Радиоактивные изотопы и их применение | страница 33
Вторым источником радиоактивных изотопов в ядерном реакторе является процесс деления урана или другого делящегося материала в ядерном реакторе. При делении образуются бета-излучающие радиоактивные изотопы 34 химических элементов, начиная в периодической системе от № 30 — цинка и до № 63 — европия включительно. Среди этих изотопов есть много изотопов с маленькими периодами полураспада, но ряд изотопов обладает периодами полураспада, удобными для их использования в различных областях науки, техники и военном деле. В таблице на стр. 59–60 приведены наиболее важные долгоживущие изотопы, получающиеся при делении урана.
| Наиболее важные долгоживущие изотопы, получающиеся при делении урана | ||
|---|---|---|
| Название элемента | Символ изотопа | Период полураспада |
| Цинк | Zn>72 | 2,04 дня |
| Мышьяк | As>76 | 1,11 дня |
| Бром | Br>82 | 1,5 дня |
| Рубидий | Rb>86 | 19,5 дня |
| Стронций | Sr>89 | 54,5 дня |
| Sr>90 | 28 лет | |
| Иттрий | Y>91 | 61 день |
| Цирконий | Zr>95 | 65 дней |
| Ниобий | Nb>95 | 38,7 дня |
| Молибден | Mo>99 | 2,8 дня |
| Технеций | Tc>99 | 2,12∙10>5 лет |
| Рутений | Ru>103 | 38,9 дня |
| Ru>106 | 290 дней | |
| Кадмий | Cd>113 | 1,54 дня |
| Cd>115 | 5,1 года | |
| Олово | Sn>123 | 43 дня |
| Сурьма | Sb>125 | 2,75 лет |
| Теллур | Te>127 | 90 дней |
| Te>129 | 35,5 дня | |
| Иод | I>131 | 8,14 дня |
| Цезий | Cs>137 | 33 года |
| Барий | Вa>140 | 13,4 дня |
| Лантан | La>140 | 1,65 дня |
| Церий | Ce>141 | 33,11 дня |
| Ce>144 | 282 дня | |
| Празеодим | Pr>143 | 13,5 дня |
| Неодим | Nd>147 | 11,9 дня |
| Прометий | Pm>147 | 2,26 года |
| Самарий | Sm>151 | 73 года |
| Европий | Eu>154 | 16 лет |
| Eu>155 | 1,7 года | |
| Eu>156 | 15,4 дня | |
Кроме того, в ядерном реакторе из урана 238 под действием нейтронов образуется плутоний 239.
Продукты деления мешают дальнейшему протеканию цепной реакции деления в ядерном реакторе. Они поглощают нейтроны и прекращают процесс деления. Ядерный реактор зашлаковывается, поэтому урановые стержни приходится заменять новыми. В условиях атомной электростанции СССР допускается выгорание (деление) 20% первоначального количества урана 235.
Урановый стержень, в котором накопились продукты деления и плутоний, вынимают из ядерного реактора и подвергают растворению в кислоте. Из раствора отделяют продукты деления и плутоний, тем самым добывая делящийся материал — плутоний — и очищая уран от «осколков» деления. Этот процесс отделения сложен и дорог, так как в большом количестве урана содержится ничтожное количество плутония. Отделение проводится на полностью автоматизированном заводе, так как процесс выделения опасен для здоровья людей. Чтобы получить в день 1 килограмм плутония, необходимо построить большой ядерный реактор, по американским данным, тепловой мощностью в 2 000 000 киловатт. Такой реактор содержит много тонн урана. Плутоний и радиоактивные изотопы, получающиеся в результате работы ядерного реактора, являются ценными продуктами. Плутоний может служить вместо урана 235 ядерным горючим, так как он, подобно урану 235, делится под действием нейтронов с выделением нескольких нейтронов и большого количества энергии.
