

Elementti	Atomic massa	sulamis- lämpötila	Lämpötila kiehuu	massa tilavuutta	Ray kovalenttisesti	Elektroninen kokoonpano	ionisaatio energia	Elektronegatiivisuus ( Pauling )
Actinium	[227]	1227 ° C	3200 ± 300 ° C	10 g cm −3	215 pm	[ Rn ] 7s 2 6d 1 (*)	499 kJ mol -1	1.1
Torium	232.037 7 u	1750 ° C	4788 ° C	11,7 g cm -3	206 ± 18	[ Rn ] 7s 2 6d 2 (*)	587 kJ mol -1	1.3
Protactinium	231035 88 u	1568 ° C	4027 ° C	15,37 g cm -3	200 pm	[ Rn ] 7s 2 5f 2 6d 1 (*)	568 kJ mol −1	1.5
Uraani	238,028 91 u	1132,2 ° C	4131 ° C	19,1 g cm -3	196 ± 19	[ Rn ] 7s 2 5f 3 6d 1 (*)	597,6 kJ mol -1	1.38
Neptunium	[237]	639 ± 3 ° C	4,174 ° C	19,38 g cm -3	190 ± 13	[ Rn ] 7s 2 5f 4 6d 1 (*)	604,5 kJ mol -1	1.36
Plutonium	[244]	639,4 ° C	3228 ° C	19,816 g cm -3	187 ± 13	[ Rn ] 7s 2 5f 6	584,7 kJ mol -1	1.28
Americium	[243]	1 176 ° C	2 607 ° C	12 g cm −3	180 ± 18	[ Rn ] 7s 2 5f 7	578 kJ mol -1	1.3
Kurium	[247]	1340 ° C	3110 ° C	13,51 g cm -3	169 ± 15	[ Rn ] 7s 2 5f 7 6d 1 (*)	581 kJ mol −1	1.3
Berkelium	[247]	986 ° C	2627 ° C	13,25 g cm -3	170 pm	[ Rn ] 7s 2 5f 9	601 kJ mol −1	1.3
Californium	[251]	900 ° C	1470 ° C	15,1 g cm -3	-	[ Rn ] 7S 2 5f 10	608 kJ mol -1	1.3
Einsteinium	[252]	860 ° C	996 ° C	8,84 g cm -3	-	[ Rn ] 7s 2 5f 11	619 kJ mol -1	1.3
Fermium	[257]	1527 ° C	-	9,7 (1) g cm -3	-	[ Rn ] 7s 2 5f 12	627 kJ mol -1	1.3
Mendelevium	[258]	827 ° C	-	10,3 (7) g cm -3	-	[ Rn ] 7s 2 5f 13	-	1.3
Nobelium	[259]	827 ° C	-	9,9 (4) g cm -3	-	[ Rn ] 7s 2 5f 14	641,6 kJ mol -1	1.3
Lawrencium	[266]	1627 ° C	-	~ 15,6 - 16,6 g cm -3	-	[ Rn ] 7s 2 5f 14 7p 1 (*)	478,6 kJ mol -1	-

(*) Poikkeukset Klechkowskin sääntöön : aktinium 89 Ac, torium 90 Th, protactinium 91 Pa, uraani 92 U, neptunium 93 Np, kurium 96 Cm ja lawrencium 103 Lr.

Kemialliset ominaisuudet

Aktinidien reagoivat helpommin kuin lantanidi kanssa halogeeni ( 17 th ryhmä jaksollisen ) ja happiryhmä ( 16 e ryhmä). Ne, joiden 5f-alikuoressa on vähän elektroneja, ovat helposti alttiita nesteytykselle . Tämä selittyy alikerrosten 7s, 5f ja 6d hyvin samanlaisilla energiatasoilla. Suurimmalla osalla aktinideja esiintyy monenlaisia hapettumistiloja , joista vakain on +6 uraanille , +5 protaktiinille ja neptuniumille , +4 toriumille ja plutoniumille ja +3 aktiniumille ja muille aktinideille.

Aktiinium - Kemiallisesti samanlainen kuin lantaani, mikä selittyy niidensamanlaisella ionisäteellä ja elektronikonfiguraatiolla . Sillä on myös +3 hapettumistila, mutta se on vähemmän reaktiivinen ja sillä on selvemmät perusominaisuudet. Ac 3+ on hapan kolmenarvoisen aktinidien, toisin sanoen, se on sellainen, jolla on vähiten taipumusta hydrolyysiin sisään vesipitoiseen liuokseen .

Torium - Se on kemiallisesti melko reaktiivinen. Sen neliarvoiset yhdisteet ovat värittömiä, koska elektroneja ei ole5f- ja 6d-alikerroksissa. At pH <3 ,torium suola ratkaisujahallitsevat kationien [Th (H 2 O) 8] 4+ . Th 4+ ioni on suhteellisen suuri, jonka säde vaihtelee 95 um ja 114 um riippuen koordinoinnista numero . Torium- suoloilla on siten pieni taipumus hydrolysoitua. Niiden erityispiirre on, että ne ovat erittäin liukoisia paitsi veteen myös polaarisiin orgaanisiin liuottimiin .

Protactinium - sillä on kaksi hapettumistilaa: +5 on stabiili, kun taas +4 hapettuu helposti protactiniumiksi ( V ). Siksi saadaan neliarvoisen protaktiinin liuos toimimallavoimakkaalla pelkistimellä vetyatmosfäärissä. Protactinium ( IV ) on kemiallisesti samanlainen kuin uraani ( IV ) ja torium ( IV ). Fluoridit , fosfaatit , hypophosphates ja jodaatit ja Protaktinium ( IV ) ovat veteen liukenemattomia ja happojen laimennettiin. Protactinium puolestaan muodostaaliukoisia karbonaatteja . Protaktinium ( V )-yhdisteiden hydrolyysiominaisuudetovat samanlaisia kuin tantaali ( V ) - ja niobium ( V )-yhdisteiden. Protaktiniumin monimutkaiset kemialliset ominaisuudet johtuvat siitä, että 5f-alikerros alkaa täyttyä tasollaan.

Uraani - Sen valenssi on 3-6, jälkimmäinen on vakain. Kuusiarvoisessa tilassa uraani on hyvin samanlainen kuin ryhmän 6 alkuaineet. Monet uraanin ( IV ) ja uraanin ( VI )yhdisteeteivät ole stökiömetrisiä , toisin sanoen niiden kemiallinen koostumus ei ole vakio ja poikkeava poikkeama stökiometriasta. Uraanidioksidin tarkka kemiallinen kaavaon siis UO 2 + δ, jossa δ vaihtelee välillä -0,4 - +0,32. Uraani ( VI ) -yhdisteet ovat heikkoja hapettimia . Useimmat niistä sisältävät lineaarisen uraaninitraatti ryhmä UO 22+ . Neljä - kuusi ligandia voi sijoittua ekvatoriaalitasoon kohtisuoraan uranyyliryhmään nähden. Se käyttäytyy kovana happona ja muodostaa komplekseja vahvemmiksi happidonoria luovuttavien typpiligandien kanssa. NpO 2 -ionit2+ ja PuO 22+ ovat myös neptuniumin ja plutoniumin yleisiä muotoja +6-hapetustilassa. Uraani ( VI ) -yhdisteillä on pelkistäviä ominaisuuksia, toisin sanoen ne hapettavat helposti ilmassa olevan hapen avulla. Uraani ( III ) on vahva pelkistin. Elektronien läsnäolon ansiosta 6d-alikerroksessa uraani muodostaa metalliorgaanisia yhdisteitä , kuten U III (C 5 H 5 ) 3ja U IV (C 5 H 5 ) 4.

Neptunium - Sen valenssit vaihtelevat 3-7, jotka voidaan havaita samanaikaisesti liuoksessa. Vakain hapettumistila on +5, mutta valenssi 4 on yleisintä kiinteissä neptuniumyhdisteissä. Metallinen neptunium on erittäin reaktiivinen. Neptuniumionit pyrkivät muodostamaan koordinaatioyhdisteitä ja hydrolysoituvat helposti.

Plutonium - sillä on myös valensseja, jotka vaihtelevat 3-7, ja on siksi kemiallisesti samanlainen kuin neptunium ja uraani. Se on hyvin reaktiivinen japaljaille pinnoillemuodostuu nopeasti oksidikalvo . Se reagoi vedyn kanssa jopa niinkin alhaisissa lämpötiloissa kuin 25 kohteeseen 50 ° C: seen . Se muodostaa helposti halogenideja ja metallien välisiä seoksia. Plutonium ( V ) voi osallistua polymerointireaktioihin . Plutoniumionien hydrolyysireaktiot eri hapetustiloissa ovat melko vaihtelevia.

Amerikka - Sillä on suurin kemiallinen monimuotoisuus aktinidien välillä, joiden valenssit vaihtelevat välillä 2-6. Divalenttia americiumia havaitaan vain kuivissa yhdisteissä ja vedettömissä liuoksissa ( asetonitriili CH 3 CN). Hapetustilat +3, +5 ja +6 havaitaan tyypillisesti vesiliuoksessa, mutta myös kiinteässä tilassa. Neliarvoinen americium muodostaa stabiileja kiinteitä yhdisteitä ( dioksidi , fluori ja hydroksidi ) sekä komplekseja vesiliuoksessa. Sen vakain valenssi on 3 vesiliuoksessa, mutta 3 tai 4 kiinteässä tilassa.

Valenssi 3 on vakain kaikille elementeille, jotka seuraavat americiumia Lawrenciumiin asti , lukuun ottamatta ehkä nobeliumia . Curium voi olla neliarvoisen kiinteässä (fluorideja dioksidi). Berkelium tämän fluoria ja kiintoaineiden dioksidi, 4 ja tasainen valenssi kuin curiumin lisäksi valenssi 3; Bk 4+ -ionin stabiilisuus liuoksessa on samanlainen kuin Ce 4+ -ionin stabiilisuus . Valenssi 3 on ainoa, joka on havaittu kaliforniumilla , einsteiniumilla ja fermiumilla . Valenssi 2 havaittiin mendeleviumille ja nobeliumille ; jälkimmäisessä tapauksessa se on vakaampi kuin valenssi 3. Lawrenciumilla on valenssi 3 sekä liuoksessa että kiinteissä yhdisteissä.

Uranyylinitraatti UO 2 (NO 3 ) 2.
Suolat ja uraanin III , IV , V ja VI on vesiliuosta .
Suolat ja neptunium III , IV , V , VI ja VII on vesiliuosta .
Suolat ja plutoniumin III , IV , V , VI ja VII on vesiliuosta .
Uraanitetrakloridi UCl 4.
Uraaniheksafluoridi UF 6 suljetussa ampullissa.
Triuraaniumoktaoksidi U 3 O 8.
Yellowcake on koeputkessa .

Radioaktiivisuus

Vakain aktinidien isotoopit

Elementti	Radioisotooppi	Puolikas elämä
Actinium	227 Ac	21.772 (3) a
Torium	232 Th	14.05 (6) Ga
Protactinium	231 Pa	32,76 (11) ka
Uraani	238 U	4,468 (3) Ga
Neptunium	237 Np	2 144 (7) ka
Plutonium	244 Pu	80 (0,9) Ma
Americium	243 am	7,37 (4) ka
Kurium	247 cm	15,6 (5) Ma
Berkelium	247 Bk	1,38 (25) ka
Californium	251 Vrt	900 (40) a
Einsteinium	252 Es	471,7 (1,9) d
Fermium	257 Fm	100,5 (0,2) d
Mendelevium	258 miljardia	51,5 (0,3) j
Nobelium	259 Ei	58 (5) min
Lawrencium	262 Lr	4 (1) h

Kullekin aktinidille tunnetaan yleensä suuri määrä isotooppeja . Kaikki nämä isotoopit ovat radioaktiivisia ( radioisotoopit ), ja melkein kaikki ne ovat synteettisiä . Ainoastaan torium 232 , uraani 235 ja uraani 238 ovat alkunuklideja , kun taas toriumia 230 , protactinium 231 ja uraania 234 esiintyy ympäristössä merkittäviä määriä ohimenevinä hajoamistuotteina, joilla on pitkä puoliintumisaika. - luonnollisen uraanin elinikä . Siten luonnollinen torium koostuu 99,98 (2)% 232 Th: sta ja 0,02 (2)% 230 Th: sta, luonnollinen protactinium koostuu 100%: sta 231 Pa: sta ja luonnonuraani koostuu 0,0054 (5)%: sta 234 U: sta, 0,7204 ( 6)% 235 U: sta ja 99,2742 (10)% 238 U: sta.

Torium - Toriumia tunnetaan 30 isotooppia , jotka vaihtelevat välillä 209 Th - 238 Th. Torium 232 on vakain, puoliintumisaika 14,05 miljardia vuotta, hieman yli yleisesti hyväksytyn ikäarvon . Se hajoaa kautta rappeutuminen ketjun 12 nuklidien ja päättyy johtoon 208 . Muut isotoopit ovat huomattavasti epävakaampia: torium 230: n puoliintumisaika on 75 380 vuotta, torium 229: n puoliintumisaika 7340 vuotta ja torium 238: n puoliintumisaika 1,92 vuotta. Kaikkien muiden puoliintumisaika on alle 30 päivää, ja useimpien puoliintumisaika on alle 10 min . 229 m Th-isomeerilleon tunnusomaista erityisen pieni viritysenergia, luokkaa 7,8 ± 0,5 eV .

