ウラン233

Uranium-233

その他の使用法については、U-233を参照してください
ウラン233（233 U）は、トリウム燃料サイクルの一部としてトリウム232から生成されるウランの核分裂性 同位体です。ウラン233は、核兵器および原子炉燃料としての使用が調査されました。実験用原子炉での使用に成功しており、核燃料としてより広く使用するます。それは持って半減期16万年を。
ウラン-233、  233U アンプルの固化枚含む
フリーベと
ウラン233四フッ化混合物を
全般的
シンボル 233 U 名前
ウラン233、U-233
プロトン 92 中性子 141 核種データ
人生の半分
160、000年
親同位体
237 Puの （ α） 233 Np個 （ β +） 233 Paの （ β – ）
崩壊生成物
229番目
同位体質量
233.039 u
ウランの同位体 核種の完全な表
ウラン233は、トリウム232の中性子 照射によって生成されます。トリウム232が中性子を吸収すると、トリウム233になり、半減期はわずか22分です。トリウム233はベータ崩壊によりプロトアクチニウム233に崩壊します。プロトアクチニウム233の半減期は27日で、ベータはウラン233に崩壊します。いくつかの提案された溶融塩原子炉の設計は、ベータ崩壊が発生する前に、プロタクチニウムをさらなる中性子捕獲から物理的に隔離して、中性子経済を維持しようとします（233 Uウィンドウを逃した場合、次の核分裂ターゲットは235 U、つまり合計4つの中性子です核分裂を引き起こすために必要）。
233 Uは通常、中性子吸収で核分裂しますが、中性子を保持してウラン234になることもウラン233の捕獲対核分裂比は、他の2つの主要な核分裂性燃料であるウラン235とプルトニウム239のそれよりも小さい。

コンテンツ
1 核分裂性物質
2 核燃料
2.1 放出されたエネルギー
3 武器素材
3.1 232U不純物
4 さらに詳しい情報
5 も参照してください
6 ノート

核分裂性物質

  溶融塩型原子炉実験

  シッピングポート原子力発電所

  THTR-300
1946年、公共のは、最初の通知になったウラン233（に加えて、「原子力エネルギーと原子爆弾の第三利用可能なソース」としてトリウムから飼育さウラン235やプルトニウム239以下）、国連の報告書およびスピーチによってグレン・T・シーボーグ。
米国は、冷戦の過程で、さまざまなレベルの化学的および同位体純度で、約2メートルトンのウラン233を生産しました。これらは、プルトニウム239の生産用に設計された原子炉のハンフォードサイトとサバンナリバーサイトで生産されました。

核燃料
ウラン233は、いくつかの異なる種類の原子炉で燃料として使用されており、いくつかの新しい設計（トリウム燃料サイクルを参照）の燃料として提案されており、そのすべてがトリウムから生成されます。ウラン233のいずれかで飼育することができる高速炉または熱反応器とは異なり、ウラン238ベース燃料サイクル優れ必要中性子経済の高速炉をより核分裂性物質を生成する、すなわち、プルトニウムを繁殖させるためには、消費されます。
かなりのトリウム埋蔵量を有するインドの原子力発電計画の長期戦略は、トリウム原料からウラン233を繁殖させる原子力計画に移行することです。

放出されたエネルギー
ウラン233の1つの原子の核分裂は、197.9 MeV = 3.171・10-11 J（すなわち、19.09 TJ / mol = 81.95 TJ / kg）を生成します。
ソース
放出された平均エネルギー（MeV）
瞬時に放出されるエネルギー
核分裂生成物の運動エネルギー 168.2 即発中性子の運動エネルギー
00 4.8
即発γ線によって運ばれるエネルギー
00 7.7
崩壊する核分裂生成物からのエネルギー
β-粒子のエネルギー
00 5.2
反ニュートリノのエネルギー
00 6.9
遅延γ線のエネルギー
00 5.0
合計 （反ニュートリノの脱出を除く） 191.0 核分裂を（再）生成しない即発中性子が捕獲されたときに放出されるエネルギー
00 9.1
稼働中の熱原子炉で熱に変換されたエネルギー
200.1

武器素材

  1955年4月15日、U-233を含む核爆弾の最初の爆発
潜在的な兵器材料として、純粋なウラン233は、発生源（繁殖対自然）、半減期、および臨界量（ベリリウム反射球で両方とも4〜5 kg ）の点で、ウラン235よりもプルトニウム239に類似しています。
1994年、米国政府は1966年のメモを機密解除し、ウラン233はまれな状況でプルトニウムより優れているだけであるが、兵器材料として非常に満足のいくものであることが示されていると述べています。既存の兵器がプルトニウム239ではなくウラン233に基づいている場合、リバモアはプルトニウムへの切り替えに関心がないと主張された。
ウラン232 の共存は、ウラン233の製造と使用を複雑にする可能性がありますが、リバモアのメモは、この合併症を回避できる可能性を示しています。
したがって、核兵器の核分裂性物質としてウラン233を使用することは可能ですが、推測は別として、実際に兵器化されたこの同位体に関する公に入手可能な情報はほとんどありません。
米国は、プルトニウム/ 233U複合ピットを使用した1955年のティーポット作戦「MET」テストで実験装置を爆発させました。その設計は、1951年のバスタージャングル作戦「イージー」テストで使用されたMark7核爆弾のプロトタイプ設計であるTX-7Eのプルトニウム/ 235Uピットに基づいていました。完全なフィズルではありませんが、METの実際の収量22キロトンは、予測された33 ktを十分に下回っていたため、収集された情報の価値は限られていました。
ソビエト連邦は同じ年に最初の水素爆弾であるRDS-37を爆発させました。これには、 235Uと233Uの核分裂性核が含まれていました。
1998年、インドはPokhran-IIテストの一環として、 Shakti Vと呼ばれる低収量（0.2 kt）の実験用233U装置を爆発させました。
兵器級の材料の生産に最適化されたハンフォードサイトのB原子炉などは、233Uの製造に使用されてきた。
全体として、米国はさまざまなレベルの純度の233 Uを2トン生産したと考えられており、中には232Uの不純物含有量が6ppmと低いものも

