Neptuniu ( Np ) este un element sintetic care are , prin urmare , nici o masă atomică standard de . Ca toate elementele sintetice, nu are izotopi stabili . Primul izotop sintetizat în 1940 a fost neptuniul 239 ( 239 Np) prin bombardarea a 238 U cu neutroni pentru a produce 239 U, care apoi suferă decadere β pentru a forma 239 Np.
Au fost caracterizate 20 de radioizotopi de neptuniu, cel mai stabil fiind neptuniu 237 ( 237 Np) cu un timp de înjumătățire de 2,14 milioane de ani, urmat de neptuniu 236 ( 236 Np) cu un timp de înjumătățire de 154.000 de ani și neptuniu 235 ( 235 Np) cu un timp de înjumătățire de 396,1 zile. Toți ceilalți izotopi au un timp de înjumătățire mai mic de 4,5 zile și majoritatea mai puțin de 50 de minute. Neptuniul are, de asemenea, patru izomeri nucleari , cel mai stabil fiind 236m Np (t ½ 22,5 ore).
Izotopii neptuniului au o masă atomică cuprinsă între 225,0339 u ( 225 Np) și 244,068 u ( 244 Np).
Principalul mod de descompunere pentru izotopii mai ușori de 237 Np, cel mai stabil izotop, este captarea electronilor (de asemenea, cu o bună parte a emisiei α ), iar pentru elementele mai grele emisia β . Principalele produse de dezintegrare pentru izotopii ușori sunt izotopii de uraniu și protactiniu , cei din izotopii mai grei sunt izotopi de plutoniu .
Neptuniu 235 ( 235 Np) are inel 142 neutroni și 93 protoni . Are un timp de înjumătățire de 396,1 zile și o masă molară de 235,044 063 g / mol . Acest izotop se descompune:
Neptuniu 236 ( 236 Np) are un miez 143 neutroni și 93 protoni . Are un timp de înjumătățire de 154.000 de ani și o masă molară de 236.046 57 g / mol .
Se poate dezintegra:
Este un material fisibil , cu o masă critică de 6,79 kg.
Poate fi produs din americiul 240 prin radioactivitate α.
Neptuniu-237 ( 237 Np) are inel 143 neutroni și 93 protoni . Are un timp de înjumătățire de 2.144 milioane de ani.
237 Np se descompune în conformitate cu seria neptuniului în taliu , spre deosebire de majoritatea actinidelor care se descompun în izotopi de plumb .
Recent s-a demonstrat că 237 Np poate susține o reacție în lanț cu neutroni rapidi , ca într-o armă nucleară . Cu toate acestea, are o probabilitate redusă de fisiune atunci când este bombardat de neutroni termici , ceea ce face imposibilă utilizarea acestuia ca combustibil într-un reactor nuclear .
237 Np este singurul izotop al neptuniului produs în cantități semnificative de către ciclul combustibilului nuclear , atât și succesiv prin captarea neutronilor pe uraniu 235 (care suferă fisiuni de cele mai multe ori, dar nu tot timpul) și pe uraniu 236 sau prin reacție (n, 2n) în care un neutron rapid poate intra în contact ocazional cu un neutron eliberat de uraniu 238 sau unul dintre izotopii plutoniului . Pe termen lung, 237 Np se formează și din combustibilul nuclear uzat, ca produs de degradare al americiului 241 .
Se crede că 237 Np este unul dintre cei mai mobili izotopi din depozitul de deșeuri nucleare din Muntele Yucca .
Neptuniul este prezent sub formă de urme în natură, rezultat din captarea neutronilor de către atomii de uraniu într-un reactor nuclear natural .
237 Np a fost inițial care rezultă în principal din căderile de teste nucleare atmosferice (prin captarea de neutroni de uraniu). Activitatea de scădere a solului de 237 Np produsă cu această ocazie a fost evaluată la 4 × 10 13 Bq pentru emisfera nordică, cu o activitate de 0,2 Bq m −2 estimată în Europa pentru 1954-1983, dar l IRSN arată că datele vechi sunt „incerte datorită metodelor de măsurare ineficiente”, în timp ce acum știm cum să o măsurăm la 0,1 mBq kg −1 .
De atunci, principala sursă (emisiile de 237 Np) a devenit reprocesarea deșeurilor nucleare (combustibil iradiat), cu, de exemplu, pentru 1999, emisiile de 237 Np estimate la 2 × 10 8 Bq în efluenții lichizi deversați în Canalul de la fabrica „ La Hague și la 3 × 10 10 Bq în 1997 pentru fabrica suroră de la Sellafield .
