ウラン238

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ウラン238
概要
名称、記号 ウラン238,238U
中性子 146
陽子 92
核種情報
天然存在比 99.284%
半減期 44億6800万年
親核種 242Pu (α)
238Pa (β)
崩壊生成物 234Th
同位体質量 238.0507826 u
アルファ崩壊 4.267 MeV

ウラン238(uranium-238、238U)とはウランの同位体の一つ。ウラン238は中性子が衝突するとウラン239となる。ウラン239は不安定でβ-崩壊ネプツニウム239になり、さらにβ-崩壊(半減期2.355日)しプルトニウム239となる。

天然のウランの99.284%がウラン238である。半減期は4.468 × 109年(44億6800万年)。劣化ウランはほとんどがウラン238である。濃縮ウランは天然ウランを濃縮して、よりウラン235の濃度を高めたものである。

ウラン238は核兵器原子力発電と関係がある。

核兵器との関係[編集]

通常、ウラン238は、中性子の捕獲率が高く、それは結果としてウラン235の核分裂反応を妨げる。そのため、兵器級(Weapon-Grade)濃縮ウランを製造する際には、ウラン238の割合が低くなるように配慮される。広島投下された原子爆弾ではウラン235が80%、ウラン238が20%であった。

ただし、ウラン238も高速中性子にさらされると核分裂反応が起こる。そのため、水素爆弾やその派生である3F爆弾では、核融合反応を発生させるためのX線の反射材として、また核融合で発生する高速中性子と反応させるブースターとして使用される。

原子力発電との関係[編集]

軽水炉による原子力発電においては低濃縮ウランが用いられるが、ウラン238が中性子照射によって核種変換されて生じるプルトニウムはそのまま核分裂してエネルギー生成に寄与する。高速増殖炉においてはウラン238はブランケット燃料として炉心に装荷されプルトニウムを生成するのに使われる。

対称核分裂[編集]

ウランの同位体の中で、唯一ウラン238のみが対称核分裂する[1]。対称核分裂とは、ウラン238の場合、ウランの原子番号92番の真半分の原子番号46番パラジウム2個に分裂することを言う。また、その分裂した2個の原子の番号が真半分に近い値であり、その2つの原子番号の和が元の原子の番号と等しい場合、非常に対称性の高い核分裂と言える[2]

対称核分裂は、励起エネルギーと共に増えることや[3]、その生成物が核分裂連鎖反応の傾向の一つであることが[4]知られている。

放射性降下物ネプツニウム237を生成[編集]

ウラン238は、速中性子照射によって生成するウラン237がベータ崩壊してネプツニウム237を生成する[5]ネプツニウム237は、核兵器の爆発によって生成する[6]ことから、核実験の放射性降下物として知られている[7]

脚注[編集]

  1. ^ Fission Chain Reaction_Trends of Fission Products_Symmetric Fission Products”. The LibreTexts libraries. 2018年2月23日閲覧。
  2. ^ 仁科芳雄博士生誕 120 周年記念講演会 日本現代物理学の父 仁科芳雄博士の輝かしき業績_ウラン -237 と対称核分裂の発見(pp.45-46)”. 仁科記念財団. 2018年2月23日閲覧。
  3. ^ 核分裂理論入門”. 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構(JAEA). 2018年2月24日閲覧。
  4. ^ Fission Chain Reaction_Trends of Fission Products_Symmetric Fission Products”. The LibreTexts libraries. 2018年2月24日閲覧。
  5. ^ ネプツニウム-237(237Np)”. 原子力資料情報室. 2018年3月2日閲覧。
  6. ^ ネプツニウム-237(237Np)”. 原子力資料情報室. 2018年3月2日閲覧。
  7. ^ Neptunium-237 production from atmospheric nuclear testing”. IAEA. 2018年3月2日閲覧。