Den neptunium ( Np ) er et syntetisk element , der har følgelig ingen atommasse standard. Som alle syntetiske elementer har den ingen stabile isotoper . Den første isotop, der blev syntetiseret i 1940, var neptunium 239 ( 239 Np) ved at bombardere 238 U med neutroner for at producere 239 U, som derefter gennemgår β-henfald til dannelse af 239 Np.
20 radioisotoper af neptunium blev karakteriseret, den mest stabile var neptunium 237 ( 237 Np) med en halveringstid på 2,14 millioner år, efterfulgt af neptunium 236 ( 236 Np) med en halveringstid på 154.000 år og neptunium 235 ( 235 Np) med en halveringstid på 396,1 dage. Alle andre isotoper har en halveringstid på mindre end 4,5 dage og størstedelen mindre end 50 minutter. Neptunium har også fire nukleare isomerer , den mest stabile er 236m Np (t ½ 22,5 timer).
Isotoper af neptunium har en atommasse på mellem 225,0339 u ( 225 Np) og 244,068 u ( 244 Np).
Den vigtigste henfaldsmåde for isotoper, der er lettere end 237 Np, den mest stabile isotop, er elektronindfangning (også med en god del af α-emission ) og for tungere elementer β-emission . De vigtigste forfaldsprodukter til lette isotoper er isotoper af uran og protactinium , de af tungere isotoper er isotoper af plutonium .
Den neptunium 235 ( 235 Np) har ring 142 neutroner og 93 protoner . Det har en halveringstid på 396,1 dage og en molær masse på 235,044 063 g / mol . Denne isotop henfalder:
Den neptunium 236 ( 236 Np) har en kerne 143 neutroner og 93 protoner . Det har en halveringstid på 154.000 år og en molær masse på 236.046 57 g / mol .
Det kan gå i opløsning:
Det er et fissilt materiale med en kritisk masse på 6,79 kg.
Det kan produceres fra americium 240 ved α radioaktivitet.
Den neptunium-237 ( 237 Np) har ring 143 neutroner og 93 protoner . Det har en halveringstid på 2.144 millioner år.
237 Np henfalder ifølge neptunium-serien til thallium , i modsætning til de fleste actinider, der henfalder til blyisotoper .
Det er for nylig blevet vist, at 237 Np kan opretholde en kædereaktion med hurtige neutroner , som i et atomvåben . Det har dog lav sandsynlighed for fission, når det bombarderes af termiske neutroner , hvilket gør det utænkeligt at bruge det som brændstof i en atomreaktor .
237 Np er den eneste isotop af neptunium, der produceres i betydelige mængder i atombrændstofcyklussen , både og successivt ved neutronindfangning på uran 235 (som gennemgår fissioner det meste af tiden, men ikke hele tiden.) Og på uran 236 , eller ved reaktion (n, 2n), hvor en hurtig neutron lejlighedsvis kan komme i kontakt med en neutron frigivet af uran 238 eller en af plutoniums isotoper . På lang sigt dannes 237 Np også fra brugt nukleart brændsel som et nedbrydningsprodukt af americium 241 .
237 Np menes at være en af de mest mobile isotoper i Yucca Mountain kerneaffaldsregisteret .
Neptunium er til stede i sporform i naturen som følge af neutronindfangning af uranatomer i en naturlig atomreaktor .
Den 237 Np blev indledningsvis hovedsagelig som følge af nedfald af atmosfæriske atomprøvesprængninger (ved indfangning af neutroner af uran). Jordnedfaldsaktiviteten på 237 Np produceret ved denne lejlighed blev evalueret til 4 × 10 13 Bq for den nordlige halvkugle med en aktivitet på 0,2 Bq m -2 estimeret i Europa for 1954-1983, men I IRSN påpeger, at de gamle data er ”usikre på grund af ineffektive målemetoder”, mens vi nu ved, hvordan man måler det ved 0,1 mBq kg −1 .
Siden da er hovedkilden (udledninger på 237 Np) blevet oparbejdning af nukleart affald (bestrålet brændstof), for eksempel for 1999 er udledningerne på 237 Np anslået til 2 × 10 8 Bq i de flydende spildevand, der udledes i kanalen ved ' La Hague-anlægget og ved 3 × 10 10 Bq i 1997 for søsteranlægget på Sellafield .
Isotoperne af neptunium er alle radioaktive og alfa-udsendere (selvom det også er β-udsendere for nogle).
For eksempel blev en betydelig mængde Np 239 frigivet af Fukushima-katastrofen i 2011, især fundet i jord og planter (mere end 1000 Bq / kg jord), fra den første måned efter ulykken og indtil ti kilometer fra strømmen station.
De faktiske eller potentielle miljøpåvirkninger af Np-isotoper såvel som deres miljømæssige og metaboliske kinetik er dårligt forstået.
IRSN har offentliggjort et undervisningsark på 237 Np (det ene med den længste halveringstid ; 2,14 × 10 6 år for en specifik aktivitet på 2,61 × 107 Bq g -1 ) og miljøet .