Izotopii neptuniului sunt toți emițători radioactivi și alfa (deși sunt și emițători β pentru unii).
De exemplu, o cantitate semnificativă de Np 239 a fost eliberată de dezastrul de la Fukushima în 2011, găsit în special în sol și plante (mai mult de 1000 Bq / kg de sol), din prima lună după accident și până la zeci de kilometri de la putere statie.
Impactul real sau potențial al izotopilor Np asupra mediului, precum și cinetica lor de mediu și metabolică, sunt slab înțelese.
IRSN a publicat o foaie educațională despre 237 Np (cea cu cel mai lung timp de înjumătățire ; 2,14 × 10 6 ani, pentru o activitate specifică de 2,61 × 10 7 Bq g −1 ) și mediul înconjurător .
„Relativ mobil în mediul terestru” , migrează moderat în soluri (mai bine într-un mediu acid), dar mai mult decât plutoniul , americiul sau curiul, pe care , prin urmare , îl poate preceda într-un pene de poluare subterană . Potrivit IRSN, „timpul său de ședere (timpul de înjumătățire) în orizontul superficial al solului de pajiști cultivate este de aproximativ 4 până la 8 ani” și „absorbția radiculară crește odată cu scăderea pH-ului” . Se pare că există puține date (câteva studii asupra șobolanilor de laborator) despre transferurile de la plante la animale și cinetica lor în organisme. IRSN raportează o „creștere a absorbției gastrointestinale a neptuniului la femelele care alăptează” și un transfer către carnea de vită, care este „de 100 de ori mai mare decât pentru alți transuranici ” . În absența datelor, se presupune că comportamentul său în mediu poate fi comparat cu cel al plutoniului (deși s-a demonstrat că migrează mai repede în soluri și că „în mediul marin ( Marea Irlandei ), adsorbția asupra materiilor suspendate este mai puțin important decât pentru alte transuranice; mai mic cu două până la trei ordine de mărime decât pentru plutoniu) conform Coughtrey & Jackson, 1984 citat de IRSN care citează analize ale algelor făcute în aval în aval de situl nuclear Hanford (râul Columbia) sugerând că algele ar putea să o bioacumuleze. Potrivit IRSN, pe mare, biodisponibilitatea neptuniului ar fi totuși mai mică decât cea a altor transuranici (de exemplu „cu un ordin de mărime mai mic decât cel al plutoniului” . ”
Simbolul izotopului |
Z ( p ) | N ( n ) | masa izotopică | Jumătate de viață | Decay mode (s) |
Izotop (i) -fiu | Rotație nucleară |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Energie de excitație | |||||||
225 Np | 93 | 132 | 225.03391 (8) | 3 # ms [> 2 µs] | α | 221 Pa | 9 / 2- # |
226 Np | 93 | 133 | 226.03515 (10) # | 35 (10) ms | α | 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%) | (variat) | ||||||
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 | CE (99,9974%) | 235 U | 5/2 + |
α (0,0026%) | 231 Pa | ||||||
236 Np | 93 | 143 | 236.04657 (5) | 1,54 (6) × 10 5 a | CE (87,3%) | 236 U | (6-) |
β - (12,5%) | 236 Pu | ||||||
α (0,16%) | 232 Pa | ||||||
236m Np | 60 (50) keV | 22,5 (4) h | CE (52%) | 236 U | 1 | ||
β - (48%) | 236 Pu | ||||||
237 Np | 93 | 144 | 237.0481734 (20) | 2.144 (7) × 10 6 a | α | 233 Pa | 5/2 + |
FS (2 × 10 −10 % ) | (variat) | ||||||
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 | Hei | ||||||||||||||||||||||||||||||
2 | Li | Fi | B | VS | NU | O | F | Născut | ||||||||||||||||||||||||
3 | n / A | Mg | Al | da | P | S | Cl | Ar | ||||||||||||||||||||||||
4 | K | Aceasta | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Sau | Cu | Zn | Ga | GE | As | Vezi | Fr | Kr | ||||||||||||||
5 | Rb | Sr. | Da | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | CD | În | Sn | Sb | Tu | Eu | Xe | ||||||||||||||
6 | Cs | Ba | Acest | Relatii cu publicul | Nd | P.m | Sm | A avut | Doamne | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Citit | Hf | Ta | W | Re | Os | Ir | Pt | La | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | La | Rn | |
7 | Pr | Ra | Ac | Th | Pa | U | Np | Ar putea | A.m | Cm | Bk | Cf | Este | Fm | Md | Nu | Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt. | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og |