Uranium-235

Uranium-235, ²³⁵U

Logam uranium sangat diperkaya dengan uranium-235
Umum
Simbol	235U
Nama	uranium-235, U-235
Proton (Z)	92
Neutron (N)	143
Data nuklida
Kelimpahan alam	0,72%
Waktu paruh (t1/2)	703.800.000 tahun
Isotop induk	235Pa 235Np 239Pu
Produk peluruhan	231Th
Massa isotop	235,0439299 u
Spin	7/2−
Surplus energi	40.914,062±1,970 keV
Energi pengikatan	1.783.870,285±1,996 keV
Mode peluruhan
Mode peluruhan	Energi peluruhan (MeV)
Alpha	4,679
Isotop uranium Tabel nuklida lengkap

Uranium-235 (²³⁵U atau U-235) adalah sebuah isotop uranium yang menyusun sekitar 0,72% uranium alam. Tidak seperti isotop uranium-238 yang dominan, ia bersifat fisil, yaitu dapat mempertahankan reaksi rantai nuklir. Ini merupakan satu-satunya isotop fisil yang ada di alam sebagai nuklida primordial.

Uranium-235 memiliki waktu paruh 703,8 juta tahun. Ditemukan pada tahun 1935 oleh Arthur Jeffrey Dempster. Penampang nuklir untuk neutron termal lambat adalah sekitar 584,3±1 barn. Untuk neutron cepat ada di urutan 1 barn. Sebagian besar tetapi tidak semua penyerapan neutron menghasilkan fisi; hasil minoritas dalam penangkapan neutron membentuk uranium-236.

Deret peluruhan alami

${\displaystyle {\begin{array}{r}{\ce {^{235}_{92}U->[\alpha ][7,038\times 10^{8}\ {\ce {thn}}]{^{231}_{90}Th}->[\beta ^{-}][25,52\ {\ce {jam}}]{^{231}_{91}Pa}->[\alpha ][3,276\times 10^{4}\ {\ce {thn}}]{^{227}_{89}Ac}}}{\begin{Bmatrix}{\ce {->[98,62\%\beta ^{-}][21,773\ {\ce {thn}}]{^{227}_{90}Th}->[\alpha ][18,718\ {\ce {hri}}]}}\\{\ce {->[1,38\%\alpha ][21,773\ {\ce {thn}}]{^{223}_{87}Fr}->[\beta ^{-}][21,8\ {\ce {mnt}}]}}\end{Bmatrix}}{\ce {^{223}_{88}Ra->[\alpha ][11,434\ {\ce {hri}}]{^{219}_{86}Rn}}}\\{\ce {^{219}_{86}Rn->[\alpha ][3,96\ {\ce {dtk}}]{^{215}_{84}Po}->[\alpha ][1,778\ {\ce {mdtk}}]{^{211}_{82}Pb}->[\beta ^{-}][36,1\ {\ce {mnt}}]{^{211}_{83}Bi}}}{\begin{Bmatrix}{\ce {->[99,73\%\alpha ][2,13\ {\ce {mnt}}]{^{207}_{81}Tl}->[\beta ^{-}][4,77\ {\ce {mnt}}]}}\\{\ce {->[0,27\%\beta ^{-}][2,13\ {\ce {mnt}}]{^{211}_{84}Po}->[\alpha ][0,516\ {\ce {dtk}}]}}\end{Bmatrix}}{\ce {^{207}_{82}Pb_{(stabil)}}}\end{array}}}$

Sifat fisi

Fisi nuklir dengan nukleus uranium-235

Fisi dari satu atom uranium-235 melepaskan 202,5 MeV (3,24×10⁻¹¹ J) di dalam reaktor. Itu setara dengan 19,54 TJ/mol, atau 83,14 TJ/kg. 8,8 MeV lainnya keluar dari reaktor sebagai anti-neutrino. Ketika 23592U dibombardir dengan neutron, salah satu dari banyak reaksi fisi yang dapat dialaminya adalah sebagai berikut (ditunjukkan pada gambar):

Reaktor air berat dan beberapa reaktor bermoderasi grafit dapat menggunakan uranium alam, tetapi light water reactor harus menggunakan uranium yang diperkaya rendah karena penyerapan neutron yang lebih tinggi dari air ringan. Pengayaan uranium menghilangkan sebagian uranium-238 dan meningkatkan proporsi uranium-235. Uranium yang diperkaya tinggi, yang mengandung proporsi yang lebih besar dari uranium-235, kadang-kadang digunakan dalam kapal selam nuklir, reaktor penelitian dan senjata nuklir.

