פתיחת התפריט הראשי

שינויים

הוסרו 27 בתים ,  לפני 6 שנים
מ
אין תקציר עריכה
'''אורניום־235אורניום-235''' הוא [[איזוטופ]] של [[אורניום]] המכיל 235 [[נוקלאון|נוקלאונים]] (92 [[פרוטון|פרוטונים]] ו-143 [[נייטרון|נייטרונים]]). הוא מהווה כ 0.72% מסך המסה של האורניום הטבעי המצוי במחצבים על פני כדור הארץ, ובכך הוא איזוטופ האורניום השני בשכיחותו לאחר אורניום־238אורניום-238.
[[תמונהקובץ:Nuclear_fuel_pellets.jpeg|שמאל|ממוזער|250px|כדוריות ומוט דלק גרעיני]]
 
למרות נדירותו היחסית, <sup>235</sup>U הוא האיזוטופ החשוב ביותר בתעשייה הגרעינית, שכן בניגוד ל–ל-<sup>238</sup>U הוא [[חומר בקיע]]: חומר שגרעינו יכול לעבור [[ביקוע גרעיני]] מאולץ כתוצאה מפגיעת [[נייטרון]] ובכך לאתחל [[תגובת שרשרת גרעינית]]. ה[[אנרגיה]] הרבה המשתחררת בתהליך היא ההופכת אותו לדלק ב[[כור גרעיני|כורים גרעיניים]] ולמרכיב חיוני ב[[פצצת ביקוע גרעיני|פצצות גרעיניות]]. גם לשחרור הנייטרונים תפקיד חשוב בכורים גרעיניים המשמשים לייצור [[פלוטוניום]].
 
יחד עם [[פלוטוניום|<sup>239</sup>Pu]] ו–ו-<sup>235</sup>U, <sup>232</sup>U הוא אחד משלושת החומרים הבקיעים היחידים בשימוש, והיחידי המצוי באופן טבעי בכדור הארץ.
 
השיעור הנמוך של <sup>235</sup>U באורניום טבעי אינו מאפשר שימוש באורניום טבעי לצורך הפקת אנרגיה גרעינית. לשם כך יש לבצע תהליך ארוך, יקר ומורכב של [[העשרת אורניום]], המעלה את ריכוז ה-<sup>235</sup>U באופן מלאכותי.
 
ה[[מסה]] של <sup>235</sup>U במצב היסוד היא 235.0439299[[יחידת מסה אטומית|u]], וה[[ספין]] של הגרעין הוא 7/2.
 
==ביקוע גרעיני כתוצאה מפגיעת נייטרון==
התכונה החשובה ביותר של <sup>235</sup>U היא יכולתו לעבור [[ביקוע גרעיני]] כתוצאה מפגיעת [[נייטרון]], ולהתפרק לשני גרעינים קטנים יותר, תוך שחרור נייטרונים הממשיכים לבקע גרעינים נוספים שלו באופן דומה, וכך הלאה בתהליך העשוי לייצר [[תגובת שרשרת גרעינית]].
 
כאשר נייטרון פוגע בגרעין של <sup>235</sup>U הוא יכול להתחבר אליו וליצור גרעין מעורר בלתי־יציבבלתי-יציב של <sup>236</sup>U, המתפרק מיד לשני גרעינים קטנים יותר (ולעתים נדירות לשלושה), תוך פליטת מספר נייטרונים, לרוב שניים או שלושה (בממוצע כ-2.5 נייטרונים לביקוע, לעומת ממוצע של כ-3 ב־ב-<sup>239</sup>Pu).
 
קיימים מספר אופני ביקוע אפשריים, חלקם מומחשים בנוסחאות הבאות:
 
: <math>\ ^{235}U + ^1 n \rarr ^{236}U^* \rarr ^{92}Kr + ^{141}Ba + 3 ^1 n </math>
: <math>\ ^{235}U + ^1 n \rarr ^{236}U^* \rarr ^{90}Kr + ^{144}Ba + 2 ^1 n </math>
: <math>\ ^{235}U + ^1 n \rarr ^{236}U^* \rarr ^{90}Rb + ^{143}Cs + 3 ^1 n </math>
 
<small>[[צסיום]]=Cs, [[רובידיום]]=Rb, [[באריום]]=Ba, [[קריפטון]]=Kr, [[אורניום]]=U, [[נייטרון]]=n</small>
 
תוצרי הביקוע (הגרעינים שנוצרים בתהליך) אינם דומים במסתם. עבור אורניום-235 [[מספר מסה|מספרי המסה]] של תוצרי הביקוע מתפלגים סביב 135 עבור תוצר הביקוע הכבד יותר, וסביב 95 עבור תוצר הביקוע הקל יותר.
 