Uraani - 28 uraanin isotooppia tunnetaan , vaihtelevat välillä 215 U - 242 U. Uraani 238 on vakain, puoliintumisaika on 4,468 miljardia vuotta, lähellä maapallon ikää . Se on a-emitteri, jonka hajoamisketjussa on 18 nuklidia ja joka päättyy lyijyyn 206 . Uraani-235 on hajoamisketjua nuklideja 15 johtaa johtoon 207 . Nämä kaksi isotoopit ovat kiinnostavaa ydinvoimateollisuus sekä tuotannon ydinaseiden koska 235 U on ainoa Halkeavien isotooppien luontaisesti esiintyvillä tuntuva määrä, kun taas 238 U on hedelmällinen : se muuttuu 239 U by neutronikaappausvaikutusalat , joka transmutes osaksi neptuniumin 239 sitten plutonium 239 , joista jälkimmäinen fissiokelpoisten.

Plutonium - Plutoniumia on 20 isotooppia , 228 Pu - 247 Pu. Vakaimmatovat plutonium 244 , jonka puoliintumisaika on 80,8 miljoonaa vuotta, plutonium 242 , jonka puoliintumisaika on 373 300 vuotta, ja plutonium 239 , jonka puoliintumisaika on 24 110 vuotta. Kaikkien muiden plutonium-isotooppien puoliintumisaika on alle 7000 vuotta. Kaikkien näiden isotooppien 239 Pu 241 Pu ovat halkeamiskelpoisia, jälkimmäinen myös hajonnut amerikium 241 vuoteen β emissio - jaksolla 14 vuotta. 239 Pu-isotooppion yksi kolmesta halkeamiskelpoisesta materiaalista, joita käytetään ydinaseiden ja ydinreaktoreiden tuottamiseen. Lisäksi tunnetaan myös kahdeksan isomeeriä , joiden puoliintumisaika ei ole yli 1 s .

Yhdisteet

Oksidit ja hydroksidit

Joissakin aktinidien voi esiintyä useissa hapettuneet muodot kuten 2 O 3, AnO 2, Vuosi 2 O 5ja Año 3, jossa An symboloi mitä tahansa aktinidia. AnO 3- trioksiditovat amfoteerisia kaikille aktinideille, kun taas An 2 O 3 -oksidit, AnO 2ja vuosi 2 O 5ovat emäksisiä , reagoivat helposti veden kanssa emäksisten hydroksidien tuottamiseksi :

Vuosi 2 O 3+ 3 H 2 O→ 2 An (OH) 3.

Nämä emäkset liukenevat huonosti veteen ja niiden aktiivisuus on lähellä harvinaisten maametallien hydroksidien aktiivisuutta . Vahvin perusta on aktinium . Kaikki aktinium yhdisteet ovat värittömiä paitsi aktinium sulfidi Ac 2 S 3. Neliarvoisen aktinidien dioksidien kiteytyä kuutiometriä järjestelmä , jolla on sama kiderakenne kuin kalsiumfluoridia CaF 2.

Torium reagoi hapen muodostamiseksi yksinomaan toriumdioksidi THO 2 :

Th + O 2→ ThO 2on 1000 ° C .

Toriumdioksidi on tulenkestävä epäorgaaninen aine, jonka sulamispiste on 3390 ° C , korkein tunnettu oksidista . Lisäämällä 0,8-1% THO 2että volframi vakauttaa rakenteen, jonka avulla voidaan vahvistaa volframifilamentteihin jotta ne kestäisivät paremmin tärinää. ThO 2on kuumennettava 500 ja 600 ° C: liukenee hapon, kun taas sen Kuumennettaessa yli 600 ° C: ssa tuottaa muodossa toriumdioksidi kestävät hyvin happoja. Lisäämällä pieni määrä F - fluoridi-ionien katalysoi liukenemisen toriumdioksidi happoihin.

Kaksi protaktiniumoksidia tunnetaan : musta dioksidi PaO 2ja valkoinen oksidi Pa 2 O 5 ; ensimmäinen on isomorfinen toriumdioksidin ThO 2 kanssamutta toinen on helpoin tuottaa. Nämä kaksi oksidia ovat emäksisiä, ja hydroksidi Pa (OH) 5 on heikko emäs vaikeasti liukeneva.

Hajoaminen tiettyjen suolojen ja uraanin ilmassa 400 ° C: ssa , esim., Uraaninitraatti hydratoitiin UO 2 (NO 3 ) · 6H 2 O, antaa uraanitrioksidia UO 3, oranssinvärinen. Tämä oksidi on amfoteerinen ja muodostaa useita -hydroksidit , vakain, joka on UO 2 (OH) 2. Uraanitrioksidin pelkistys vedyllä johtaa uraanidioksidiin UO 2, jolla on samanlaiset ominaisuudet kuin toriumdioksidilla ThO 2. Tämä oksidi on myös emäksinen, jolloin saadaan uraanihydroksidia U (OH) 4.

Neptunium , plutoniumin ja amerikiumin muodostavat kaksi erilaista perus- oksidien 2 O 3ja Año 2. Neptunium trioxide NPO 3on epävakaa, joten se on vain mahdollista tuottaa Np 3 O 8. Kuitenkin neptuniumin ja plutoniumoksideja geneeristen kaavojen ano 2ja vuosi 2 O 3 ovat hyvin karakterisoituja.

Suolat

Aktinidien helposti reagoivat halogeeneilla muodostaen suoloja geneeristen kaavojen anx 3ja AnX 4, jossa An on mikä tahansa aktinidi ja X on mikä tahansa halogeeni. Ensimmäinen berkelium yhdiste syntetisoitiin 1962 muodossa 3 ng ja BkCl 3 kloridi. Aktinidikloridit , bromidit ja jodidit ovat vesiliukoisia, kun taas fluoridit ovat liukenemattomia, kuten myös vastaavien harvinaisten maametallien suolojen tapauksessa . Uraanista muodostuu helposti väritön heksafluoridi, uraaniheksafluoridi UF 6, Joka sublimoituu on 56,5 ° C ; tämä ominaisuus tekee siitä hyödyllisen uraanin isotooppien erottamiseksi kaasufaasisentrifugoinnilla tai kaasudiffuusiolla. Aktinidiheksafluoridilla on samanlaiset ominaisuudet kuin anhydrideillä . Ne ovat hyvin herkkiä kosteudelle ja hydrolysoituvat muodostaen AnO 2 F 2 -yhdisteitä.. Uraani ripentakloridilla UCL 5ja uraanin heksakloridi (fi) UCL 6 on syntetisoitu, mutta molemmat ovat epävakaita.

Kun ne reagoivat aktinidien kanssa, hapot muodostavat suoloja; kun nämä hapot eivät ole hapettavia , aktinidi pysyy alhaisessa hapetustilassa :

U + 2 H 2 SO 4→ U (SO 4 ) 2+ 2 H 2 ; 2 Pu + 6 HCl → 2 PuCl 3+ 3 H 2.

Näiden reaktioiden aikana syntynyt vety voi kuitenkin reagoida aktinidin kanssa muodostaen vastaavan hydridin . Uraani reagoi happojen ja veden kanssa paljon helpommin kuin torium.

Aktinidisuoloja voidaan myös saada liuottamalla vastaavat hydroksidit happoihin. Nitraatit , kloridit , sulfaatit ja perkloraatit aktinidien ovat vesiliukoisia. Kun ne kiteytyvät peräisin vesiliuosta , nämä suolat muodostavat hydraatteja , kuten Th (NO 3 ) 4 6H 2 O, Th (SO 4 ) 2 9H 2 Oja Pu 2 (SO 4 ) 3 7H 2 O. Korkeavalenttiset aktinidisuolat hydrolysoituvat helposti. Torium sulfaatti, kloridi, perkloraatti ja nitraatti siten antaa emäksiset suolat kuten (OH) 2 SO 4ja (OH) 3 : o 3. Kolmiarvoisten ja neliarvoisten aktinidien liukoisuus seuraa lantanidisuolojen liukoisuutta. Aktinidien fosfaatit, fluoridit, oksalaatit, jodaatit ja karbonaatit liukenevat siten huonosti veteen; ne saostuvat hydraattien muodossa, kuten THF: ssä 4 3H 2 Oja Th (CrO 4 ) 2 3H 2 O.

Aktiinidit hapettumistilassa +6 - paitsi AnO 2 -tyyppiset kationit2+ - muodostavat monimutkaisia anioneja, kuten [AnO 4] 2– tai uudelleen [An 2 O 7] 2– , esimerkiksi. Siten uraani , neptunium ja plutonium muodostavat Na 2 UO 4 -tyyppisiä suoloja .( Uranate ) ja (NH 4 ) 2 U 2 O 7( diuranaatti ). Lantanideihin verrattuna aktinidit antavat helpommin koordinaatioyhdisteitä, ja tämä enemmän, koska niiden valenssi on korkea. Kolmiarvoiset aktinidit eivät muodosta koordinoituja fluorideja, kun taas neliarvoinen torium muodostaa K 2 ThF 6 -komplekseja, KThF 5ja jopa K 5 ThF 9. Torium muodostaa myös sulfaatteja (esimerkiksi Na 2 SO 4 Th (SO 4 ) 2 5H 2 O), vastaavat nitraatit ja tiosyanaatit . Geneerisen kaavan suolat vuosi 2 Th (NO 3 ) 6 · n H 2 Oovat koordinoituja, toriumin koordinaatio on 12. Viisarvoiset ja kuusiarvoiset aktinidit tuottavat monimutkaisia suoloja vielä helpommin. Vakaimmat aktinidikoordinaatioyhdisteet - torium ja neliarvoinen uraani - saadaan diketoneista , kuten asetyyliasetoni H 3 C - CO - CH 2 –CO - CH 3.

Myrkyllisyys

Aktinidit ovat myrkyllisiä kemikaaleja, eli aktinideille tai niiden yhdisteille altistunut ihmiskeho on altis vaurioille ja taudeille. Tämä myrkyllisyys johtuu sekä aktinidien kemiallisista ominaisuuksista että radioaktiivisuudesta , joten se on luonteeltaan ja voimakkuudeltaan hyvin vaihteleva yhdestä elementistä toiseen.

Kemiallinen myrkyllisyys

Torium - Sillä on rajoitettu kemiallinen myrkyllisyys johtuen yhdisteiden, erityisesti toriumdioksidi ThO 2: n, vähäisestä liukoisuudesta, vedessä. Jotkut näistä yhdisteistä ovat kuitenkin kohtalaisen myrkyllisiä. Tällaisten yhdisteiden käsittely voi johtaa ihotulehdukseen . Oireet voivat ilmetä vuosikymmenien kuluttua kosketuksesta näiden yhdisteiden kanssa. Lisäksi jauhemainen metallinen torium on pyroforista ja syttyy spontaanisti ulkona.

Uraani - Suurin osa suun kautta nautitusta uraanista erittyy ruoansulatuksen jälkeen. Noin 0,5% sen liukenemattomasta fraktiosta (erityisesti sen oksideista ) ja 5% sen liukoisesta fraktiosta (pääasiassa uranyyli- UO 2 -ionien muodossa2+ ) voidaan absorboida prosessiin. Uraanin liukenemattomat yhdisteet ovat kuitenkin vaarallisimpia, erityisesti hengitettynä aerosoleina, kun ne kiinnittyvät keuhkoihin, josta ne sitten diffundoituvat muuhun kehoon. Kun veri on kulunut , uraanilla on taipumusta kerääntyä ensisijaisesti luihin sen affiniteetin vuoksi fosfaatteihin ; hän pysyi siellä useita vuosia. Terveysvaikutukset ovat moninaisia ja ilmenevät muutoksina munuaisten , aivojen , maksan , sydämen ja muiden fysiologisten järjestelmien toiminnassa uraanin kemiallisesta toksisuudesta johtuen. Uraani on myös lisääntymiselle vaarallinen . Laboratorio eläinmallitutkimuksiin ovat osoittaneet, että uraaninitraatti UO 2 -ioneja2+ , esimerkiksi uraanitrioksidista UO 3, uranyylinitraatti UO 2 (NO 3 ) 2tai muut kuusiarvoisen uraanin yhdisteet aiheuttavat epämuodostumia ja vaurioita immuunijärjestelmälle . Uraanin yhdisteistä uraaniheksafluoridi UF 6, Käytetään laajasti ydinteollisuudessa varten uraanin rikastamiseen , erityisen riskin takia muodostumista fluorivetyhappoa kosketuksessa biologisten kudosten . Jauhemainen metallinen uraani on pyroforista , mikä aiheuttaa tulipalon vaaran, kun pienet jyvät syttyvät itsestään ulkoilmassa ja huoneenlämmössä.