Jika setidaknya satu neutron dari fisi uranium-235 menabrak nukleus lain dan menyebabkannya fisi, maka reaksi berantai akan terus berlanjut. Jika reaksi terus mempertahankan dirinya sendiri, itu dikatakan krtis, dan massa ²³⁵U yang diperlukan untuk menghasilkan kondisi kritis dikatakan sebagai massa kritis. Reaksi berantai kritis dapat dicapai pada konsentrasi ²³⁵U rendah jika neutron dari fisi dimoderasi untuk menurunkan kecepatannya, karena kemungkinan fisi dengan neutron lambat lebih besar. Reaksi berantai fisi menghasilkan fragmen massa menengah yang sangat radioaktif dan menghasilkan energi lebih lanjut dengan peluruhan radioaktifnya. Beberapa dari mereka menghasilkan neutron, yang disebut neutron tertunda, yang berkontribusi pada reaksi berantaiKeluaran daya reaktor nuklir disesuaikan dengan lokasi batang kendali yang mengandung unsur-unsur yang menyerap neutron dengan kuat, misalnya boron, kadmium, atau hafnium, di dalam inti reaktor. Dalam bom nuklir, reaksinya tidak terkendali dan sejumlah besar energi yang dilepaskan menciptakan ledakan nuklir.

Senjata nuklir

Bom atom jenis bedil Little Boy yang dijatuhkan di Hiroshima pada 6 Agustus 1945 terbuat dari uranium yang sangat diperkaya dengan tamper besar. Massa kritis sferis nominal untuk senjata nuklir ²³⁵U yang tidak dirusak adalah 56 kilogram (123 pon), yang akan membentuk bola dengan diameter 17,32 sentimeter (6,82 inci). Bahannya harus 85% atau lebih dari ²³⁵U dan dikenal sebagai uranium tingkat senjata, meskipun untuk senjata yang mentah dan tidak efisien, pengayaan 20% sudah cukup. Bahkan pengayaan yang lebih rendah dapat digunakan, tetapi ini menghasilkan massa kritis yang dibutuhkan meningkat dengan cepat. Penggunaan tamper besar, geometri ledakan, tabung pemicu, pemicu polonium, peningkatan tritium, dan reflektor neutron dapat memungkinkan senjata yang lebih kompak dan ekonomis menggunakan seperempat atau kurang dari massa kritis nominal, meskipun hal ini kemungkinan hanya mungkin dilakukan dalam negara yang sudah memiliki pengalaman luas dalam rekayasa senjata nuklir. Sebagian besar desain senjata nuklir modern menggunakan plutonium-239 sebagai komponen fisil pada tahap primer; namun, HEU (Uranium yang sangat diperkaya, dalam hal ini uranium yang memiliki 20% ​​atau lebih ²³⁵U) sering digunakan pada senjata nuklir sekunder. panggung sebagai penyala untuk bahan bakar fusi.

Kegunaan

Uranium-235 memiliki banyak kegunaan seperti bahan bakar untuk pembangkit listrik tenaga nuklir dan senjata nuklir seperti bom nuklir. Beberapa satelit buatan, seperti SNAP-10A dan RORSAT ditenagai oleh reaktor nuklir berbahan bakar uranium-235.

Pranala luar

• Tabel Nuklida.
• Buku pegangan DOE Fundamentals: Fisika Nuklir dan Teori Reaktor Vol. 1 Diarsipkan 2017-07-31 di Wayback Machine., Vol. 2 Diarsipkan 2016-12-20 di Wayback Machine..
• Uranium | Radiation Protection Program | US EPA
• NLM Hazardous Substances Databank - Uranium, Radioactive
• "The Miracle of U-235", Popular Mechanics, Januari 1941—salah satu artikel paling awal tentang U-235 untuk masyarakat umum