Ядерная физика/Изменение изотопного состава природного урана

Природный уран состоит из трех изотопов. Это уран-234, уран-235 и уран-238. Таким образом, уран-234 является продуктом распада урана-238, концентрация которого находится в постоянном отношении к урану-238. Концентрация урана-235 не зависит от содержания урана-238. Поскольку уран-238 и уран-235 распадаются с разной скоростью, изотопный состав природного урана меняется во времени.

Это имеет серьезные последствия:

2 миллиарда лет назад в Окло в сегодняшнем Габуне был естественный реактор, замедляемый обычной водой. В то время природный уран состоял из 3% урана-235, это та же концентрация, что и в ядерном топливе для кипящих реакторов на электростанциях.

Сегодня природный уран имеет только концентрацию урана-235 0,72 %. Цепная реакция в обычной воде невозможна. Требуется использование тяжелой воды или обогащение урана-235.

Если через несколько миллиардов лет, прежде чем Солнце станет красным гигантом, разумная жизнь в нашей Солнечной системе будет существовать, у нее будут большие проблемы с использованием ядерного деления, поскольку концентрация урана-235 будет очень низкой.

Развитие изотопного состава можно рассчитать, как описано ниже:

Масса урана-235 в зависимости от времени t

p ( U r a n i u m 235 ) * 0,5 t H a l f L i f e T i m e U 235 >>

Масса урана-238 в зависимости от времени t

p ( U r a n i u m 238 ) * 0,5 t H a l f L i f e T i m e U 238 >>

Масса урана-234 в зависимости от времени t

p ( U r a l f L i f e T i m e U 234 H a l f L i f e T i m e U 238 ∗ ( 0,5 t H a l f L i f e T i m e U 238 ) >*(0,5^>)>

В следующей таблице приведены значения частоты и периода полураспада изотопов природного урана.

Концентрация урана-235 в момент времени t

p ( U р а н я ты м 235 ) ( t ) знак равно p ( U р а н я ты м 235 ) * 0,5 t H а л ж L я ж е Т я м е U 235 p ( U р а н я м 235 ) * 0,5 t H а л ж L я ж е Т я м е U 235 + p ( U р а 2 n3 я ты ) ∗ 0,5 t H a l f L i f e T i m e U 238 + p ( U r a l f L i f e T i me e U 234 H a l f L i f e T i m e U 238 ∗ ( 0,5 t H a l f L i f e T i me U 238 ) > >+p(Уран-238)*0,5^>+p(Уран-238)*>>*(0,5^>)>>>

Концентрация урана-238 в момент времени t

p ( U р а н я ты м 238 ) ( t ) знак равно p ( U р а н я ты м 238 ) * 0,5 t H а л ж L я ж е Т я м е U 238 p ( U р а н я м 235 ) * 0,5 t H а л ж L я ж е Т я м е U 235 + p ( U р а 2 n3 я ты ) ∗ 0,5 t H a l f L i f e T i m e U 238 + p ( U r a l f L i f e T i me e U 234 H a l f L i f e T i m e U 238 ∗ ( 0,5 t H a l f L i f e T i me U 238 ) > >+p(Уран-238)*0,5^>+p(Уран-238)*>>*(0,5^>)>>>

Концентрация урана-234 в момент времени t

п ( U р а п я ты м 234 ) ( t ) знак равно п ( U р а п я ты м 238 ) * H а л ж L я ж е Т я м е U 234 H а л ж L я ж е Т я м е U 238 * ( 0,5 t H а л ж Жизнь и ж е Т я м е U 238 ) 235 ) ∗ 0.5 t H a l f L i f e T i m e U 235 + p ( U r a l f L i f e T i m e U 238 ) ∗ 0.5 t H a l f L i f e T i m e U 238 + p ( U r an i um 238 ) ∗ H a l f L i f e T i m e U 234 H a l f L i f e T i m e U 238 ∗ ( 0,5 t H a l f L i f e T i m e U 238 ) >*(0,5^>)>+p(Уран-238)*0,5^>+p(Уран-238)*>*(0,5^>)>>>

Состав природного урана в зависимости от времени

• Книга:Ядерная физика

• Книги, которые нужно объединить