Plutonium - Ihmisillä imeytynyt plutonium kulkeutuu transferriinien avulla ja ferritiini varastoi sen vereen jakertyy lopulta keuhkoihin , maksaan ja luihin . Yksi tapa rajoittaa sen vaikutuksia on pistää kalsium - DTPA kompleksinsisällä 24 tunnin saastumisen, mikä rajoittaa sitovan plutoniumin - sekä amerikiumia ja curiumin . Koska synteettinen elementti on valmistettu ennen kaikkea sen radioaktiivisuus , plutonium on erityisesti tunnettu radiotoksisuus ; sillä on kuitenkin samanlainen kemiallinen myrkyllisyys kuin muilla raskasmetalleilla .

Radiotoksisuus

Kuten kaikki radioaktiiviset aineet , aktinidit voivat aiheuttaa kudosvaurioita ihon pintakontaminaatiolla, radioisotooppien nielemisestä johtuvalla sisäisellä altistuksella ja ulkoisella altistuksella pääasiassa β-säteilylle ja γ-säteille . Säteily α ei läpäise ihoa, mutta voi sen sijaan syötön limakalvojen sisäelimissä.

Aktiinium - Radiumin ja transuraanien ohella se on yksi vaarallisinta radioaktiivisuutta sisältävistä elementeistä, jolla onerityisen korkea ominaisaktiivisuus α-säteilyä varten . Aktiiniumin pääominaisuus on kerääntyä luiden pinnallisiin kerroksiinja pysyä siellä. Aktiinimyrkytyksen alkuvaiheessa tämä alkuaine kertyy myös maksaan . Se on erityisen vaarallinen siinä mielessä, että aika, jonka ihmisen elimistö tarvitsee sen erittymiseen, on pidempi kuin radioaktiivisen hajoamisen aika , joten suurin osa absorboituneesta aktiinista hajoaa kehossa. Kuitenkin sen imeytyminen ruoansulatuskanavassa on paljon pienempi kuin radiumilla.

Torium - Luonnossa esiintyvänä elementtinä toriumia esiintyy kaikkialla hyvin pieninä määrinä, joten ihmiskeho sisältää tyypillisesti luokkaa 100 mcg ja imee 3 mcg päivässä. Keho kiinnittää 200 ppm imeytyneestä toriumista kolme neljäsosaa luihin. Se hajoaa hyvin hitaasti ja lähettää α-säteitä, jotka ovat vaarallisia, jos ne ovat peräisin kehon sisältä. Saastuneiden aerosolien hengittäminen altistaa siten lisääntyneen keuhkosyövän , haimasyövän ja leukemian riskin, kun taas kontaminoituneen ruoan nauttiminen lisää lisääntyneen maksasyövän riskin. Vaikka itse toriumin radiotoksisuus on melko rajallinen, torium 232 , sen pääisotooppi, hajoaa antamaanmerkittävästi vaarallisempia nuklideja , kuten radiumia ja radonia . Tästä syystä toriumdioksidin ThO 2 käyttöon hehkulamppu hihat esittää radioaktiivisen kontaminaation vaara, koska oksidit ja radionuklidien 228 Ra , 224 Ra , 212 Pb ja 212 Bi on pienempi sulamispiste kuin THO 2 ja siksi ne höyrystyvät käytettäessä holkkia, mikä johtaa radiumin hengittämiseen.

Protactinium - Sillä on taipumusta kerääntyä munuaisiin ja luihin. Suurin annos siedetty ihmisen keho on 0,03 uCi , mikä vastaa noin 0,5 ug ja 231 Pa .

Uraani - Uraanin radiotoksisuus johtuu sen α-päästöistä . Se seuraa kemiallista myrkyllisyyttään (katso edellä) ja siitä tulee hallitsevayli 6-prosenttisissa uraani-235- rikastuksissa; uraanin kemiallinen myrkyllisyys on vallitseva tämän rikastuskynnyksen alapuolella, kuten erityisesti köyhdytetyn uraanin tapauksessa.

Plutonium - Se kerääntyy keuhkoihin , maksaan ja luihin riippumatta siitä, kuinka se on saastunut - ilman, ruoan kautta tai saastuneen esineen aiheuttamasta loukkaantumisesta - ja pysyy siellä vuosikymmenien ajan. Tuskin kymmenesosa imeytyneestä määrästä saavuttaa muut elimet. Plutoniumin pysyvyys kehossa selittyy osittain sen alhaisella liukoisuudella veteen. Jotkut plutoniumin isotoopit lähettävät a-säteilyä, joka vahingoittaaympäröiviä soluja . Useat menetelmät, jotka antavat hyvin erilaisia tuloksia, antavat mahdollisuuden lähestyä suurinta annosta, jonka organismi sietää ennen sairauksien kehittymistä. Siten keskimääräinen letaali annos plutoniumin jälkeen 30 päivä laskimonsisäisenä injektiona koirilla on 0,32 mg kg -1 , jonka avulla on mahdollista arvioida tappava annos70 kg: ihmisen olevan noin 22 mg plutoniumia. Vastaavan määrän ilmassa olevan kontaminaation tulisi olla noin neljä kertaa suurempi kuin annos. Päinvastoin, suurin annos, joka voidaan sietää ilman toksisia vaikutuksia, voidaan arvioida arvioimalla plutoniumin toksisuus 2%: lla radiumista, mikä johtaa suurimpaan siedettävään annokseen 5 ug tai 0,3 uCi . Tällainen pieni määrä on tuskin näkyvissä mikroskoopilla. Eläinmalli tutkimuksetovat johtaneet edelleen pienentää tätä arvoa, vain 0,65 ug , tai 0,04 uCi . Nämä tutkimukset ovat osoittaneet, että vaarallisin saastumisreitti on hengitystiet, minkä seurauksena 5-25% hengitetystä määrästä kiinnittyy elimistöön. Plutoniumyhdisteiden hiukkaskoolta ja liukoisuudesta riippuen kontaminaatio kiinnittyy keuhkoihin, imusuonistoon tai kulkeutuu verenkiertoon, kunnes se saavuttaa maksan ja luut. Elintarvikkeiden saastuminen on vähiten todennäköinen reitti. Tässä tapauksessa noin 0,05% liukoisista plutoniumyhdisteistä ja 0,01% liukenemattomista yhdisteistä siirtyy vereen, kun taas loput erittyvät. Iho-vaurion altistuminen plutoniumille puolestaan johtaa lähes kaiken sen imeytymiseen.

Luonnollinen runsaus ja mineraalit

Torium ja uraani ovat kaksi aktinidien runsain luonnossa, vastaavaan paino-osuus on 1,6 x 10 -5 kohteeseen 4 x 10 -6 . Uraani on läsnä maankuoren muodossa seos oksidien koostumuksessa pitchblende , tai uraniniitti. On olemassa kymmeniä muita uraania sisältäviä mineraaleja, kuten karnniitti K 2 (UO 2 ) 2 (VO 4 ) 2 3H 2 Oja autuniitti Ca (UO 2 ) 2 (PO 4 ) 2 10-12H 2 O. Isotooppikoostumusta uraania on 99,274% ja uraani-238 , 0,7204% ja uraani-235 ja 0,0054% ja uraanin 234 ; 238 U -isotoopilla on pisin puoliintumisaika : 4,51 miljardia vuotta. Maailman uraanin tuotanto vuonna 2015 oli 60496 tonnia , josta 23800 tonnia oli vuonna Kazakstanissa ja 13325 tonnia vuonna Kanadassa , kun taas maailman varantojen 2013 oli 5.902.900 tonnia , joista 29% oli Australiassa. Ja 12% Kazakstanissa.

Suurin osa toriumia sisältävistä mineraaleista on torianiitti ThO 2, toriitti (Th, U) SiO 4ja monasiitti (Ce, La, Nd, Th) PO 4. Suurin osa toriummineraaleista sisältää myös uraania, kun taas suurin osa uraanimineraaleista sisältää myös toriumia; nämä mineraalit sisältävät myös murto-osan lantanideja .

Aktiinin painopitoisuus maankuoressa on vain 5 × 10 -17 . Sitä löytyy mineraaleista, jotka sisältävät uraania, useimmiten suhteessa, joka vastaa isotoopin tasapainoa uraani 235: n , sen emoisotoopin, kanssa. Protaktinium on runsaammin kuin aktinium, joiden paino runsaasti noin 10 -14 . Sen pitoisuus uraanimalmeissa seuraa uraanin 235 pitoisuutta .

Puoliintumisaika on neptunium 237 , vakain isotooppi neptunium , on häviävän pieni verrattuna iän maan, niin että tämä elementti on olemassa luonnossa vain välituotteena hajoaminen muita radioaktiivisia isotooppeja. Plutonium 240: n , vakain plutoniumin isotoopin, luonnollinen runsaus on 3 × 10-22 : sen äärimmäinen niukkuus tarkoittaa, että ydin- ja aseteollisuudessa käytetty plutonium syntetisoidaan kokonaan keinotekoisesti.

Uuttaminen

Aktiinien vähäisen merenkulun vuoksi niiden uuttaminen malmista käy läpi monimutkaisia monivaiheisia prosesseja. Fluorideja käytetään yleensä välituotteina, koska ne eivät liukene veteen ja ne voidaan helposti puhdistaa redoksireaktioilla . Fluoridit vähenevät kalsiumilla , magnesiumilla ja bariumilla :

2 amF 3 (sisään) + 3 Ba → 3 BaF 2+ 2 am , de; PuF 4+ 2 Ba → 2 BaF 2+ Pu , 1200 ° C ; UF 4+ 2 Mg → U + 2 MgF 2,> 500 ° C .

Pääasiallinen vaikeus talteen aktinium , esimerkiksi, on suuri samankaltaisuus sen ominaisuuksia kuin lantaani , niin että se on yleensä syntetisoidaan ydin- reaktiot isotooppeja ja radium , tai niin erotettiin käyttäen ioninvaihtoa.

Toriumiuuttaminen

Torium ja uraani ovat ensimmäisiä aktinideja, jotka voidaan eristää. Torium uutetaan pääasiassa monasiitista . THP 2 O 7 torium pyrofosfaatti saatetaan reagoimaankanssa typpihappoa HNO 3, joka antaa toriumnitraattia Th (NO 3 ) 4, Jota käsitellään tributyylifosfaatti (CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 O) 3 PO. Harvinaisten maametallien myös läsnä monatsiitti eliminoidaan nostamalla pH liuoksessa, sulfaatin .

Vaihtoehtoisessa uuttomenetelmässä monatsiitti hajotetaan natriumhydroksidin NaOH vesiliuoksella 140 ° C: ssa . Metalli hydroksidit uutetaan ensin, suodatetaan 80 ° C: ssa , pestään vedellä ja liuotetaan väkevää suolahappoa . Happoinen liuos neutraloidaan sitten hydroksidilla pH-arvoon 5,8 , mikä johtaa toriumhydroksidin Th (OH) 4 sakan muodostumiseen.sisältää noin 3% harvinaisten maametallien hydroksideja, loput harvinaisten maametallien hydroksidit ovat liuoksessa. Toriumhydroksidi liuotetaan mineraalihappoon ja puhdistetaan sen harvinaisten maametallien saastumisesta. Toriumhydroksidin liuottaminen typpihappoon on tehokas menetelmä, koska saatu liuos voidaan puhdistaa uuttamalla orgaanisilla liuottimilla .

Th (OH) 4+ 4 HNO 3→ Th (NO 3 ) 4+ 4 H 2 O.

Metallinen torium (puhdas) erotetaan vedettömästä oksidista , kloridista ja fluoridista reaktiolla kalsiumin kanssa inertissä atmosfäärissä:

ThO 2+ 2 Ca → 2 CaO + Th .

Torium on joskus uutetaan elektrolyysillä fluoridi seoksessa natriumkloridia NaCl: a ja kaliumkloridi KCI ja 700 kohteeseen 800 ° C , joka upokas on grafiitti . Hyvin puhdistettu torium voidaan uuttaa sen jodidi , jonka Van-Arkel-de-Boer prosessi .

Uraanin louhinta

Uraani uutetaan sen malmeista monella tavalla. Yksi menetelmä on malmin polttaminen ja sitten reagoiminen typpihapon kanssa uraanin liuottamiseksi liuokseen. Käsittelemällä tämä liuos liuokseen, jossa on tributyylifosfaattia (CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 O) 3 POon kerosiini johtaa muodostumista organometallisen yhdisteen , jolla on kaava UO 2 (NO 3 ) 2 ((CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 O) 3 PO) 2. Liukenemattomat epäpuhtaudet suodatetaan pois ja uraani uutetaan reagoimalla hydroksidien kanssa (NH 4 ) 2 U 2 O 7: n muodossatai vetyperoksidin H 2 O 2kuten UO 4 2H 2 O.

