Uranium-238

Uranium-238
	28 gram uranium-238, bewaard in olie
Algemeen
Element	uranium (U)
Nuclide	238U
Aantal protonen	92
Aantal neutronen	146
Nuclidische gegevens
Nuclidenmassa	238,050788247 u
Spin	0+
Bindingsenergie	7,57012 MeV
Massaoverschot	47,308948 MeV
Vervalgegevens
Type verval	alfaverval
Halveringstijd	4,468 × 109 jaar
Vervalenergie	4,26975 MeV
Vervalproduct	thorium-234
Isotopen van uranium
Portaal	Scheikunde ; Natuurkunde

Uranium-238 of ²³⁸U is een radioactieve isotoop van uranium, een actinide. Met een abundantie op Aarde van 99,2745% bestaat nagenoeg alle natuurlijk voorkomend uranium uit deze isotoop. Daarnaast komt ook uranium-235 voor en worden er sporen aangetroffen van uranium-234.

Splijtbaarheid[bewerken | brontekst bewerken]

Uranium-238 is in principe wel splijtbaar, maar - in tegenstelling tot uranium-235 - niet in staat een kettingreactie van kernsplijtingen in gang te houden. Het is echter in staat om een traag neutron in te vangen. Na het tweemaal ondergaan van bètaverval ontstaat plutonium-239, dat wel een kettingreactie in stand kan houden. In een kweekreactor wordt van dit proces gebruikgemaakt om plutonium-239 als kernbrandstof aan te maken. Daarmee wordt de winbare energie uit een gegeven hoeveelheid uranium vergroot, omdat het grootste gedeelte ervan bestaat uit uranium-238.

In het geval dat uranium-238 wordt beschoten met snelle neutronen treedt wel kernsplijting op, maar er wordt geen kettingreactie op gang gebracht, doordat inelastische verstrooiing de energie (en dus de snelheid) van de vrijgekomen neutronen sterk vermindert. Daardoor hebben de neutronen die bij splijting van uranium-238 vrijkomen te weinig energie om nieuwe uraniumkernen te splijten.

Vorming[bewerken | brontekst bewerken]

Uranium-238 kan ontstaan door radioactief verval van de instabiele isotopen protactinium-238 en plutonium-242, die echter niet in de natuur voorkomen:

{\ce {{^{238}_{91}Pa}->{^{238}_{92}U}+{e^{-}}+{\bar {\nu }}_{e}}}

{\ce {{^{242}_{94}Pu}->{^{238}_{92}U}+\,_{2}^{4}\alpha }}

Het uranium-238 dat op Aarde voorkomt is gevormd door nucleosynthese in supernova's.

Radioactief verval[bewerken | brontekst bewerken]

Uranium-238 bezit een halveringstijd van 4,47 miljard jaar. Het vervalt vrijwel geheel naar de radionuclide thorium-234, onder uitzending van alfastraling:

{\ce {{^{238}_{92}U}->{^{234}_{90}Th}+\,_{2}^{4}\alpha }}

De vervalenergie hiervan bedraagt 4,27 MeV. Daarnaast kan uranium-238 ook nog spontane splijting en dubbel bètaverval ondergaan, maar de waarschijnlijkheden van deze vervaltypes zijn zeer laag.

Vervalreeks[bewerken | brontekst bewerken]

Vervalreeks van uranium-238
Iso	Halveringstijd	VV	VE (MeV)	VP
²³⁸U	4,468 × 10⁹ j	α	4,26975	${\ce {{^{238}_{92}U}->{^{234}_{90}Th}+\,_{2}^{4}\alpha }}$
²³⁴Th	21,83 min	β⁻	0,273	${\ce {{^{234}_{90}Th}->{^{234}_{91}Pa}+{e^{-}}+{\bar {\nu }}_{e}}}$
²³⁴Pa	1,17 min	β⁻	2,23	${\ce {{^{234}_{91}Pa}->{^{234}_{92}U}+{e^{-}}+{\bar {\nu }}_{e}}}$
²³⁴U	2,4566 × 10⁵ j	α	4,85773	${\ce {{^{234}_{92}U}->{^{230}_{90}Th}+\,_{2}^{4}\alpha }}$
²³⁰Th	75.438 j	α	4,767	${\ce {{^{230}_{90}Th}->{^{226}_{88}Ra}+\,_{2}^{4}\alpha }}$
²²⁶Ra	1600 j	α	4,781	${\ce {{^{226}_{88}Ra}->{^{222}_{86}Rn}+\,_{2}^{4}\alpha }}$
²²²Rn	3,825 d	α	5,590	${\ce {{^{222}_{86}Rn}->{^{218}_{84}Po}+\,_{2}^{4}\alpha }}$
²¹⁸Po	3,10 min	α	6,111	${\ce {{^{218}_{84}Po}->{^{214}_{82}Pb}+\,_{2}^{4}\alpha }}$
²¹⁴Pb	26,8 min	β⁻	1,04
²¹⁴Bi	7,6 min	β⁻	3,28	${\ce {{^{214}_{83}Bi}->{^{214}_{84}Po}+{e^{-}}+{\bar {\nu }}_{e}}}$
²¹⁴Po	164,3 µs	α	7,835	${\ce {{^{214}_{84}Po}->{^{210}_{82}Pb}+\,_{2}^{4}\alpha }}$
²¹⁰Pb	22,20 j	β⁻	0,061	${\ce {{^{210}_{82}Pb}->{^{210}_{83}Bi}+{e^{-}}+{\bar {\nu }}_{e}}}$
²¹⁰Bi	5,012 d	β⁻	1,16	${\ce {{^{210}_{83}Bi}->{^{210}_{84}Po}+{e^{-}}+{\bar {\nu }}_{e}}}$
²¹⁰Po	138,376 d	α	5,408	${\ce {{^{210}_{84}Po}->{^{206}_{82}Pb}+\,_{2}^{4}\alpha }}$
²⁰⁶Pb	stabiel