Непту́ний-237 — радиоактивный нуклид химического элемента нептуния с атомным номером 93 и массовым числом 237. Наиболее долгоживущий изотоп нептуния, период полураспада 2,144(7)·10⁶ лет. Был открыт в 1942 году Гленом Сиборгом и Артуром Валем (англ.)^[3] в результате бомбардировки урана-238 нейтронами^[4]:

Период полураспада этого нуклида мал по сравнению с возрастом Земли, поэтому в природных минералах нептуний встречается лишь в ничтожных количествах; первичный (существовавший в момент образования Земли) нептуний-237 давно распался, и в настоящее время в природе существует лишь радиогенный нептуний. Источником изотопов нептуния в природе являются ядерные реакции, протекающие в урановых рудах под воздействием нейтронов космического излучения и спонтанного деления урана-238^[5]. Максимальное соотношение ²³⁷Np к урану в природе составляет 1,2·10^−12[4].

Является родоначальником вымершего радиоактивного семейства 4n+1, называемого рядом нептуния; все члены этого семейства (кроме предпоследнего, висмута-209) давно распались.

Активность одного грамма этого нуклида составляет приблизительно 26,03 МБк.

Образование и распад

Нептуний-237 образуется в результате следующих распадов:

• β⁻-распад нуклида ²³⁷U (период полураспада составляет 6,75(1)^[2] суток):

• Осуществление ε-захвата нуклидом ²³⁷Pu (период полураспада составляет 45,2(1)^[2] суток):

• α-распад нуклида ²⁴¹Am (период полураспада составляет 432,2(7)^[2] лет):

Из возможных каналов распада нептуния-237 экспериментально обнаружен только α-распад в ²³³Pa (вероятность 100 %^[2], энергия распада 4958,3(12) кэВ^[1]):

Спектр испускаемых при распаде α-частиц является сложным и состоит из более чем 20 моноэнергетических линий^[4], наиболее вероятны каналы распада с энергиями альфа-частиц 4788,0, 4771,4 и 4766,5 кэВ (соответствующие вероятности 47,64 %, 23,2 %, 9,3 %)^[6]. Распад также сопровождается излучением гамма-квантов (и конверсионных электронов) с энергиями от 5,5 до 279,7 кэВ^[7] (наиболее характерны линии 29,37 и 86,48 кэВ с соответствующими вероятностями 14,12 % и 12,4 %)^[6] и квантов рентгеновского излучения дочерним ²³³Pa.

Другие каналы распада

Спонтанное деление теоретически возможно, но в эксперименте не наблюдалось (вероятность ≤ 2·10⁻¹⁰ %)^[2]. То же относится и к кластерному распаду; экспериментально установленное верхнее ограничение на вероятность кластерного распада с вылетом ядра ³⁰Mg по реакции

составляет ≤4·10⁻¹² %^[2].

Получение

Нептуний-237 образуется в урановых реакторах в результате той же реакции, которая привела к открытию данного нуклида. Содержание ²³⁷Np в облученном урановом топливе невелико и оценивается величиной, приблизительно равной 0,1 — 0,3 % от образовавшегося плутония или 10⁻⁴ — 10⁻⁶ % по массе от содержания урана. При использовании уранового топлива, обогащенного изотопами ²³⁵U и ²³⁶U, нептуний-237 образуется преимущественно по следующей ядерной реакции^[4][5]:

Таким образом, основным сырьем для получения нептуния являются отходы плутониевого производства, получаемые при переработке облученного уранового топлива.

Нептуний-237 высокой чистоты получают из препаратов америция-241^[5].

Выделение изотопов нептуния осуществляется осаждением, ионным обменом, экстракцией и экстракционно-хроматографическим методом^[5].

Применение

Путём облучения нейтронами нептуния-237 получают весовые количества изотопно чистого плутония-238, который используется в малогабаритных радиоизотопных источниках энергии (например, в РИТЭГах, кардиостимуляторах)^[8].

См. также

• Изотопы нептуния

Примечания