Kun uraanimalmissa on runsaasti mineraaleja, kuten dolomiitti CaMg (CO 3 ) 2tai magnesiitti MgCO 3, tämä menetelmä kuluttaa paljon happoa. Tässä tapauksessa on edullista käyttää karbonaattimenetelmää uraanin uuttamiseksi siitä. Sen tärkein ainesosa on vesipitoinen liuos on natriumkarbonaatin Na 2 CO 3, joka muuntaa uraanin kompleksiksi [UO 2 (CO 3 ) 3] 4− , joka on stabiili vesiliuoksessa pienillä hydroksidi-ionipitoisuuksilla. Tämän menetelmän etuna on, että sen reagenssit ovat vähemmän syövyttäviä kuin nitraatit ja että se saostaa useimmat muut metallit kuin uraani. Sen haittana on, että myös neliarvoiset uraaniyhdisteet saostuvat. Tästä syystä uraanimalmia käsitellään natriumkarbonaatilla korkeassa lämpötilassa ja happipaineessa:

2 OU 2+ O 2+ 4 HCO 3- + 2 CO 32- → 2 [UO 2 (CO 3 ) 3] 4- + 2 H 2 O.

Tämä yhtälö viittaa siihen, että paras liuotin uraanikarbonaatin käsittelyyn on karbonaatti- CO 3- seos2 - ja bikarbonaatti HCO 3- . On korkea pH tämä johtaa saostumiseen diuranaatti , joka käsitellään sitten vedyllä , kun läsnä on nikkeliä , jolloin saadaan liukenematon uraanin tetracarbonate.

Toisessa erotusmenetelmässä käytetään polyelektrolyytteinä käytettyjä polymeerihartseja . Tällaisissa laitteissa, uraani erotetaan käyttäen ioninvaihtokromatografiaa prosesseja näiden hartsien ja sitten uutetaan näistä hartseista käyttämällä ammoniumnitraattia NH 4 NO 3 tai typpihappoa HNO 3antaa uraaninitraatti UO 2 (NO 3 ) 2 6H 2 O. Jälkimmäinen kuumennetaan sitten, jolloin saatiin uraniumtrioksidi UO 3, joka pelkistetään uraanidioksidiksi UO 2jossa vety :

UO 3+ H 2→ UO 2+ H 2 O.

Uraanidioksidin reaktio fluorivetyhapon HF kanssa antaa uraanitetrafluoridia UF 4 :

4 HF + UO 2→ UF 4+ 2 H 2 O.

Uraanitetrafluoridi tuottaa metallista uraania reagoimalla magnesiumin kanssa .

Plutoniumin uuttaminen

Jotta ote plutoniumia käytetyistä ydinpolttoaineen, ensimmäinen askel on käsitellä neutroni säteilytetty uraanin kanssa typpihappoa HNO 3., sitten reagenssi kuten rauta (II) sulfaatti FeSO 4tai vetyperoksidia H 2 O 2lisätään liuokseen toimimaan pelkistävänä aineena vähentämällä plutoniumin hapetustilaa +6: sta +4: een samalla kun uraani pysyy uranyylinitraattina UO 2 (NO 3 ) 2. Plutoniumin ( IV ) yhdisteet ovat lopuksi saostetaan vaikutuksen alaisena ammoniumkarbonaattia (NH 4 ) 2 CO 3, joka nostaa pH-arvon 8: een.

Eräässä toisessa menetelmässä, plutoniumin ( IV ) ja uraaninitraatti UO 22+ ensin uutetaan tributyylifosfaatti (CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 O) 3 PO, Sitten saatetaan reagoimaan hydratsiinin N 2 H 4 plutoniumin talteen ottamiseksi.

Sovellukset

Lukuun ottamatta uraanin ja plutoniumin , jota ydinteollisuuden ja suunnittelun ydinaseiden , amerikium - mukaan lukien amerikium-241 - käytetään ionisaatiokammioita ja palovaroitin , ja toriumia on käytetty hehkulamppu hihat . Käyttö ydinpolttoaineena hyödyntää näiden atomien halkeamisen aikana vapautuvaa erittäin suurta määrää energiaa ja niiden ominaisuutta pystyä ylläpitämään ketjureaktiota .

Actinium - Actinium 227: ää käytetään neutronien lähteenä. Senkorkea ominaisenergia (14,5 W g -1) ja mahdollisuus saada suuria määriä sitä ovat tehneet siitä mielenkiintoisen isotoopin radioisotooppien lämpösähkögeneraattoreiden valmistamiseksi . Aktinium 228 käytetään indikaattorina radioaktiivisuuden, koska se lähettää elektronin energia 2,28 MeV helppo havaita. 228 Ac - 228 Ra lähteitä käytetään useinlähettämään γ säteitä teolliseen tai lääketieteelliseen käyttöön.

Torium - Sitä käytetään pääasiassa tuotannon hehkulamppu holkit muodossa on toriumdioksidi THO 2. Se myös löytyy käyttöä adjuvanttina tiettyjen seosten sekä magnesiumin ja sinkin . Magnesium-toriumseokset ovat kovia ja kevyitä, korkealla sulamispisteellä ja sitkeydellä , mikä tekee niistä hyödyllisiä materiaaleja ilmailu- ja ohjustuotannossa. Toriumilla on myös mielenkiintoisia elektronipäästöominaisuuksia , pitkä käyttöikä ja matala potentiaalinen este päästöille. Torium- ja uraani-isotooppien suhteellista pitoisuutta käytetään yleisesti erilaisten materiaalien iän arvioimiseksi uraani-torium-dating- menetelmissä , jotka ovat radiometrisen datan erityistapaus .

Uraani -Tärkein isotooppi ydinvoiman tuotannossaon uraani 235 . Fissio on yksi gramma uraani 235 vapautuu noin 1 MW · päivä . Tätä isotooppia on uraanimalmissa enintään 0,72% ja sitä käytetään lämpöneutronireaktoreissa . Tämä isotooppi itse asiassa absorboi lämpöneutoneita aiheuttaen fissioreaktion, jonka aikana muut neutronit emittoituvat, mikä tekee kriittisen massan saavutettua mahdolliseksi ylläpitää ketjureaktiota. Uraaniatomin fissio koostuu sen ytimen jakamisesta kahteen fragmenttiin vapauttamalla neutronit; fragmentit ovat luonteeltaan vaihtelevia ja myös vapautuneiden neutronien lukumäärä:

235
92U +1
0n →115
45Rh +118
47Ag + 31
0n .Torium 232 ja uraani-233 ovat myös potentiaalisesti kiinnostavia isotooppeja katsottuna ydinvoimatuotannon. Päästöjen neutronien aikana fissioreaktiossa on tärkeää ei vain säilyttää ketjureaktion, mutta myös tuottaa raskaampia nuklideiksi neutronikaappausvaikutusalat seurasi β - hajoaa . Uraani 239 on muuntaneet sekä plutonium-239 , jonka hajoamisen β - , isotooppi kykenee myös spontaani ydinfission . Ensimmäinen ydinreaktori ei siten rakennettu tuottamaan ydinenergiaa vaan tuottamaan plutonium-239 sotilastarkoituksiin.

Plutonium - Tämän elementin käyttö on ensisijaisesti sotilaallista. Plutonium-239 on olennainen osa, koska se on sekä fissioituva ja suhteellisen helppo valmistaa. Sen käyttö mahdollistaa kriittisen massan pienentämisen noin kolmannekseen uraani 235: n vaatimasta massasta. Plutonium-238 on potentiaalisesti tehokas isotooppi ydinreaktoreiden, koska sen alempi kriittinen massa kuin uraani-235 , mutta se on edelleen päästää lämpöenergian hajottavia vaikka ketjureaktio pysäytettiin ohjaus baareja , ja sen omakustannushinta on suhteellisen korkea. Tämä on syy, miksi sitä käytetään toteutumista thermopiles varten astronautiikan ja radioisotooppinen termosähkögeneraattori varten avaruustutkimusta . Koska sen hajoaminen tuottaasuhteellisen vaarattomia a-hiukkasia eikä tuota y-säteitä , tätä isotooppia käytetään energialähteenä sydämentahdistimille , joissa 160 mg antaa viisi kertaa pidemmän pariston käyttöiän kuin tavalliset paristot.

Aktinidien löytäminen ja synteesi

Tuotantoreitit

Toisin kuin lantanidit, joita esiintyy luonnossa huomattavissa määrin (lukuun ottamatta prometiumia ), useimmat aktinidit ovat hyvin harvinaisia alkuaineita. Yleisimpiä luonnon alkuaineita ovat torium ja uraani ; ja helpoin syntetisoida on plutonium ; muita tuskin löytyy vain jälkien muodossa.

Transuraanisten elementtien mahdollisuutta ehdotti Enrico Fermi vuonna 1934 tekemien kokeiden perusteella

Transuraaneja ei löydy merkittävistä määristä luonnossa, ja niitä tuotetaan ydinreaktiolla . Plutoniumin ulkopuolella olevien isotooppien tuottamiseksi on nyt kaksi päämenetelmää: neutronivuotojen säteilytys, joka johtaa neutronien talteenottoon , tai säteilytys hiukkassäteillä hiukkaskiihdyttimessä .

Ensimmäinen reitti on tärkein käytännön sovelluksissa, jolloin aktinidien tuotanto painomääränä on mahdollista vain säteilyttämällä ydinreaktorissa ; se rajoittuu kuitenkin perheen ensimmäisiin osiin. Esimerkiksi ydinreaktorin neutronisäteilytysolosuhteissa uraani 238 muuttuu osittain plutoniumiksi 239: ${\ mathrm {{} _ {{92}} ^ {{238}} U + {} _ {{0}} ^ {{1}} n \ {\ xrightarrow \} \ {} _ {{92}} ^ {{239}} U \ {\ xrightarrow [{23.5 \ min}] {\ beta ^ {-}}} \ {} _ {{93}} ^ {{239}} Np \ {\ xrightarrow [{2.3 \ päivää}] {\ beta ^ {-}}} \ {} _ {{94}} ^ {{239}} Pu \ {\ xrightarrow [{2.4 \ cdot 10 ^ {4} \ vuotta}] {\ alfa }}}}$ Suurempien atomimassojen aktinidit syntetisoidaan hiukkaskiihdyttimellä pommittamalla uraania, plutoniumia, kuriumia tai kaliforniumia typen, hapen, hiilen, neonin tai boorin ioneilla. Toisen menetelmän etuna on, että sen avulla voidaan tuottaa elementtejä, jotka ovat paljon raskaampia kuin plutonium , samoin kuin isotooppeja, joilla on neutronivaje. Siten nobeliumia tuotettiin pommittamalla uraania 238 neonilla 22 ydinreaktion jälkeen: $~ {\ mathrm {{} _ {{~ 92}} ^ {{238}} {} U + {} _ {{10}} ^ {{22}} {} Ne \ longrightarrow {} _ {{102} } ^ {{256}} {} Ei + 4 {} _ {0} ^ {1} {} n}}$ .

Vuosina 1962–1966 Yhdysvallat suoritti kuuden maanalaisen ydinkokeen sarjan yrittäessään analysoida raskaiden isotooppien tuotantoa korkean neutronivuon yhteydessä. Pienet kivinäytteet otettiin heti räjähdyksen jälkeen räjähdystuotteiden analysoimiseksi, mutta koskaan ei tunnistettu isotooppeja, joiden atomimassa olisi yli 257, vaikka teoria ennusti tuolloin tällä alueella isotoopin stabiilisuussaarta, jolla on suhteellisen pitkä puoliintumisaika in alfa-radioaktiivisuus .

Luonnollisten aktinidien löytäminen

Transuraanien synteesi

Ei.	Sukunimi	IUPAC	Isotooppi löydetty	Vuosi löytö	löytö menetelmä
89	Actinium	Ac	luonnollinen	1899	Kemiallinen erotus
90	Torium	Th	luonnollinen	1829	Kemiallinen erotus
91	Protactinium	Pa	234 m Pa	1913	Kemiallinen erotus
92	Uraani	U	luonnollinen	1789	Kemiallinen erotus
93	Neptunium	Np	239 neptunium	1940	Neutronit pommittavat 238 U : ta hitaasti
94	Plutonium	Voisi	238 plutoniumia	1941	Pommittaminen 238 U mukaan deuteronien
95	Americium	Olen	241 americium	1944	Neutroni pommittaa 239 Pu
96	Kurium	Cm	242 kurium	1944	239 Pu : n pommitus α-hiukkasilla
97	Berkelium	Bk	243 berkeliumia	1949	241 Am : n pommitus a-hiukkasilla
98	Californium	Vrt	245 californium	1950	242 cm : n pommitus a-hiukkasilla
99	Einsteinium	On	einsteinium	1952	Tuotteena ydinräjähdys Ivy Mike
100	Fermium	Fm	255 fermiumia	1952	Ydinräjähdyksen tuotteena Ivy Mike
101	Mendelevium	Md	256 mendelevium	1955	253 Es : n pommittaminen a-hiukkasilla
102	Nobelium	Ei	256 nobeliumia	1965	Pommittaminen 243 Am mukaan 15 N tai pommituksen 238 U by α hiukkasia tai pommituksen 238 U mukaan 22 Ne
103	Lawrencium	Lr	258 Lawrencium	1961–1971	Pommittaminen 252 Cf mukaan 10 B tai 11 B ja 243 Am mukaan 18 O