"Relativt mobil i det terrestriske miljø" vandrer den moderat i jordbunden (bedre i et surt miljø), men mere end plutonium , americium eller curium, som den derfor kan slå i en sky af forurening under jorden . Ifølge IRSN er dens "opholdstid (halveringstid) i den overfladiske horisont af dyrket græsareal omkring 4 til 8 år" og dens "rodabsorption stiger med faldende pH" . Der ser ud til at være få data (et par undersøgelser af laboratorierotter) om overførsel fra plante til dyr og deres kinetik i organismer. IRSN rapporterer en "stigning i den gastrointestinale absorption af neptunium hos ammende hunner" og en overførsel til oksekød, der er "100 gange større end for andre transuranics " . I mangel af data antages det, at dets adfærd i miljøet kan sammenlignes med plutonium (skønt det har vist sig, at den vandrer hurtigere i jordbunden, og at adsorptionen på suspenderet stof i det marine miljø ( Irske Hav ) er mindre vigtigt end for andre transuranics; svagere med to til tre størrelsesordener end for plutonium) ifølge Coughtrey & Jackson, 1984 citeret af IRSN, der citerer analyser af alger udført nedstrøms i nedstrøms Hanford-atomområdet (Columbia-floden), hvilket tyder på at alger kunne bioakkumulere det. Ifølge IRSN, til søs, ville biotilgængeligheden af neptunium imidlertid være mindre end for andre transuraniske stoffer (for eksempel "i en størrelsesorden lavere end plutonium" . "
Isotop symbol |
Z ( p ) | N ( n ) | isotopisk masse | Halvt liv | Forfaldstilstand (er) |
Isotop (er) -son | Nukleart spin |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Spændingsenergi | |||||||
225 Np | 93 | 132 | 225.03391 (8) | 3 # ms [> 2 µs] | a | 221 Pa | 9 / 2- # |
226 Np | 93 | 133 | 226.03515 (10) # | 35 (10) ms | a | 222 Pa | |
227 Np | 93 | 134 | 227.03496 (8) | 510 (60) ms | α (99,95%) | 223 Pa | 5 / 2- # |
β + (0,05%) | 227 U | ||||||
228 Np | 93 | 135 | 228.03618 (21) # | 61,4 (14) s | β + (59%) | 228 U | |
α (41%) | 224 Pa | ||||||
β + , FS (0,012%) | (varieret) | ||||||
229 Np | 93 | 136 | 229.03626 (9) | 4,0 (2) min | α (51%) | 225 Pa | 5/2 + # |
β + (49%) | 229 U | ||||||
230 Np | 93 | 137 | 230.03783 (6) | 4,6 (3) min | β + (97%) | 230 U | |
α (3%) | 226 Pa | ||||||
231 Np | 93 | 138 | 231.03825 (5) | 48,8 (2) min | β + (98%) | 231 U | (5/2) (+ #) |
α (2%) | 227 Pa | ||||||
232 Np | 93 | 139 | 232.04011 (11) # | 14,7 (3) min | β + (99,99%) | 232 U | (4+) |
α (0,003%) | 228 Pa | ||||||
233 Np | 93 | 140 | 233.04074 (5) | 36,2 (1) min | β + (99,99%) | 233 U | (5/2 +) |
α (0,001%) | 229 Pa | ||||||
234 Np | 93 | 141 | 234.042895 (9) | 4.4 (1) d | β + | 234 U | (0+) |
235 Np | 93 | 142 | 235.0440633 (21) | 396,1 (12) j | EF (99,9974%) | 235 U | 5/2 + |
α (0,0026%) | 231 Pa | ||||||
236 Np | 93 | 143 | 236.04657 (5) | 1,54 (6) × 10 5 a | EF (87,3%) | 236 U | (6-) |
β - (12,5%) | 236 Pu | ||||||
α (0,16%) | 232 Pa | ||||||
236m Np | 60 (50) keV | 22,5 (4) t | EF (52%) | 236 U | 1 | ||
β - (48%) | 236 Pu | ||||||
237 Np | 93 | 144 | 237.0481734 (20) | 2.144 (7) × 10 6 a | a | 233 Pa | 5/2 + |
FS (2 × 10 −10 % ) | (varieret) | ||||||
DC (4 × 10 −12 % ) |
207 Tl 30 mg |
||||||
238 Np | 93 | 145 | 238.0509464 (20) | 2.117 (2) d | β - | 238 Pu | 2+ |
238m Np | 2300 (200) # keV | 112 (39) ns | |||||
239 Np | 93 | 146 | 239.0529390 (22) | 2,356 (3) d | β - | 239 Pu | 5/2 + |
240 Np | 93 | 147 | 240.056162 (16) | 61,9 (2) min | β - | 240 Pu | (5+) |
240m Np | 20 (15) keV | 7,22 (2) min | β - (99,89%) | 240 Pu | 1 (+) | ||
TI (0,11%) | 240 Np | ||||||
241 Np | 93 | 148 | 241.05825 (8) | 13,9 (2) min | β - | 241 Pu | (5/2 +) |
242 Np | 93 | 149 | 242.06164 (21) | 2,2 (2) min | β - | 242 Pu | (1+) |
242m Np | 0 (50) # keV | 5,5 (1) min | 6 + # | ||||
243 Np | 93 | 150 | 243.06428 (3) # | 1,85 (15) min | β - | 243 Pu | (5 / 2-) |
244 Np | 93 | 151 | 244.06785 (32) # | 2,29 (16) min | β - | 244 Pu | (7-) |
1 | H | Hej | ||||||||||||||||||||||||||||||
2 | Li | Være | B | VS | IKKE | O | F | Født | ||||||||||||||||||||||||
3 | Ikke relevant | Mg | Al | Ja | P | S | Cl | Ar | ||||||||||||||||||||||||
4 | K | Det | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Eller | Cu | Zn | Ga | Ge | Es | Se | Br | Kr | ||||||||||||||
5 | Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | CD | I | Sn | Sb | Du | jeg | Xe | ||||||||||||||
6 | Cs | Ba | Det | Det her | Pr | Nd | Om eftermiddagen | Sm | Havde | Gd | TB | D y | Ho | Er | Tm | Yb | Læs | Hf | Dit | W | Re | Knogle | Ir | Pt | På | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | På | Rn |
7 | Fr | Ra | Ac | Th | Pa | U | Np | Kunne det | Er | Cm | Bk | Jf | Er | Fm | Md | Ingen | Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og |