232U不純物（トリウム232の照射による） 233 Uの生成は、ウラン233自体、プロトアクチニウム233、またはトリウム-での寄生（n、2n）反応のために、常に少量のウラン-232を不純物として生成します。 232：
232 Th（n、γ）
233 Th（β-）
233 Pa（β-）
233 U（n、2n） 232 U 232 Th（n、γ）
233 Th（β-）
233 Pa（n、2n）
232 Pa（β-） 232 U 232 Th（n、2n）
231 Th（β-）
231 Pa（n、γ）
232 Pa（β-） 232 U 別のチャネルには、少量のトリウム230での中性子捕獲反応が含まれます。これは、ウラン238の崩壊によって存在する天然トリウムのごく一部です。
230 Th（n、γ）
231 Th（β-）
231 Pa（n、γ）
232 Pa（β-） 232 U 232 Uの崩壊系列は、強力なガンマ線エミッターをすばやく生成します。タリウム-208は、これらの中で最も強力で、2.6MeVです。
232 U（α、68。9年）
228番目（α、1。9年）
224 Ra（α、5.44 MeV、3.6 d、γは0.24 MeV）
220 Rn（α、6.29 MeV、56 s、γ0.54MeV）
216 Po（α、0.15秒）
212 Pb（β-、10.64時間）
212 Bi（α、61分、0.78 MeV）
208 Tl（β-、1.8 MeV、3分、γは2.6 MeV）
208 Pb（安定）
これにより、（プルトニウムで一般的に行われる）遮光のみのグローブボックスでの手動操作は危険すぎ（おそらく、崩壊生成物からのウランの化学的分離直後の短期間を除く）、代わりに燃料製造のための複雑な遠隔操作が必要になります。 。
危険性は、 5ppmでも重大です。爆縮核兵器は50ppm未満の232Uレベルを必要とします（それを超えると233 Uは「低品位」と見なされます。「標準兵器級プルトニウムは6.5％以下の240Pu含有量を必要とします。」は65000ppmであり、類似の238Puは、 0.5％（5000 ppm）以下のレベルで生成されました。ガンタイプの核分裂兵器は、中性子発生を低く抑えるために、さらに低レベル（1 ppm範囲）の軽い不純物を必要とします。
232Uが少ない「クリーンな」233Uの生成には、いくつかの要因が必要です。1）230 Thが少ない（232 Uに変換される）比較的純粋な232 Th源を取得する、 2）入射中性子を緩和して6 MeV以下のエネルギー（高すぎるエネルギー中性子は232 Th（n、2n） 231 Th反応を引き起こす）および3） 233 U濃度が高すぎるレベルに達する前に、中性子フラックスからトリウムサンプルを除去する。 233 U自体の核分裂（高エネルギー中性子を生成する）を回避するため。
溶融塩型原子炉実験（MSRE）は、インディアンポイントエネルギーセンターなどの軽水炉で飼育された233 Uを使用しました。これは、約220 ppm 232Uでした。

さらに詳しい情報
233 Uが繁殖するトリウムは、ウランよりも地殻に約3〜4倍豊富に含まれています。 233 U自体の崩壊系列は、ネプツニウム系列の一部であり、祖父母の237Npの崩壊系列です。
ウラン233の用途には、その娘の1つである医療用同位体アクチニウム225とビスマス213の製造、宇宙旅行用途の低質量原子炉、同位体トレーサーとしての使用、核兵器研究、および原子炉燃料研究が含まれます。トリウム燃料サイクル。
放射性同位元素 ビスマス-213は、ウラン233の崩壊生成物です。急性骨髄性白血病や膵臓、腎臓、その他の臓器の癌など、特定の種類の癌の治療に有望です。

も参照してください
増殖炉
液体フッ化物トリウム反応器

ノート
^ http://www.doh.wa.gov/portals/1/Documents/Pubs/320-086_u233han_fs.pdf ^ C. W.フォースバーグとLCルイス（1999年9月24日）。「ウラン233の用途：将来のニーズに備えて何を維持すべきか？」 （PDF）。Ornl-6952。オークリッジ国立研究所。
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^ 「ハンフォードでのトリウムの歴史的使用」（PDF）。hanfordchallenge.org。2013年5月12日にオリジナル（PDF）からアーカイブされました。
^ 「重要なFOIA文書の年表：ハンフォードの半秘密トリウムからU-233への生産キャンペーン」（PDF）。hanfordchallenge.org。2012年10月15日にオリジナル（PDF）からアーカイブされました。
^ 「ハンフォードでのウラン233に関する質問と回答」（PDF）。radioactivist.org 。
^ 「鮭の産卵場におけるハンフォード放射能」（PDF）。clarku.edu 。
^ RobertAlvarez「米国のウラン233備蓄の管理」http://scienceandglobalsecurity.org/archive/sgs21alvarez.pdf ^ 核物質に関するFAQ ^ 米国特許4393510  ^ （PDFp。10を参照）
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^ 「それは元素です—元素の周期表」。ジェファーソン研究所 2007年4月29日にオリジナルからアーカイブされました。
ライター： ウラン-232 ウラン233はウランの 同位体です 重い： ウラン-234
プルトニウム-237 （α）ネプツニウム-233 （β+）プロトアクチニウム-233 （β-）の崩壊生成物
ウラン233の崩壊系列
崩壊先： トリウム229 （α）”