Uraani eristettiin vuonna 1789 saksalainen kemisti Martin Klaproth malmista pitchblende . Hän kastoi tämän materiaalin ”uraania” viitaten Uranus- planeetalle , joka oli löydetty kahdeksan vuotta aiemmin. Klapoth saatu keltainen sakka (luultavasti natrium diuranaatti ) liuottamalla pitchblende on typpihappo , neutraloimalla sitten saatu liuos natriumhydroksidilla . Sitten hän pelkisti tämän keltaisen sakan hiilellä ja sai mustan aineen, jonka hän otti metalliksi. Vasta kuusikymmentä vuotta myöhemmin ranskalainen kemisti Eugène-Melchior Péligot analysoi jauhetta uraanioksidina. Hän eristää myös ensimmäisen metallisen uraaninäytteen kuumentamalla uraanitetrakloridia kaliumin läsnä ollessa . Atomimassa uraanin arvioitiin tuolloin 120, mutta vuonna 1872 Dmitry Mendelejev tarkistettu arvoksi 240 perustuu hänen alkuaineiden jaksollisen. Tämän arvon vahvisti myöhemmin kokeellisesti vuonna 1882 K. Zimmerman.
Torium oksidi löysi Friedrich Wöhler malmin Norjasta vuonna 1827. Tämä malmi analysoitiin Jöns Jacob Berzelius vuonna 1828. Vähentämällä torium hiilitetrakloridi kalium, hän sai metalli hän kutsui torium , viitaten Thor , ukkosen jumala ja salama pohjoismaisesta mytologiasta . Pélogot käytti myöhemmin samaa menetelmää uraanin eristämiseksi .
Aktinium löydettiin vuonna 1899 André-Louis Debierne , avustaja Marie Curie , on edelleen pitchblende jotka käsiteltiin poimia radium ja polonium . Aluksi hän kuvaili tätä ainetta samanlaiseksi kuin titaani ja sitten (vuonna 1900) samanlaisena kuin torium . Tätä Deviernen löytämää aktiniumia kyseenalaistettiin kuitenkin vuosina 1971 ja 2000 sillä perusteella, että Devbiernen vuonna 1904 julkaisema työ oli ristiriidassa hänen aikaisempien julkaisujensa kanssa vuosina 1899 ja 1900. Termi "aktinium" on peräisin kreikkalaisesta aktis, aktinos (ακτίς, ακτίνος ) mikä tarkoittaa valonsädettä. Aktiinia oli eristetty puhtaassa tilassa vasta vuonna 1950, koska se oli samankaltainen lantaanin kanssa ja sen hyvin vähäinen määrä.
Protaktinium oli mahdollisesti eristettiin vuonna 1900 William Crookes . Se todettiin vuonna 1913, kun Kazimierz Fajans ja Oswald Helmuth Göhring (ES) tunnistaa hänet sen isotoopin 234 m Pa (puoliintumisaika 1,17 minuuttia) niiden tutkiminen hajoamisketjua on 238 U. Ne alunperin kutsui tätä uutta " brévium"(latinan brevis , lyhytkestoisia). Vuonna 1918 kaksi tutkijaryhmää, joita johti itävaltalainen Lise Meitner , saksalainen Otto Hahn ja englantilainen John Cranston (vuonna), löysivät itsenäisesti isotoopin 231 Pa ja antoivat sille nimen protoactinium (kreikkalaisesta πρῶτος + ἀκτίς, ensimmäinen säteilevästä), termi lyhennettiin protactiniumiksi vuonna 1949. Tätä elementtiä tuskin luonnehdittiin vasta vuoteen 1960, jolloin AG Maddock ja hänen kollegansa onnistuivat tuottamaan 130 grammaa protactiniumia 60 tonnista uraanista peräisin olevasta malmijätteestä.

Keinotekoisten aktinidien synteesi

Transuraanisten aktinidien perhe löydettiin ydinfysiikan alkuaikoina , 1940-60.

Neptuniumin löysi Edwin McMillan ja Philip H. Abelsonin vuonna 1940 Berkeleyssä . He tuottivat 239 Np -isotoopin (puoliintumisaika 2,4 päivää) pommittamalla uraania hitailla neutroneilla. He kastoivat tämän aineen "neptunium" viitaten Neptunus- planeettaan, Uraanin jälkeiseen planeettiin, joka oli nimen antanut uraanille. Se oli ensimmäinen keinotekoisesti valmistettu transuraani.
Isotooppi 238 Pu tuotettiin14. joulukuuta 1940ja tunnettu 1941 joukkue Glenn Seaborg pommittamalla tavoitteeksi uraanin jonka deuteriumia on syklotroni on Berkeley .
Kuriumin löysi kesällä 1944 Glenn T. Seaborg ja hänen kollegansa Ralph A. James (vuonna) ja Albert Ghiorso . Kokeilusarjassaan he käyttivät 60 tuuman syklotronia Kalifornian yliopistosta Berkeleyssä .
Amerikium 241 syntetisoitiin ensimmäisen kerran Glenn T. Seaborg , Leon Morgan (ES) , Ralph James, ja Albert Ghiorso loppupuolella 1944 metallurgisen laboratoriossa University of Chicago (nykyisin tunnetaan nimellä nimi Argonne National Laboratory ) , säteilyttämällä plutonium on ydinreaktorissa . Americium nimettiin viittaamalla Amerikan mantereeseen analogisesti europiumin kanssa , joka on osa lantanidiperhettä, jonka kemiallinen vastine se on.
Berkelium syntetisoitiin ensimmäisen kerran joulukuussa 1949 , jonka Stanley G. Thompson (in) , Glenn T. Seaborg , Kenneth Street, Jr. (in) , ja Albert Ghiorso on University of California at Berkeleyn . Ensimmäisen tuotetun isotoopin massa on 243 ja hajoaa puoliintumisajan ollessa 4,5 tuntia.
Californium- 245 tuotettiin ensimmäisen kerran vuonna 1950 Stanley G. Thompson (in) , Glenn T. Seaborg , Kenneth Street, Jr. (in) , ja Albert Ghiorso klo Berkeley vuonna Kaliforniassa , joten sen nimi: se oli sitten saatu pommittamalla curiumin 242 kohde , jossa säde α hiukkasten tuottamiseksi 245 Cf jota (α, n) reaktio.
Einsteinium , nimetty Albert Einstein , ja fermium , nimetty Enrico Fermi , löydettiin vuonna 1952 , jonka Albert Ghiorso roskat ja Ivy Mike , ensimmäinen lämpöydinfuusio räjähdys . 255 Fm on luotu yhdistämällä uraani 238 ja 17 neutronien vaikutuksen alaisena intensiivistä neutronivuon. Nämä tulokset oli alun perin luokiteltu, mutta Berkeleyn joukkue onnistui syntetisoimaan nämä kaksi elementtiä siviiliteitse altistamalla plutonium 239: n neutronipommituksille, ja julkaisi tämän tuloksen vuonna 1954 ilmoittamalla, että se ei ollut ensimmäinen löydös näistä elementeistä. Tutkimukset Ivy Miken laskeumasta poistettiin lopulta vuonna 1955.
Mendelevium saatiin ensimmäistä kertaa 256 miljardia euroa] (puoli-elämän 87 minuuttia), jonka Albert Ghiorso, Glenn T. Seaborg, Gregory R. Choppin, Bernard G. Harvey ja Stanley G. Thompson pommittamalla 253 Es tavoite kanssa alfa-hiukkassäde. Se oli ensimmäinen alkuaine, joka syntetisoitiin yksi atomi kerrallaan.
Nobelium julkistettiin vuonna 1957 Nobelin fysiikan instituutin Tukholmassa, ja myöhemmin Albert Ghiorso, Torbjörn SIKKELAND, JRWalton Glenn Seaborg (Yhdysvallat) vuonna 1958. Se nimettiin nobelium kunniaksi Alfred Nobel . Venäläinen Georgi Fliorov ja hänen tiiminsä tunnistivat sen varmuudella vuonna 1965 nimellä 256 Ei pommittamalla uraania 238 neon 22: lla.
Lawrencium viimeinen aktinidien havaittiin ensimmäisen kerran vuonnaHelmikuu 1961mukaan Albert Ghiorso, Torbjørn SIKKELAND, Almon E. Larsh, ja Robert M. Latimer (USA), on Lawrence Berkeley National Laboratory at University of California, Berkeley , pommittamalla kolmen isotooppi tavoite on kalifornium kanssa ionien ja boori 10 ja boori 11 tuottaa 258 litraa. Se on nimetty Ernest Orlando Lawrencen mukaan , joka löysi syklotronin periaatteen vuonna 1929.

Tunnistaminen elementtiryhmänä

Kuten lantanidit , myös aktinidit muodostavat perheen, jolla on samanlaiset kemialliset ominaisuudet.

Vaikka neljä aktinidia tunnettiin jo 1930-luvulla, sitä, että he pystyivät muodostamaan lantanideihin verrattavan perheen, ei vielä ollut ymmärretty. Tuolloin vallitseva näkemys oli, että ne muodostivat säännöllisen sekvenssin seitsemännen jakson elementeistä, joissa toriumilla , protaktiinilla ja uraanilla oli kuudennella jaksolla hafniumia , tantaalia ja volframia vastaavina analogeina. Todennäköisesti Victor Goldschmidt esitteli termin "aktinidi" vuonna 1937.

Mutta transuraanien synteesi käänsi asteittain tämän näkemyksen asioista. Vuonna 1944 havainto, jonka mukaan kuriumilla ei ole hapettumisastetta yli 4 (kun taas sen oletettu analogi, platina , voi saavuttaa hapettumisasteen 7), sai Glenn Seaborgin muotoilemaan hypoteesin aktinidiperheestä. Jo eristettyjen aktinidien tutkimus ja muiden transuraanisten elementtien löytäminen vahvistivat tämän siirtymäperheen olemassaolon.

Aktinidien tuotanto ydinreaktoreissa

Neutroni sieppaa

Keinotekoiset aktinidit, joista on käytännön kiinnostusta, ovat raskaat ytimet (isotoopit), jotka muodostuvat reaktoreissa sieppaamalla neutronit peräkkäin polttoaineen ytimissä.

Reaktorissa tapahtuvan säteilytyksen aikana polttoaineessa olevat aktinidiatomit voivat siepata neutronin halkeilematta. Tämä pätee erityisesti uraanin 238-isotooppiin, joka ei ole halkeamiskykyinen lämpöspektrissä; mutta kaikki aktinidien läsnä omaavat poikkileikkaus on neutronikaappausvaikutusalat . Transmutaation nopeus reaktorissa riippuu tämän poikkileikkauksen arvosta. Jotta tyypillinen reaktorin neutronivuota suuruusluokkaa 1 x 10 14 n cm -2 s -1 , poikkileikkaus suuruusluokkaa σ = 1 barn ( eli 1 x 10 -24 cm 2 ) on yhdessä vuodessa (ts 3,156 × 10 7 s ) loppu: 1 × 10 14 n cm −2 s −1 × 1 × 10 −24 cm 2 × 3,156 × 10 7 s = 0,316%

Lato on 238 U: n efektiivisen sieppauksen suuruusluokka , ts. 2,68 navetta lämpöneutoneissa: vuoden kuluttua reaktorissa lähes 1% (2,68 x 0,316 = 0,846%) uraanista on muuttunut plutoniumiksi . Tämä laskeminen, joka omaksuu "ehtymisen" sieppauksen todennäköisyyteen, on kuitenkin oikea ensimmäisenä arvioina, kun tämä todennäköisyys on pieni; todellinen todennäköisyys reaktion läpikäymiselle ei tosiasiassa noudata lineaarista lakia vaan eksponentiaalista lakia, joka asymptoottisesti kyllästyy 100%: lla. Täten 1000 navetan poikkileikkaus johtaa samoissa olosuhteissa laskemaan tuhat kertaa suuremman "ehtymisen", mutta todennäköisyyden kannalta tosiasiallisesti vaikuttava osa ei tietenkään ole järjetön 315,6%, mutta: 1 viikko (-3,156) = 95,74%Puoli-elämän reaktorissa tällaisen isotooppi on aika, jonka tämä ”ehtyminen” on yhtä suuri kuin log (2) = 69,31%. Tämä puoliintumisaika on siis kääntäen verrannollinen teholliseen osaan. Jos yllä olevassa esimerkissä "ehtyminen" on 3156 vuodessa, puolet isotoopista kulutetaan Log (2) / 3 156 vuotta = 0,22 vuotta = 80 päivää.

Nämä sieppaukset, joita seuraa useimmiten beeta-vähemmän radioaktiivinen hajoaminen , johtavat atomiluvun (ytimen sisältämien protonien määrän) kasvuun. Alkuperäisestä uraanista muodostuu sitten transuraaneja: ensin plutonium, sitten pienet aktinidit: pääasiassa neptunium (237) (tuotettu toisaalta sieppaamalla uraanista 235 muodostettua uraania 236 - noin 20,3% fissioista ja 16,8% saaliista) ja toisaalta reaktiolla (n, 2n) uraanilla 238), americiumilla (241, 243) ja kuriumilla (243, 244, 245).

