Ensiklopedia

Uranium-234, ²³⁴ U

sampel uranium-234 oksida
Umum
Simbol	234 U
	uranium-234, U-234, Uranium II ( hist )
Proton ( Z )	92
Neutron ( N )	142
Data nuklida
Kelimpahan alam	0,0054%
Waktu paruh ( t 1/2 )	246.000 tahun
Isotop induk	238 U (alfa, beta, beta) 234 Pa ( β − ) 238 Pu ( α )
Produk peluruhan	230 Th
Mode peluruhan
Mode peluruhan	Energi peluruhan ( MeV )
Peluruhan alfa	4,8
Isotop uranium Tabel nuklida lengkap

Uranium-234 ( ²³⁴ U atau U-234 ) adalah sebuah isotop uranium . Dalam uranium alam dan bijih uranium, ²³⁴ U terjadi sebagai produk peluruhan tidak langsung dari uranium-238 , tetapi hanya 0,0055% (55 bagian per juta ) dari uranium mentah karena waktu paruhnya yang hanya 245.500 tahun hanya sekitar 1 18000 dari waktu paruh ²³⁸ U. Jadi laju ²³⁴ U hingga ²³⁸ U dalam sampel alami setara dengan laju waktu paruh satu sama lain. Jalur utama produksi ²³⁴ U melalui peluruhan nuklir adalah sebagai berikut: inti uranium-238 memancarkan partikel alfa menjadi torium-234 . Selanjutnya, dengan waktu paruh yang pendek, inti ²³⁴ Th memancarkan partikel beta menjadi protaktinium-234 ( ²³⁴ Pa), atau lebih mungkin isomer nuklir yang dilambangkan dengan ^234m Pa. Akhirnya, inti ²³⁴ Pa atau ^234m Pa memancarkan partikel beta lain menjadi inti ²³⁴ U.

Inti uranium-234 meluruh dengan peluruhan alfa menjadi torium-230, kecuali untuk fraksi kecil (bagian per miliar) inti yang mengalami fisi spontan .

Ekstraksi sejumlah kecil ²³⁴ U dari uranium alam dapat dilakukan dengan menggunakan pemisahan isotop , serupa dengan yang digunakan untuk pengayaan uranium biasa . Namun, tidak ada permintaan nyata dalam kimia , fisika , atau teknik untuk mengisolasi ²³⁴ U. Sampel murni yang sangat kecil dari ²³⁴ U dapat diekstraksi melalui proses pertukaran ion kimia - dari sampel plutonium-238 yang telah berumur untuk memungkinkan beberapa peluruhan ke ²³⁴ U melalui peluruhan alfa .

Uranium yang diperkaya mengandung lebih banyak ²³⁴ U daripada uranium alami sebagai produk sampingan dari proses pengayaan uranium yang bertujuan untuk memperoleh uranium-235 , yang mengonsentrasikan isotop yang lebih ringan bahkan lebih kuat daripada ²³⁵ U. Makalah penelitian IAEA TECDOC-1529 menyimpulkan bahwa kandungan ²³⁴ U dari bahan bakar yang diperkaya berbanding lurus dengan derajat ²³⁵ U—pengayaan dengan 2% ²³⁵ U menghasilkan 150 g ²³⁴ U/ton HM, dan pengayaan 4,5% ²³⁵ U yang paling umum menghasilkan 400 g ²³⁴ U/ton HM. ^{[ 1 ]} Peningkatan persentase ²³⁴ U dalam uranium alam yang diperkaya dapat diterima di reaktor nuklir saat ini. dan didaur ulang (diperkaya kembali) mengandung fraksi ²³⁴ U yang bahkan lebih tinggi. Hal ini menguntungkan karena meskipun ²³⁴ U tidak bersifat fisil , ia cenderung menyerap neutron lambat dalam reaktor nuklir yang mengembangbiakkan ²³⁵ U. Ini jauh lebih efisien daripada rangkaian langkah ²³⁸ U + n → ²³⁹ Np → ²³⁹ Pu dalam mengganti konsumsi isotop fisil.

Uranium-234 memiliki sekitar 100 barn untuk neutron termal , dan sekitar 700 barn untuk integral resonansinya - rata-rata neutron yang memiliki kisaran energi menengah. Dalam , isotop non-fisil ²³⁴ U dan ²³⁸ U menangkap pembiakkan neutron isotop fisil ²³⁵ U dan ²³⁹ Pu berturut-turut. ²³⁴ U diubah menjadi ²³⁵ U dengan lebih mudah dan oleh karena itu pada laju yang lebih besar dari ²³⁸ U adalah menjadi ²³⁹ Pu (melalui neptunium-239 ) karena ²³⁸ U memiliki penampang penangkap neutron yang jauh lebih kecil, hanya 2,7 barn. Dalam reaksi ²³⁴ U + n → ²³⁵ U, kandungan ²³⁴ U dari bahan bakar yang diperkaya 4,5% turun secara stabil selama periode iradiasi turun dari 450g/ton HM menjadi 205g/ton HM dalam bahan bakar dengan iradiasi 60GWd/ton HM. ^{[ 2 ]}

Selain itu, reaksi (n, 2n) dengan neutron cepat juga mengubah sejumlah kecil ²³⁵ U menjadi ²³⁴ U. Hal ini dilawan dengan konversi cepat dari ²³⁴ U yang tersedia menjadi ²³⁵ U melalui penangkapan neutron termal. Bahan bakar bekas mungkin mengandung sebanyak 0,010% ²³⁴ U, atau 100 bagian per juta , fraksi yang lebih tinggi daripada 55 bagian per juta dari uranium alam. Uranium terdeplesi yang dipisahkan selama proses pengayaan mengandung jauh lebih sedikit ²³⁴ U (sekitar 0,001% ^{[ 3 ]} ) yang membuat radioaktivitas uranium terdeplesi sekitar setengah dari uranium alami. Uranium alami memiliki konsentrasi "keseimbangan" ²³⁴ U—titik di mana jumlah peluruhan yang sama dari ²³⁸ U dan ²³⁴ U akan terjadi.