בכל אחת מצורות הפירוק האפשריות, סך מסת תוצרי הביקוע קטנה מעט מזו של <sup>235</sup>U והנייטרון הפוגע, הפרש המשתחרר בצורת אנרגיה. האנרגיה הממוצעת המשתחררת מביקוע גרעין אחד של <sup>235</sup>U היא כ-200 [[אלקטרון וולט|MeV]] (לעומת כ-210 MeV עבור פלוטוניום).
 
חשיבות מיוחדת יש לאנרגיה הקינטית של הנייטרון הפוגע הנדרשת עבור ביקוע. קיימים איזוטופים כבדים רבים שגרעיניהם יכולים להתבקע מפגיעת נייטרונים מהירים, אולם עבור רובם, האנרגיה הקינטית של הנייטרון הנדרשת כדי שיהיה סיכוי משמעותי שהוא יבקע את הגרעין, גבוהה מהאנרגיה הממוצעת שיש לנייטרון '''שנפלט''' בביקוע (סדר גודל של למעלה מ-MeV). לכן בחומרים אלה לא מתפתחת תגובת שרשרת, כלומר הם אינם חומרים בקיעים.
 
לעומת זאת, ב–ב-<sup>235</sup>U, הסיכוי לביקוע עם ירידת האנרגיה של הנייטרון הפוגע לא רק שאינו קטן, אלא אף עולה דרמטית: עבור נייטרון בעל אנרגיה של MeV (מיליון אלקטרון וולט), [[חתך פעולה|חתך הפעולה]] לביקוע כתוצאה מפגיעתו הוא בסדר גודל של 1b, לעומת נייטרון עם אנרגיה של מאית האלקטרון וולט, עבורו חתך הפעולה הוא בסדר גודל של כ-1000b, כלומר הסיכוי לביקוע עבורו גדל פי אלף [http://www.uic.com.au/uicphys.htm]. תכונה זו היא ההופכת את ה–ה-<sup>235</sup>U (ועוד מספר מועט של איזוטופים כבדים) ל[[חומר בקיע]] אשר ניתן להשתמש בו ליצירת תגובת שרשרת גרעינית. תכונה זו אף מאפשרת להגביר את תגובת השרשרת על ידי שימוש בחומרים המאיטים את הנייטרונים המבקעים. חומרים אלו, כמו [[מים כבדים]] או [[גרפיט]], נמצאים בשימוש בכורים גרעיניים.
 
==דעיכה ספונטנית==
<sup>235</sup>U הוא איזוטופ [[רדיואקטיביות|רדיואקטיבי]], אולם [[זמן מחצית חיים|זמן מחצית החיים]] שלו הוא ארוך ביותר: 703.8 מיליון שנים.
 
כמעט תמיד הוא [[דעיכה רדיואקטיבית|דועך]] ב[[קרינת אלפא|התפרקות אלפא]] ל-[[תוריום|<sup>231</sup>Th]] תוך פליטת אנרגיה של 4.679 [[אלקטרון וולט|MeV]]. בנוסף, גרעין של <sup>235</sup>U יכול לעבור [[ביקוע גרעיני]] ספונטני, בו הוא מתפרק לשני גרעינים קלים יותר תוך פליטת נייטרונים, אולם הסיכוי להתפרקות כזו קטן מאוד, רק כאחת מתוך 10 מיליארד התפרקויות. בנוסף, כאחת מתוך 100 מיליארד התפרקויות היא דעיכה בה נפלט גרעין [[נאון]] והגרעין הופך לגרעין [[עופרת]].
 
==קישורים חיצוניים==
* [http://www.uic.com.au/uicphys.htm Some Physics of Uranium] - מהאתר של "[[:en:Uranium Information Centre|Uranium Information Centre]]"
* [http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/nucene/fission.html Nuclear Fission] מהאתר HyperPhysics של אוניברסיטת מדינת ג'ורג'יה
 
[[קטגוריה:איזוטופים של אורניום]]