Transuraanisten alkuaineiden isotoopeilla on usein hyvin lyhyt puoliintumisaika . Hyvin lyhyen puoliintumisajan omaavissa aktinideissa on ylimäärä neutroneja, jotka ne erittyvät nopeasti (päivittäisen puoliintumisajan ollessa noin päivässä) beeta-radioaktiivisuudella muuntamalla neutroni protoniksi (mikä lisää yhden yksikön atomiluku) ja yksi elektroni karkotettu ytimestä.

Jotkut Np: n, Pu: n, Am: n ja Cm: n isotoopit ovat suhteellisen vakaampia ja niitä tuotetaan pohdittavissa määrinä ydinreaktoreissa. Tärkeimmät ovat plutonium , neptunium 237 (yksinään edustaa lähes 50% muodostuneista pienistä aktinideista), americium 241 ja 243 sekä curium 244 ja 245 (tyypilliset osuudet on annettu alla). Niillä on yleensä alfa-radioaktiivisuus, puoliintumisaika, joka voi vaihdella muutamasta kymmenestä vuodesta 243 ja 244 curiumista 2,144 miljoonaan vuoteen vakain neptunium 237: n kohdalla .

Nämä aktinidit löytyvät ydinreaktorin sivutuotteista . Vaikka ne eivät välttämättä olisikaan halkeamiskykyisiä lämpöneutoneissa, ne kaikki ovat halkeamiskykyisiä , joiden poikkileikkaus on 0,5 - 2 navetta ja neutronien energia> 2 MeV . Ne voidaan sen vuoksi tuhota nopeassa neutronireaktorissa tai niitä voidaan pitää lopullisena jätteenä ja varastoida HAVL- ydinjätteenä .

Reaktorin neutronitasapaino

On ydinreaktori , joka on ydinreaktio voi toimia vain omavaraista tavalla, jos neutronien tuottaman fission atomin (yleensä kaksi ja puoli kolmeen keskimäärin) eivät kärsi liikaa tappio ennen edistää uuden fissio . Diffuusiohäviöiden ja reaktorin ainesosien aktivoinnin lisäksi neutronit kuluvat myös silloin, kun aktinidituuma sieppaa neutronit . Tämän seurauksena aktinidien kyky absorboida neutroneja tekee niistä ensi silmäyksellä neutronimyrkyn : mitä enemmän sitä on reaktorisydämessä, sitä enemmän ytimen reaktiivisuus vaarantuu. Jos jätämme liikaa aktinideja ydinreaktorin ytimeen , se ei ehkä lopulta enää toimi.

Toisena lähestymistapana halkeamiskelpoisten aktinidien olemassaolo täsmää tämän tasapainon hedelmällisten radionuklidien suhteen . Jos esimerkiksi 238 U- atomin tekemä neutronien sieppaus aiheuttaa neutronin häviämisen ytimen neutronitasapainoon ilman välitöntä hyötyä, se muuntaa lopulta myös tämän atomin halkeamiskykyiseksi 239 Pu- atomiksi . Pidemmällä aikavälillä toinen neutroni voi saada jälkimmäisen halkeilemaan ja tuottamaan "keskimäärin kaksi ja puoli kolme" neutronia, jotka liittyvät tähän jälkimmäiseen fissioon. Neutronin sieppaaminen johtaa tässä tapauksessa välittömään reaktiivisuuden alijäämään, mutta neutronien kokonaissaldo on keskimäärin hieman positiivinen: kaiken kaikkiaan kaksi 238 U- atomiin lisättyä neutronia on tuottanut "kaksi ja puolet keskimäärin kolme ”uutta neutronia, mikä ei periaatteessa vaaranna ketjureaktion mahdollisuutta .

Toisaalta, jos tuotettu isotooppi ei ole hedelmällinen isotooppi , neutronitasapaino on välttämättä negatiivinen: vähintään yksi lisä neutronin sieppaaminen on tarpeen fissioiden johtamiseksi; ja kokonaissaldo on parhaimmillaan kolme neutronia fissiolle, joka tuottaa vain "keskimäärin kaksi ja puoli kolme" uusia neutroneja: Tämän isotoopin läsnäolo on ollut varaus sydämen neutronitasapainoon.

Aktiinien kuormitus neutronitasapainoon on sitäkin huonompi, mitä suurempi on absorboituvien neutronien määrä ennen fissioituvan isotoopin saavuttamista.

Korkeammille aktinideille ( berkelium ja kurium ) peräkkäiset neutronien sieppaukset johtavat alfa-radioaktiivisuudessa erittäin radioaktiivisiin radioisotooppeihin , jotka lähettävät heliumydintä mahdollisesti ennen kuin sillä on ollut aikaa murtua. Tässä tapauksessa, neutroni tasapaino on vielä tummemmaksi: päästöjen sellaisen alfa-hiukkasen tarkoittaa, että kaiken kaikkiaan neljä neutronit ovat imeytyneet (mukaan lukien kaksi transformoitiin protonit) tuottamatta fissio, ja ydin on palannut vaiheeseen, jossa se oli. Neljä neutroni sieppaa ylävirtaan: jos ydin seuraa tällaista sykliä, neljä neutronia on kulunut kuollut tappiona ydinreaktion ylläpitämiseksi .

Tämä aktinidien vaikutus neutronitasapainoon on erityisen tärkeä kohtalaisille reaktoreille. Nopeiden neutronireaktorien tapauksessa muodostuneet aktinidit ovat kaikki enemmän tai vähemmän halkeamiskykyisiä ; Ne kuluvat siten neutronivirrasta nopeammin , ja mahdollinen neutronien sieppaus johtaa suoraan toiseen halkeamiskykyiseen atomiin, kuten hedelmällisillä ytimillä.

Toriumsyklin aktinidit

Transmutaatiot toriumjaksossa

230 Th 4

→

231 Th

←

232 Th 9

→

233 Th

(Valkoisena: t ½ <27 d)

↓

231 Pa 4

→

232 Pa

←

233 Pa

→

234 Pa

(Värillinen: t ½ > 68 a)

↑

↓

231 U

←

232 U 1

↔

233 U 5

↔

234 U 5

↔

235 U 9

↔

236 U 7

→

237 U

↓

( Fissiotuotteet t ½ <90 a tai t ½ > 200 ka)

237 Np 6

Tapauksessa reaktorin toiminta on torium aikana , ensimmäinen aktinidien on muodostettu torium 232, joka on hedelmällinen isotooppi .

232 Th kaappaa neutroneja (σ = 7.3b) tulee 233 Th. Tämä nopeasti säteilee (T / 2 = 22,3 min) elektronin (ja neutriino ), jonka beeta-päästöjä , jotta muutos tulee Protaktinium 233 , ensimmäisen sivuaktinoidin; ja toisessa beeta-emissiossa (T / 2 = 27 j ) 233 Pa: sta tulee uraania 233 , polttoainetta.
233 U on tämän syklin halkeamiskelpoinen materiaali (σ = 530b). Kuitenkin vähän alle 10 prosentissa tapauksista se voi puolestaan absorboida neutronin (σ = 47b) muodostaen hedelmällisen 234 U.
234 U on suhteellisen vakaa (T / 2 = 245 500 vuotta) ja on hedelmällinen isotooppi . Lisäsidonnalla (σ = 98b) se päätyi yleensä muodostamaan 235 U, joka on uraanisyklin halkeamiskelpoinen materiaali.

Toriumsykliä voidaan tarkastella vain kasvattajasyklin puitteissa , jossa neutronitasapainon avulla on mahdollista luoda halkeamiskelpoinen materiaali, joka ruokkii kiertoa. Tässä halkeamiskelpoisen materiaalin tuotannossa menetetään pieni osa (10% tapauksista) tälle syklille, mutta se löytyy uraanisyklistä: neutronihäviö laskee siis tässä vain 10%, radionuklidin kohtalo on keskustellaan seuraavassa jaksossa.

Uraani 232 ja säteilysuojaus

Neutronin sieppausten lisäksi toriumissa reaktiot (n, 2n) ovat tärkeitä seurauksillaan. Tällaiset reaktiot ovat päinvastainen sieppauksesta: tuleva neutroni, kun se on riittävän energinen, tekee eräänlaisen "neliön" (kuten petankissa) ja syrjäyttää ylimääräisen neutronin ytimestä vähentäen sen painoa yhdellä atomiatomilla .

Tämä ilmiö voi esiintyä toriumjakson kahdessa kohdassa riippuen siitä, tapahtuuko karkotus ennen ensimmäistä sieppausta vai sen jälkeen:

aluksi 232 Th: n atomi voi reaktiolla (n, 2n) yli 6,4 MeV : n neutroneilla muuttua 231 Th: ksi, joka muuttuu nopeasti 231 Pa: n lisäneutroniksi, muodostaen 232 Pa, joka muuttuu nopeasti 232 U: ksi;
Vaihtoehtoisesti ensimmäisen toronin neutroninsieppauksen jälkeen pääsyklin 233 Pa voi reaktiolla (n, 2n) yli 6,6 MeV : n neutroneilla muodostaa 232 Pa: n, joka samoin päättyy 232 U.

Tämä heikosti halkeamiskykyinen ja hedelmällinen uraani 232 (σ ~ 74b) saavuttaa melko nopeasti maallisen tasapainonsa ja seuraa sen vuoksi jälkikäteen uraania 233, joka syklin aikana normaalisti muodostuu.

Tämä isotooppileimaukseen uraani 233 on tärkeä, koska rappeutuminen ketju on 232 U sisältää gammasäteilijä erittäin energinen, hyvin tunkeutuva. Toisaalta sen kaikilla jälkeläisillä on hyvin lyhyt puoliintumisaika, joten maallinen tasapaino näiden gammasäteilijöiden kanssa saavutetaan siis hyvin nopeasti. Lopuksi puoliintumisaika T / 2 = 68,9 vuotta 232 U: sta tekee siitä sekä erittäin radioaktiivisen että erittäin pysyvän historiallisella aikaskaalalla (sen radioaktiivisuus ei ole vähentynyt tuhannen kertoimella vasta seitsemän vuosisadan jälkeen).

Tämä säteily antaa merkittävän säteilysuojelun kaikissa tämän syklin aikana tuotetun uraanin toiminnoissa, vaikka se olisi eristetty fissiotuotteista ja muista aktinideista, mikä tekee näistä toiminnoista teknisesti monimutkaisempia ja taloudellisesti kalliimpia. Tämä haittapuoli on päinvastoin etu leviämisen torjunnassa, koska tämän uraanin tuottama gammasäteily on erittäin helppo havaita, minkä vuoksi on mahdotonta piilottaa tätä materiaalia virallisesta valvonnasta.

Uraanisyklin aktinidit

Uraanisykli perustuu uraanin 235 fissioon .

235 U on halkeamiskelpoinen materiaali , mutta noin joka kuudessa tapauksessa poimii neutronin hajoamatta muodostaen stabiilin 236 U: n (T / 2 = 23,42 Ma).
Säteilytyksessä jäljellä oleva 236 U muodostaa 237 U: n, joka muuttuu nopeasti (T / 2 = 6,75 d) stabiiliksi neptunium 237: ksi (2,144 Ma).
237 Np sieppaa neutronin (σ = 176) muodostaakseen 238 Np, joka muuttuu nopeasti (T / 2 = 2,1 d) erittäin radioaktiiviseksi plutonium 238: ksi (T / 2 = 87,75 vuotta).
238 Pu on heikosti hajoava, ja jos säteilytystä jatketaan, se muuttuu yli 90 prosentissa tapauksista plutoniumiksi 239, jossa se liittyy plutoniumjaksoon.

Jotta uraanisykli olisi täydellinen, on huomattava, että uraani 238, joka on plutoniumjakson perusta, voi myös menettää neutronin reaktion kautta (n, 2n). Sitten se muuttuu 237 U: ksi ja sitten 237 Np: ksi.

Neptunium on tämän syklin tärkeä aktinidi. 237 Np voidaan erottaa kemiallisesti käytetystä polttoaineesta ja sitten säteilyttää uudelleen säteilytyskohteissa plutonium 238: n tuottamiseksi , josta se erotetaan jälleen kemiallisesti. Tämä 238 Pu voidaan siten saada sekoittamatta 239 Pu: han, joka syntyy alkuperäisessä polttoaineessa olevan 238 U: n säteilyttämisestä . Sitä käytetään pääasiassa lämpösähköisen radioisotooppigeneraattorin valmistukseen .

Plutoniumisyklin aktinidit

Plutoniumjaksolla toimivan reaktorin tapauksessa alkuperäinen aktinidi muodostuu uraanista 238, joka on hedelmällinen isotooppi .

238 U joskus kaappaa neutronin muodostamiseksi 239 U, joka nopeasti muunnoksia ( T ½ = 24 min ) osaksi neptunium 239, sitten ( T ½ = 2,3 päivä) tulee plutonium 239, pääasiallinen fissiomateriaalia tämän syklin. Se on olennaisesti resonanssi kiinteä, joka osaltaan edistää tämän imeytymistä ( σ = 275,6 b on 300 K ), pyydystäminen termisten neutronien, joita on suhteellisen vähäinen ( σ = 2,69 b ). Kun resonanssiintegraali kasvaa lämpötilan mukana, tämä ilmiö tuo negatiivisen takaisinkytkennän, joka vakauttaa ydinreaktorien toiminnan.
239 Pu on melko vakaa ( T ½ = 24 110 vuotta) ja halkeamiskykyinen ( σ = 790 b ) materiaali, mutta kerran kolmessa ( σ = 271 b ) se sieppaa tulevan neutronin muodostaen 240 Pu.
240 Pu, vakaa reaktorissa ( T ½ = 6563 vuosi), on hedelmällinen ( σ = 297,2 b ): säteilytettäessä se voi vangita neutronin muodostamiseksi halkeamiskelpoisten 241 Pu.
241 Pu on erittäin radioaktiivinen ( T ½ = 14,35 vuotta) ja halkeamiskykyinen ( σ = 1,060 kb ) materiaali. Säteilyn alla se voi kuitenkin siepata neutronin kerran neljässä ( σ = 373,7 b ) ja muuttua 242 Pu: ksi.
242 Pu on vakaa ( T ½ = 373 000 vuotta). Joskus sieppaamalla neutroni ( σ = 20,09 b ) se muuttuu erittäin epävakaaksi 243 Pu: ksi, joka muuttuu nopeasti ( T ½ = 5 h ) amerikiumiksi 243.

Tämän syklin muodostama plutonium, joka voidaan uuttaa kemiallisesti, on isotooppiseos, joka sisältää alun perin pääasiassa 239 Pu: ta ja sitäkin raskaampia isotooppeja (240, 241 ja 242), koska säteilytys on pitkittynyt pitkään.

Plutoniumin pääominaisuus, toisin kuin luonnonuraanissa, on se, että se on luonnollisesti rikastunut halkeamiskykyisissä isotoopeissa: "yksinkertaisen" kemiallisen erotuksen toteuttaminen riittää halkeamiskelpoisen materiaalin saamiseksi ilman tarvetta käyttää isotooppierotusta . Tämä tekee siitä tärkeimmän raaka-aineen, jota tarvitaan kasvattajan syklin polttoaineeksi kilpailemalla erittäin rikastetun uraanin kanssa neljännen sukupolven reaktoriprojekteissa . Se johtuu myös siitä, että tämä halkeamiskelpoinen materiaali on verrattain helpompi saada kuin voimakkaasti rikastettu uraani, että ensimmäinen ydinräjähdys tehtiin plutoniumilla, ja että ydinaseiden leviämiseen liittyy useimmiten sotilaallisiin tarkoituksiin tapahtuvaa levittämistä. IAEA: n valvonnan ulkopuolella .

Reaktorissa muodostunut plutonium-sarja pysähtyy käytännössä 242 Pu: ssa johtuen 243 Pu: n erittäin voimakkaasta epävakaudesta , joka reaktorien suhteellisen rajoitetussa neutronivirrassa hajoaa ( T ½ = 5 h ) tilastollisesti hyvin aikaisemmin ylimääräinen neutroni ( T ½ muutaman vuosikymmenen luokkaa reaktorissa), joka olisi muodostanut 244 Pu. Paradoksaalista on, että plutonium 244 , ainoa isotooppi, joka on riittävän stabiili olemaan läsnä pieninä määrinä luonnossa, puuttuu käytännössä reaktorissa muodostuneesta plutoniumista. Sen luonnollinen muodostuminen johtuu erittäin korkea neutroni vuot, joita kohdataan prosessissa räjähdyksen supernovat ; ja myös löytää jälkiä sen isotooppien muodostettu aikana atomi räjähdys .

Amerikka ja säteilysuojaus

Hyvin lyhyiden säteilytysten lisäksi, jotka on suunniteltu tuottamaan olennaisesti 239 Pu, ja jotka on sen vuoksi tarkoitettu sotilaalliseen käyttöön, muodostunut plutonium sisältää aina merkittävän osan 241 Pu: sta. Muodostuminen plutoniumin sitten liittyy alhainen tuotanto amerikiumia , mikä lopulta tekee siitä erittäin voimakkaasti säteilytetään, koska 241 Am isotooppi . Tekijä odottaa pitkä tarpeeksi, beeta radioaktiivisuus on 241 Pu muuttavat osan siitä. In amerikium 241 ( T ½ = 14,35 vuotta), sen hajoamisketjun ensimmäinen vaihe . 85 prosentissa tapauksista a-hajoaminen tapahtuu 5,485 MeV: n hiukkasen emissiolla 237 Np: n viritettyyn tilaan , joka vapauttaa sitten 59,54 KeV: n gammasäteen palatakseen takaisin perustilaansa . Energia spektri on rappeutuminen amerikium 241 on kuitenkin monimutkainen monia mahdollisia siirtymiä, se tuottaa yhteensä yli 200 riviä alfa-, gamma- ja x-päästöjä.

241 Am on hyvin heikosti halkeamiskykyinen ( σ = 3,122 b ); reaktorissa se on ennen kaikkea neutronimyrkky, jolla on taipumus siepata neutroni ( σ = 691,4 b ) muodostaen 242 Am 90%: lla ja sen isomeeri 242m Am 10%: lla. Vaikka muodostuu pääasiassa, 242 Am on erittäin voimakkaasti radioaktiivinen ( T ½ = 16 h ) ja muodostaa nopeasti 242 Cm (83%) tai 242 Pu.
242m Am säteilytettynä reaktorissa on isotooppi, joka häviää nopeasti. Se on helposti fissioituva ( σ = 7,028 kb ), mutta joka kuusi tai seitsemän kertaa se sieppaa ylimääräisen neutronin muodostaen 243 Am ( σ = 1,258 kb ).
243 Am tulee siis neutronien sieppauksesta , jonka joko 242m Am tai 242 Pu suorittaa. Se on vakaimpi americiumin isotoopeista , ja sen puoliintumisaika on 7370 vuotta. Se on myös pieni neutronimyrkky, joka sieppaa neutronin muodostaen 244 Am ( σ = 80,83 b ), joka hajoaa hyvin nopeasti ( T ½ = 10,1 h ) muodostaen 244 Cm.

Amerikiumilla, joka voidaan erottaa kemiallisesti, on siksi mahdollisesti hyvin vaihteleva isotooppikoostumus. Amerikan tuotannon lähtökohta on siis 241 Pu, joka johtuu pitkäaikaisesta säteilytyksestä reaktorissa. Tästä isotoopista aika tuottaa 241 am siitä hetkestä lähtien, kun muodostuneen 241 Pu: n ikä on merkittävä osa sen puoliintumisaikaa ( T ½ = 14,35 vuotta); 241 Pu: n pitkäaikainen säteilytys tuottaa 242 Pu ja sitten 243 Am; ja 241 Pu: n pitkäaikainen säteilytys tuottaa merkittävän osan 242m Am: sta.

Plutoniumin osalta 241 Am: n jatkuva tuotanto vaikeuttaa sen käyttöä suurilla säteilysuojelutoimenpiteillä , mikä on erityisen välttämätöntä, koska plutonium on vanhempi: sen radioaktiivisuus kasvaa voimakkaasti ajan myötä, saavuttaen maallisen tasapainonsa noin viidenkymmenen vuoden kuluttua . Amerikumia on mahdollista poistaa kemiallisilla keinoilla, jolloin se säteilee väliaikaisesti vähän, ja tätä "tuoretta" plutoniumia voidaan sitten käyttää paljon pienemmillä säteilysuojelurajoituksilla . Mutta vain osa 241 Pu: sta, joka on jo muutettu 241 Am: ksi, voidaan eliminoida tällä tavalla, loput tuottavat edelleen 241 Am: ta pysyvästi. Tämä heikosti säteilyttävä tila ei siis kestä niin kauan kuin 241 Pu -fraktio pysyy merkittävänä seoksessa. Kun puoliintumisaika on 14,35 vuotta, on siksi odotettava muutama vuosisata, kunnes americium erotetaan, jotta saadaan plutoniumia, joka on sekä heikosti säteilyttävää että loppuosa pitkällä aikavälillä.

Seuraavat pienet aktinidit

Sisäänpääsy kurium- sarjaan voidaan tehdä kahden pisteen kautta:

americium 241 voi siepata neutronin muuttuakseen 242 Am: ksi, sitten nopeasti (T / 2 = 16h) curiumiksi 242 tai 242 Pu: ksi edellisestä syklistä;
americium 243 voi siepata neutronin muuttuakseen 244 Am: ksi ja sitten nopeasti (T / 2 = 10h) kuriumiksi 244.

Kun kurium on saavutettu , peräkkäiset neutronien sieppaukset lisäävät ytimen massa 242 cm: stä 249 cm: iin.

Tässä sarjassa ensimmäiset alkuaineet (242 - 244) ovat erittäin radioaktiivisia ja muuttavat ytimet takaisin plutoniumiksi alfa-radioaktiivisuuden avulla .
Tässä sarjassa elementit 243 Cm, 245 Cm ja 246 Cm ovat halkeamiskykyisiä.

Puoliintumisaika on 245 cm: stä alkaen yli tuhat vuotta, ja säteilytyksessä oleva pääreitti on joko fissio tai neutronien kertyminen korkeintaan 248 cm.

248 cm voi siepata neutronin ja muuttua 249 cm: ksi, joka muuttuu nopeasti berkeliumiksi 249.
249 Bk voi hajota 249 Cf: ksi tai siepata toisen neutronin muuttuakseen 250 Bk: ksi, joka hajoaa nopeasti 250 Cf: ksi.

Kalifornian radionuklidit ovat melko radioaktiivisia. Ne voivat joko vielä kerätä neutroneja, siirtymällä 249 Cf: stä 252 Cf: iin, tai käydä läpi alfa-hajoamisen, joka saa heidät putoamaan takaisin curium- sarjaan .

Neutronien kertyminen käytännössä nousee erittäin epävakaalle kaliforniumille 253, joka käy nopeasti läpi alfa-hajoamisen ja sen jälkeen beetan, saa isotoopin putoamaan takaisin samassa syklissä: 253 Cf ⇒ 249 Cm ⇒ 249 Bk. Sykli voi sitten alkaa uudelleen saadakseen aikaan neljä muuta neutroniabsorptiota joka kerta, jolloin muodostuu heliumydin.

Poistamisongelma

Tutkimuksia ja kokeita on tehty transmutaation mahdollisuuksien arvioimiseksi näiden elementtien reaktorissa tavalla, joka suosii fissiota neutronien sieppauksen yli. Jos neutronien sieppaus on liian korkea, putoamme yllä kuvattuihin korkeampiin sykleihin.

Neutronitasapaino on aina tärkeä kysymys, joten oikea tapa poistaa pienet aktinidit on murtaa ne mahdollisimman nopeasti ja tehdä tämä käyttämällä nopeaa neutronireaktoria tai jopa kiihdyttimen ohjaamaa ydinreaktoria .

Aktinidit ja ydinjäte

Kenraali

Paineistettujen vesireaktoreiden jälleenkäsiteltyyn polttoaineeseen muodostuvien vähäisten aktinidien kokonaispaino (keskimääräinen palamisnopeus 33000-45000 MWd / tMLi ) vaihtelee palamisnopeuden ja käytetyn polttoainetyypin mukaan (rikastettu luonnonuraani tai MOX tai URE) välillä 2,7 ja 3,2% muodostuneiden fissiotuotteiden massasta. Siksi voimme nähdä, että pienten aktinidien hävittämisestä aiheutuva raskaiden atomien "menetys" ei ylitä 3,5% uraanin kokonaisvaroista.

Jäljempänä on esitetty tyypillisten vähäisten aktinidien massakoostumus jälleenkäsitellyssä polttoaineessa (33 000 - 45 000 MWd / tMLi ) viisi vuotta reaktorin purkamisen jälkeen. Elinten, joiden ajanjakso on alle tuhat vuotta, taulukossa on esitetty ensimmäinen erittäin pitkäikäinen (yli tuhat vuotta) isotooppi, jonka on havaittu vähenevän kohti vakaata tilannetta (lyijy useimmissa tapauksissa).

Runko	Aika	% min	% max	1. s alas pitkä käyttöikä	Jälkeläisjakso	Havainto
CM 242	162,19 d	0,01	0,03	U 234	245,5 ka	kautta 238 Pu
Hyvin lyhyt elämä	<1 a	0,01	0,03
CM 244	18,1 a	2.50	4.00	Pu 240	6,56 ka
CM 243	29,1 a	0,03	0,05	Pu 239	24,1 ka
Keskimääräinen keskimääräinen käyttöikä	1 a << 31 a	2.53	4.05
Np 237	2.144 Oma	45,00	55.00
Tark. 241	432,2 a	30.00	33.00	Np 237	2.144 Oma
Tark. 243	7,37 ka	12.00	14.00
CM 245	8,5 ka	0,15	0,20
Olen 242m	141 a	0,08	0.12	U 234	245,5 ka
CM 246	4,73 ka	0,02	0,04
Pitkä käyttöikä	> 31 a	87,25	100,0
loppusumma	ei sovellettavissa	100,0	100,0			2,7 - 3,2% FP: stä

Kaikki nämä tekijät, erityisesti ne, joilla on lyhyt ja keskimääräinen käyttöikä, edistävät merkittävästi käytetyn polttoaineen ja jätteen termistä vapautumista. Ne kaikki ovat alfasäteilijöitä tai heillä on alfa-alaisia jälkeläisiä, jotka tuottavat siksi heliumia.

Pieniin aktinideihin (AMin) liittyvät riskit ja vaarat

Uudelleenkäsittelylaitoksessa amiinit, oksidien kemiallisessa tilassa, löytyvät sekoitettuna fissiotuotteiden (PF) kanssa. Lasiin sisällytettynä ne muodostavat osan C-tyypin jätettä (HAVL). Yleensä ne edustavat radioaktiivista jätettä, joka aiheuttaa suurimmat ongelmat, erityisesti radioaktiivisen jätteen varastoinnin syvässä geologisessa kerroksessa seuraavista syistä :

alfan aiheuttajina niillä on korkea kemiallinen ja radiologinen myrkyllisyys, jos alkuaine pääsee ravintoketjuun (hengitettynä, ruiskutettuna tai nautittuina);
ne antavat voimakasta lämpöä; aktinidien alfa-päästöt ovat kaikki suurella energialla, luokkaa 4,5 - 5,5 MeV ;
ne luovuttavat heliumia, jonka epäillään pystyvän heikentämään jätteen pakkaamiseen käytetyn lasin yhtenäisyyttä.

Toisaalta on todettu, että heillä on vain hyvin heikko liikkuvuus maaperässä ja ympäristössä, jossa ne olisivat hajallaan.

Yhteenvetotaulukko


Aktinidit hajoamisketjun kautta				Aika a	Fissiotuotteet tuotannon runsauden mukaan
4 n	4 n +1	4 n +2	4 n +3		Fissiotuotteet tuotannon runsauden mukaan
4 n	4 n +1	4 n +2	4 n +3			2,25-3,5%	0,015-0,7%	<0,0065%
228 Ra № 0				4–6	†		155 Eu þ 0
244 cm 1	241 Pu ƒ 1	250 Vrt. 1	227 Ac № 1	10–29		90 Sr 1	85 Kr 1	113m Cd þ 1
232 U ƒ 1		238 Pu 1	243 cm ƒ 1	29–97		137 Cs 1	151 Sm þ 1	121m Sn 1
	249 Vrt. Ƒ 2	242m am ƒ 2		141–351	Ei fissiotuotteen on puoliintumisaika välillä 100 ja 100000 vuotta
	241 Am 2		251 Vrt. Ƒ 2	430–900
		226 Ra № 3	247 Bk 3	1,3k - 1,6k
240 Pu 3	229 Th 3	246 cm 3	243 tark. 3	4.7k - 7.4k
	245 Cm ƒ 3	250 cm3		8,3k - 8,5k
			239 Pu ƒ 4	24.11k
		230 Th № 4	231 Pa № 4	32k - 76k
236 Np ƒ 5	233 U ƒ 5	234 U № 5		100k - 250k	‡	99 Tc ₡ 5	126 Sn 5
248 cm 5		242 Pu 5		280k - 375k			79 Katso ₡ 5
				1,53 M		93 Zr 6
	237 Np 6			2,1 - 6,5 M		135 Cs ₡ 6	107 Pd 6
236 U 7			247 cm ƒ 7	15M - 24M			129 ₡ 7
244 Pu № 7				80M	Ei atomia yli 15,7 Ma
232 Th № 9		238 U № 9	235 U № 9	0,703 G - 14 G	Ei atomia yli 15,7 Ma
Selite ₡ Sieppaa poikkileikkaus 8–50 navetta ƒ Metastabiili m halkeamiskyky № Luonnollinen isotooppi þ Neutronimyrkky (sieppauspoikkileikkaus yli 3000 navetta) † Alue 4 a - 97 a: keski- ikäiset halkeamistuotteet ‡ Au - yli 100 ka : pitkäikäinen fissiotuote a = Julian vuosi = tarkalleen 365,25 päivää

Huomautuksia ja viitteitä

(sisään) RA Fields, MH Studier, H. Diamond, JF Mech, MG Inghram GL Pyle, CM Stevens, S. Fried, WM Manning, A. Ghiorso, SG Thompson, Higgins GH ja GT Seaborg, " transplutonium Elements in Thermonuclear Testijätteet ” , Physical Review , voi. 102, n o 1, Huhtikuu 1956, s. 180-182 ( DOI 10,1103 / PhysRev.102.180 , Bibcode 1956PhRv..102..180F , lukea verkossa )
Pieniä aktinideja on 2,7–3,2 painoprosenttia fissiotuotteita
(in) CRC Handbook of Chemistry and Physics , jakso 1: Basic vakiot, yksiköt, ja muuntaminen tekijät , momentti: Electron konfiguraatio Neutraali atomien perustilassa , 84 th ed. , verkossa, CRC Press, Boca Raton, Florida, 2003.
(in) " radioaktiiviset alkuaineet " päälle IUPAC (IUPAC) - komission Isotooppiset runsaus ja Atomic Painot (CIAAW) ,2012(käytetty 16. helmikuuta 2017 ) .
(sisään) Elena S. Craft, Aquel W. Abu-Qare Meghan Flaherty, Melissa C. Garofalo, Heather L. Rincavage ja Mohamed B. Abou-Donia, " Köyhdytetty uraani ja luonnollinen: kemia ja toksikologiset vaikutukset " , Journal of Toxicology ja Environmental Health, osa B , voi. 7, n o 4, Heinä-elokuu 2004, s. 297-317 ( PMID 15205046 , DOI 10.1080 / 10937400490452714 , lue verkossa )
(in) Rita Hindin, Doug Brugge ja Bindu Panikkar, " Köyhdytettyjen uraaniaerosolien teratogeenisuus: Katsaus epidemiologisesta näkökulmasta " , Environmental Health , voi. 4, 26. elokuuta 2005, s. 17 ( PMID 16124873 , PMCID 1242351 , DOI 10.1186 / 1476-069X-4-17 , lue verkossa )
(in) Darryl P. Arfsten, Kenneth R. Still Glenn D. Ritchie, " Katsaus vaikutuksista uraanin ja köyhdytetyn uraanin altistuminen on lisääntymiseen ja sikiön kehitykseen " , toksikologian ja Industrial Health , vol. 17, n luu 5-10 Kesäkuu 2001, s. 180-191 ( PMID 12539863 , DOI 10.1191 / 0748233701th111oa , lue verkossa )
(in) JL Domingo, JL Paternain, JM ja J. Llobet Corbella, " Uraanin kehitystoksisuus hiirissä " , Toxicology , Voi. 55, nos . 1-2, Huhtikuu 1989, s. 143-152 ( PMID 2711400 , DOI 10.1016 / 0300-483X (89) 90181-9 , lue verkossa )
(in) Jay H. Lehr ja Janet K. Lehr (2000), Standard Handbook of Environmental Science, terveys- ja teknologia , McGraw-Hill Professional, s. 2–38 ( ISBN 0-07-038309-X ) .
(in) " World Uranium Mining Production " (katsottu 8. helmikuuta 2017 ) .
Fermi, E., " Mahdollinen tuotanto alkuaineita suurempi atomiluku kuin 92 ", Nature , voi. 133, n ° 3372,1934, s. 898-899 ( DOI 10.1038 / 133898a0 , Bibcode 1934Natur.133..898F )
Jagdish Mehra ja Helmut Rechenberg, Kvanttiteorian historiallinen kehitys , Springer,2001( ISBN 978-0-387-95086-0 , lue verkossa ) , s. 966–.
Nobelium ja lawrencium löydettiin lähes samanaikaisesti American ja Neuvostoliiton tutkijat.
Martin Heinrich Klaproth , " Chemische Untersuchung des Uranits, einer neuentdeckten metallischen Substanz ", Chemische Annalen , voi. 2,1789, s. 387–403 ( lue verkossa )
E.-M. Péligot, " Uranium Research ", Annals of Chemistry and Physics , voi. 5, n o 5,1842, s. 5–47 ( lue verkossa )
Ingmar Grenthe, aktinidi- ja transaktinidielementtien kemia ,2006( DOI 10.1007 / 1-4020-3598-5_5 ) , "uraani".
Zimmerman, Ann., 213, 290 (1882); 216, 1 (1883); Ber. 15 (1882) 849
Berzelius, JJ, " Untersuchung eines neues Minerals und einer darin erhalten zuvor unbekannten Erde (Uuden mineraalin ja sen sisältämän aiemmin tuntemattoman maan tutkimus) ", Annalen der Physik und Chemie , voi. 16, n ° 7,1829, s. 385-415 ( DOI 10,1002 / andp.18290920702 , Bibcode 1829AnP .... 92..385B , lukea verkossa )(nykyaikainen lainaus: Annalen der Physik , osa 92, nro 7, s.385–415)
Berzelius, JJ, " Undersökning af ett nytt mineral (Thorit), som innehåller en förut obekant jord (Uuden mineraalin (toritiitin) tutkiminen, kuten aiemmin tuntemattomassa maassa) ", Kungliga Svenska Vetenskaps Akademiens Handlingar (Transaction of the Ruotsin kuninkaallinen tiedeakatemia) ,1829, s. 1–30
André-Louis Debierne, ” Uudesta radioaktiivisesta materiaalista ”, Proceedings , voi. 129,1899, s. 593–595 ( lue verkossa )
André-Louis Debierne, ” Uudesta radioaktiivisesta materiaalista - aktiniumi ”, Proceedings , voi. 130, 1900–1901, s. 906–908 ( lue verkossa )
HW Kirby, " Actiniumin löytäminen ", Isis , voi. 62, n ° 3,1971, s. 290–308 ( DOI 10.1086 / 350760 , JSTOR 229943 )
JP Adloff, " Kiistanalaisen löydön satavuotisjuhla: aktinium ", Radiochim. Acta , Voi. 88, nos . 3-4_2000,2000, s. 123-128 ( DOI 10,1524 / ract.2000.88.3-4.123 )
John Emsley, Nature's Building Blocks: AZ Guide to the Elements , Oxford, Englanti, Iso-Britannia, Oxford University Press,11. elokuuta 2003( ISBN 0-19-850340-7 , lue verkossa ) , "Protactinium", s. 347-349.
Plutoniumin tuotanto , American Scientists Federation .
Reino W. Hakala , ” Letters ”, Journal of Chemical Education , voi. 29, n ° 11,1952, s. 581 ( DOI 10,1021 / ed029p581.2 , Bibcode 1952JChEd..29..581H )
George B. Kauffman , " Victor Moritz Goldschmidt (1888–1947): kunnianosoitus modernin geokemian perustajalle hänen kuolemansa 50-vuotispäivänä ", The Chemical Educator , voi. 2, n o 5,1997, s. 1–26 ( DOI 10.1007 / s00897970143a )
Cross osat 233 U kello wwwndc.jaea.go.jp .
92-U-238 poikkileikkauspöytä
Pu 239: n poikkileikkaukset
94-Pu-240 poikkileikkauspöytä
94-Pu-241 poikkileikkauspöytä
94-Pu-242 poikkileikkauspöytä
Nuclide - Laraweb Emission Library: Luettelo americium 241: n päästöistä
95-Am-241 poikkileikkaustaulukko
(en-USA) A. Sasahara et ai. , ” Neutron ja Gamma Ray Lähde arviointi LWR korkean palaman UO 2 ja MOX käytettyä polttoainetta ” , Journal of Nuclear Science and Technology , voi. 41, n o 4,2004, s. 448–456 ( DOI 10.3327 / jnst.41.448 , lue verkossa ) artikkeli / 200410 / 000020041004A0333355.php Tiivistelmä
95-Am-241m poikkileikkauspöytä
95-Am-243 poikkileikkauspöytä
tMLi: alkutonnin raskasmetalli.
Katso artikkeli Decay chain .
Katso artikkelit Radioaktiivinen jäte ja radioaktiivinen jäte, joka syntyy ydinperäisen sähkön tuotannosta Ranskassa .
http://www.laradioactivite.com/fr/site/pages/Verres_R7T7.htm
http://www.laradioactivite.com/fr/site/pages/RadiotoxiciteCU.htm

( fr ) Tämä artikkeli on osittain tai kokonaan otettu Wikipedian englanninkielisestä artikkelista " Actinide " ( katso kirjoittajaluettelo ) .

Katso myös

Aiheeseen liittyvät artikkelit

Bibliografia

Ulkoiset linkit

" IUPAC " (käytetty 21. toukokuuta 2016 ) : Virallinen jaksollinen taulukko21. toukokuuta 2016 ; jaksollisen taulukon linkkisivu

Hei

Olla

Syntynyt

N / A

Joo

Tai

Ässä

Huom

Sisään

Sinä

Minä

Tämä

Oli

Lukea

Sinun

Luu

Klo

Voisi

Olen

Vrt

119

120

121

122

123

124

125

126

127

128

129

130

131

132

133

134

135

136

137

138

139

140

141

142

alkali Metals	Alkalinen maa	Lantanidit	siirtyminen metallit	Huono metalli	Metalli- aukot	Ei- metallit	halogeeni geenit	Noble kaasujen	Kohteet luokittelemattomat
		Aktinidit
		Superaktinidit